CN111458663B - 基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置及方法，该装置包括油纸电容式套管，在油纸电容式套管的油枕上的注油口的外侧部密封连接有指示物视窗，指示物视窗与油枕为可拆连接，指示物视窗内嵌设有湿度指示物，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度。需要监测油纸电容式套管受潮状况时，将湿度指示物置入指示物视窗内，然后将指示物视窗密封连接于油枕上，以监测套管上端的空气湿度；当套管内受潮或进水，套管上端空气湿度超过正常阈值达到非正常湿度时，湿度指示物检测到非正常湿度，进行指示告警。该装置及方法有利于快速、有效地检测出油纸电容式套管内受潮状况。

Description

基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置及方法
技术领域
本发明涉及高压工程技术领域，具体涉及一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置及方法。
背景技术
高压电力变压器套管和穿墙套管大部分为油纸电容式套管。油纸电容式套管由油枕、上下瓷套、电容芯子和接地法兰组成。其中电容芯子由绝缘纸绕制而成，电容芯子和绝缘油组成了油纸复合绝缘，拥有极佳的电气性能。套管油枕采用全密封结构，以避免大产气侵蚀。为了避免当温度增高时，由于油膨胀造成内压过大、在油枕上部留有一定容量的空气起缓冲作用。
油纸两相的复合绝缘在长期运行过程中受电、热、水分、机械振动、氧气等多种因素的影响而逐渐老化，导致变压器的电气及机械性能逐渐劣化。在以上众多影响因素中，水分被喻为除温度外变压器油纸绝缘的“头号敌人”，这主要是因为变压器油纸绝缘系统含水量的增加能严重降低油纸绝缘的击穿强度，且加速油纸绝缘老化，缩短绝缘寿命。因此，有必要对套管受潮状态进行及时、有效的检测，降低套管事故发生率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置及方法，该装置及方法有利于快速、有效地检测出油纸电容式套管内受潮状况。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，包括油纸电容式套管，在所述油纸电容式套管的油枕上的注油口的外侧部密封连接有指示物视窗，所述指示物视窗与油枕为可拆连接，所述指示物视窗内嵌设有湿度指示物，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度。
进一步地，所述注油口的尺寸大于设定值，以使油枕与外界在单位时间内具有一定的气体流通量。
进一步地，所述注油口的尺寸根据不同尺寸下水分扩散的实验数据来确定。
进一步地，所述指示物视窗包括环形视窗框体和视窗玻璃，所述湿度指示物设置于环形视窗框体内，所述环形视窗框体下部与油枕密封连接，所述视窗玻璃密封连接于环形视窗框体上端面。
进一步地，所述环形视窗框体下端面具有贴合油枕表面的密封层，所述环形视窗框体经紧固件与油枕进行可拆连接，且通过密封层与油枕表面可靠密封；所述环形视窗框体上端面与视窗玻璃之间嵌设有密封圈。
进一步地，所述湿度指示物为湿度指示卡、变色硅胶或光纤光栅湿度传感器。
本发明还提供了一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测方法，需要监测油纸电容式套管受潮状况时，将湿度指示物置入指示物视窗内，然后将指示物视窗密封连接于油枕上注油口的外侧部，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度；当套管内受潮或进水，套管上端空气湿度超过正常阈值达到非正常湿度时，湿度指示物检测到非正常湿度，进行指示告警。
进一步地，需要补充变压器油时，将指示物视窗拆下，仍然使用注油口进行注油。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用油枕注油口，以物理手段检测套管上端空气湿度，进而监测油纸电容式套管内受潮状况，结构简单，使用方便，检测灵敏、迅速，且不易受现场电磁环境干扰，可为油纸式电容高压套管受潮监测和告警提供参考，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的装置结构示意图。
图2是本发明实施例中指示物视窗的局部结构示意图。
图3是本发明实施例中套管正常运行时内部空气的极限湿度。
图1中：1-油纸电容式套管；2-油枕；3-油位视窗；4-指示物视窗；5-湿度指示物；6-注油口；7-变压器油；8-密封层；9-密封圈。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，如图1、2所示，包括油纸电容式套管1，在所述油纸电容式套管1的油枕2上的注油口6的外侧部密封连接有指示物视窗4，所述指示物视窗4与油枕2为可拆连接，所述指示物视窗内嵌设有湿度指示物，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，扩展了注油口的功能，监测套管上端的空气湿度。
其中，所述注油口的尺寸大于设定值，该设定值大于常规的油纸电容式套管油枕的注油口尺寸，以使油枕与外界在单位时间内具有一定的气体流通量。较佳地，所述注油口的尺寸根据不同尺寸下水分扩散的实验结果来确定。
如图2所示，所述指示物视窗4为圆形指示物视窗，包括环形视窗框体41和圆形视窗玻璃42，所述湿度指示物5设置于环形视窗框体41内，所述环形视窗框体41下部与油枕2密封连接，但可以拆卸，所述视窗玻璃42密封连接于环形视窗框体41上端面，从而即保留了注油口的原有功能，在需要补充变压器油时仍然可以使用注油口，又确保套管的整体密封。所述视窗玻璃具有高透光性，以确保通过湿度指示物的指示变化来判断湿度值。
所述指示物视窗的整体结构与油位视窗类似，减少了因注油口改造而造成的电场畸变。
在本实施例中，所述环形视窗框体41下端面具有贴合油枕表面的密封层8，所述环形视窗框体41经紧固件9（本实施例中为螺纹紧固件）与油枕2进行可拆连接，且通过密封层8与油枕2表面可靠密封。所述环形视窗框体41上端面与视窗玻璃42之间嵌设有密封圈10。
在本实施例中，所述湿度指示物包括但不限于：湿度指示卡、变色硅胶、光纤光栅湿度传感器等。所述湿度指示物根据套管正常运行的温湿度要求进行指示告警。
本发明还提供了应用上述装置监测油纸电容式套管受潮状况的方法，具体为：
需要监测油纸电容式套管受潮情况时，将湿度指示物置入指示物视窗内，然后将指示物视窗密封连接于油枕上注油口的外侧部，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度；当套管内受潮或进水，套管上端空气湿度超过正常阈值达到非正常湿度时，湿度指示物检测到非正常湿度，进行指示告警。
需要补充变压器油时，将指示物视窗拆下，仍然使用注油口进行注油。
由于套管内部存在油-纸-气三相体之间的水分平衡，故当套管受潮或进水时，三者的含水量均会上升，因此可以推算出不同温度下套管上端空气的极限湿度，从而根据该湿度对湿度指示物进行调整。
如图3所示为本实施例中套管在不同温度下的极限湿度值，当温湿度点在曲线上端时就为受潮状态，在曲线下端时处于正常运行状态。
当温度相差较大时，是否受潮的相对湿度值有较大差别，因此湿度指示物至少需要同时指示三种温度下的湿度。由于套管油枕温度一般处于20-50℃之间，因此建议设置的温度为25℃，40℃，50℃。套管油枕温度一般比环境温度高10-20℃左右，根据当天气温情况对指示物受潮进行判断。
本实施例中，湿度指示物至少应在以下三种温湿度下给出指示：（1）25℃，50%RH；（2）40℃，28%RH；（3）50℃，21%RH。如果需要更加精确的温湿度区间，则可以根据套管的运行要求，推算得到不同温度下套管上端空气的极限湿度。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，包括油纸电容式套管，其特征在于，在所述油纸电容式套管的油枕上的注油口的外侧部密封连接有指示物视窗，所述指示物视窗与油枕为可拆连接，所述指示物视窗内嵌设有湿度指示物，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度；
需要监测油纸电容式套管受潮状况时，将湿度指示物置入指示物视窗内，然后将指示物视窗密封连接于油枕上注油口的外侧部，以采用注油口作为湿度指示物与套管内空气及水分的扩散连接通道，监测套管上端的空气湿度；当套管内受潮或进水，套管上端空气湿度超过正常阈值达到非正常湿度时，湿度指示物检测到非正常湿度，进行指示告警；需要补充变压器油时，将指示物视窗拆下，仍然使用注油口进行注油。
2.根据权利要求1所述的基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，其特征在于，所述注油口的尺寸大于设定值，以使油枕与外界在单位时间内具有一定的气体流通量。
3.根据权利要求2所述的基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，其特征在于，所述注油口的尺寸根据不同尺寸下水分扩散的实验数据来确定。
4.根据权利要求1所述的基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，其特征在于，所述指示物视窗包括环形视窗框体和视窗玻璃，所述湿度指示物设置于环形视窗框体内，所述环形视窗框体下部与油枕密封连接，所述视窗玻璃密封连接于环形视窗框体上端面。
5.根据权利要求4所述的基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，其特征在于，所述环形视窗框体下端面具有贴合油枕表面的密封层，所述环形视窗框体经紧固件与油枕进行可拆连接，且通过密封层与油枕表面可靠密封；所述环形视窗框体上端面与视窗玻璃之间嵌设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的基于空气湿度感知的油纸电容式套管受潮监测装置，其特征在于，所述湿度指示物为湿度指示卡、变色硅胶或光纤光栅湿度传感器。
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