CN113092736A - 一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，包括取样、检测、对比和得出结论步骤。本发明中，首先检测出合格未过期的变压器油的漆膜倾向指数，作为样本，之后通过上述步骤检测出正在使用的变压器油的漆膜倾向指数，之后进行数据对比，方便快捷且准确性高，有效避免变压器油未过期就更换造成的资源浪费和经济损失，且有效避免变压器油已过期未更换造成导致变压器油的绝缘效果降低、散热不够良好、防腐效果降低和灭弧效果降低的情况发生，进而有效的增加变压器的使用寿命，避免造成经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及变压器检修技术领域，特别涉及一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势。此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应变换电压、电流和阻抗的器件。
变压器组成部件包括器身(铁芯、绕组、绝缘、引线)、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置(吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等)和出线套管，变压器油在变压器中起着加强绝缘、散热、防腐和灭弧的作用。
现在变压器油一般情况一年需要验一次，如果达不到相应的耐压值就需要将油净化达到标准再用，或者更换新的变压器油，但是现在对变压器油进行检测时，都是工作人员通过变压器油进行检测，方法为，通过抽查如击穿电压，电阻率，介质损耗因数，界面张力，酸值，水溶性酸，色度，水分等待油质指标的部分项目，这样往往造成对油质老化状态的误判：一方面当变压器油未过期时就对其更换，会造成资源浪费且经济损失，另一方面当变压器油过期了未检测出来时，容易导致绝缘效果降低、散热不够良好、防腐效果降低和灭弧效果降低的情况发生，进而导致变压器的损坏，造成经济损失。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明可以解决现有的难题。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，具体包括以下步骤：
S1：取样，通过变压器油加速模拟老化实验，获取若干已知老化程度的变压器油样本；
S2：检测，获取若干已知老化程度的变压器油样本的漆膜倾向指数，同时检测已知老化程度的变压器油样本的色度、水溶性酸、酸值、水分、界面张力、介质损耗、击穿电压和体积电阻率油质指标；
S3：对比，将每一个老化化时间所测得的各种油质指标转化成变压器油状态指数；
S4：得出结论，将所测的每个老化时间的变压器油漆膜倾向指数与对应的变压器油状态指数进行对应关联找出其对应关系，获取若干未知老化阶段的变压器油样本的漆膜倾向指数数据，并输入到漆膜倾向指数与变压器油状态指数相关关系函数，得到未知老化阶段的变压器油样本的老化阶段。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中，取变压器油795g-800g，取铜丝64cm-66cm，放入耐高温玻璃烧杯中组成变压器油开口杯老化单元，将老化单元于130℃的恒温干燥箱中，进行300天的加速热老化。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中，变压器油为克拉玛依25号变压器油，铜丝的质量为99.9％电解铜，铜丝的直径为0.1mm-0.13mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中，用直径为47mm，孔径为0.45μm消极纤维滤膜将不溶物从变压器油中分离出来，并用色差仪测量该膜的颜色，结果用CIELAB色度中的ΔE表示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中，过程参照GB/T34508进行。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，首先根据GB/T7595运行中有油质标准中的油质指标，将投运前的油的指标为基准，以运行油的油质指标作为油质合格的临界值。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，将各项指标合成油龄指数，具体合成步骤：将各指标根据各指标随着油质老化的变化方向分为两类；
A类：此类指标数值随着变压器油的老化而逐渐变小，具体包括：水溶性酸、闪点、界面张力、击穿电压和体积电阻率；
B类：此类指标随着变压器油的老化而逐渐增大，具体包括：色度、酸值和介质损耗因数，A类指标，用运行油指标比上运行油指标得到相应的数值，B类指标，用运行前指标值比上运用油指标，然后将各比值进行平方加和，然后开平方或的各指标的合成值称其为临界油龄值，老化样品将上述各指标每个指标取一进行平方和开平方处理得到初始油龄值。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，老化样品的A类指标，用老化后各指标除以GB/T7595表中对应的运行前指标要求值，老化样品的B类指标，用老化后各指标除GB/T7595表中对应的运行前指标要求值，将老化样品的A类和B类指标合成该老化状态下的油龄值。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，油龄值计算公式为：用y表示临界油龄值则：
y＝[(B1/b1)2+(B2/b2)2+(B3/b3)2+(B4/b4)2+(a1/A1)2+(a2/A2)2+(a3/A3)2+(a4/A4)2]1/2
上式记作公式一，色度、酸值、介质损耗因数、水溶性酸、闪点、界面张力、击穿电压和体积电阻率的各质量指标数据代入公式一中，之后再将投运前各质量指标代入公式一中，得到一个变压油油龄值范围；
y＝[(B1/b1i)2+(B2/b2i)2+(B3/b3i)2+(B4/b4i)2+(a1i/A1)2+(a2i/A2)2+(a3i/A3)2+(a4i/A4)2]1/2
上述计作公式二，分别对不同老化程度的变压器油进行各指标检测，检测值分别用b1i、b2i、b3i、b4i、a1i、a2i a3i和a4i表示，当数据均在运行中和运行前各对应指标范围内，则直接将测试值带入公式二中，计算得出此时的油龄值yi；
当b1i、b2i、b3i和b4i，有一个或一个以上数值比运行油的对应指标大或a1i、a2i、a3i和a4i中有一个或一个以上数值比运行油的对应指标小，则将这些数值直接带入公式二，其他合格项用其对应的临界值代替实测值带入公式二计算得出yi，用此方法计算得到不同老化程度变压器油的油龄yi，i＝(1…n)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中，将不同老化阶段的变压器油的漆膜倾向指数与yi对应建立对应关系，则可以通过对变压器油漆膜倾向指数来评估变压器的油龄，从而评估变压器油的老化状态，当yi大于变压油油龄值范围时，则油的状态处于尚未老化阶段，处于变压油油龄值范围时表示变压油处在正常缓慢老化阶段但满足运行要求，yi值越小表示变压器油了老化程度越深；当yi小于变压油油龄值范围时则表示变压器油老化已经比较严重，需要采取对油进行再生或换油等措施。
(三)有益效果
通过上述步骤，首先检测出合格未过期的变压器油的漆膜倾向指数，作为样本，之后通过上述步骤检测出正在使用的变压器油的漆膜倾向指数，之后进行数据对比，方便快捷且准确性高，有效避免变压器油未过期就更换造成的资源浪费和经济损失，且有效避免变压器油已过期未更换造成导致变压器油的绝缘效果降低、散热不够良好、防腐效果降低和灭弧效果降低的情况发生，进而有效的增加变压器的使用寿命，避免造成经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的流程示意框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，具体包括以下步骤：
S1：取样，通过变压器油加速模拟老化实验，获取若干已知老化程度的变压器油样本，取变压器油795g-800g，取铜丝64cm-66cm，放入耐高温玻璃烧杯中组成变压器油开口杯老化单元，将老化单元于130℃的恒温干燥箱中，进行300天的加速热老化，具体实施时，变压器油为克拉玛依25号变压器油，铜丝的质量为99.9％电解铜，铜丝的直径为0.1mm-0.13mm。
S2：检测，获取若干已知老化程度的变压器油样本的漆膜倾向指数，同时检测已知老化程度的变压器油样本的色度、水溶性酸、酸值、水分、界面张力、介质损耗、击穿电压和体积电阻率油质指标，具体实施时，用直径为47mm，孔径为0.45μm消极纤维滤膜将不溶物从变压器油中分离出来，并用色差仪测量该膜的颜色，结果用
CIELAB色度中的ΔE表示，过程参照GB/T34508进行。
表1：选取的部分GB/T7595运行中矿物变压器油指标
S3：对比，将每一个老化化时间所测得的各种油质指标转化成变压器油状态指数，具体实施时，首先根据GB/T7595运行中矿物变压器油指标的有油质标准表中的油质指标(色度，水溶性酸，酸值，水分，界面张力，介质损耗因数，击穿电压，体积电阻率，)将投运前的油的指标为基准，以运行油的油质指标作为油质合格的临界值，将各项指标合成油龄指数。
具体合成规则：将各指标根据各指标随着油质老化的变化方向分为两类,A类：具体包括：水溶性酸、界面张力、击穿电压和体积电阻率，此类指标数值随着变压器油的老化而逐渐变小；B类：具体包括：色度、酸值和介质损耗因数，此类指标随着变压器油的老化而逐渐增大，其中包括：色度、酸值、介质损耗因数。
A类指标，用运行油指标比上运行油指标得到相应的数值，B类指标，用运行前指标值比上运行油指标。然后将各比值进行平方加和，然后开平方或的各指标的合成值称其为临界油龄值；老化样品将上述各指标每个指标取一进行平方和开平方处理得到初始油龄值。
表2：根据表1计算出750-1000KV运行中变压器油的初始油龄值和临界油龄值
老化样品的A类指标，用老化后各指标除以GB/T7595表中对应的运行前指标要求值，具体实施时，当各实测值优于导则中运行油要求，则以实测值带入公式计算，当各指标中出现1个或1个以上的实测值小于或等于运行中指标要求时，则其他合格指标用运行指标要求代替实测值参与计算，小于指标要求值的指标以实测值带入计算，老化样品的B类指标，用老化后各指标除以GB/T7595表3中对应的运行前指标要求值，具体实施时，当各实测值优于导则中运行油要求，则以实测值带入公式计算，当9个指标中出现1个或1个以上的实测值大于于或等于运行中指标要求时，则其他合格指标用运行指标要求代替实测值参与计算，大于指标要求值的指标以实测值带入计算，将老化样品的A类和B类指标合成该老化状态下的油龄值，以750KV-1000KV为例正常的油龄值范围应该在2.82～1.90之间。
用y表示临界油龄值则：
y＝[(B1/b1)2+(B2/b2)2+(B3/b3)2+(B4/b4)2+(A1/a1)2+(A2/a2)2+(A3/a3)2+(A4/a4)2]1/2
上式记作公式一，色度、酸值、介质损耗因数、水溶性酸、闪点、界面张力、击穿电压和体积电阻率的各质量指标数据代入公式一中，之后再将投运前各质量指标代入公式一中，得到一个变压油油龄值范围，
y＝[(B1/b1i)2+(B2/b2i)2+(B3/b3i)2+(B4/b4i)2+(A1/a1i)2+(A2/a2i)2+(A3/a3i)2+(A4/a4i)2]1/2
上述计作公式二，分别对不同老化程度的变压器油进行各指标检测，检测值分别用b1i、b2i、b3i、b4i、a1i、a2i a3i和a4i表示，当数据均在运行中和运行前各对应指标范围内，则直接将测试值带入公式二中，计算得出此时的油龄值yi；
当b1i、b2i、b3i和b4i，有一个或一个以上数值比运行油的对应指标打或a1i、a2i、a3i和a4i中有一个或一个以上数值比运行油的对应指标小，则将这些数值直接带入公式二，其他合格项用其对应的临界值代替实测值带入公式二计算得出yi，用此方法计算得到不同老化程度变压器油的油龄yi，i＝(1…n)。
表3：用符号表示油质指标
S4：得出结论，将所测的每个老化时间的变压器油漆膜倾向指数与对应的变压器油状态指数进行对应关联找出其对应关系，获取若干未知老化阶段的变压器油样本的漆膜倾向指数数据，并输入到漆膜倾向指数与变压器油状态指数相关关系函数，得到未知老化阶段的变压器油样本的老化阶段；
将不同老化阶段的变压器油的漆膜倾向指数与yi对应建立对应关系，则可以通过对变压器油漆膜倾向指数来评估变压器的油龄，从而评估变压器油的老化状态。当yi大于2.824则油的状态处于尚未老化阶段，处于2.824～1.90之间表面变压油处在正常缓慢老化阶段但满足运行要求，yi值越小表示变压器油了老化程度越深；当yi小于1.90则表示变压器油老化已经比较验证，需要采取对油进行再生或换油等措施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：取样，通过变压器油加速模拟老化实验，获取若干已知老化程度的变压器油样本；
S2：检测，获取若干已知老化程度的变压器油样本的漆膜倾向指数，同时检测已知老化程度的变压器油样本的色度、水溶性酸、酸值、水分、界面张力、介质损耗、击穿电压和体积电阻率油质指标；
S3：对比，将每一个老化化时间所测得的各种油质指标转化成变压器油状态指数；
S4：得出结论，将所测的每个老化时间的变压器油漆膜倾向指数与对应的变压器油状态指数进行对应关联找出其对应关系，获取若干未知老化阶段的变压器油样本的漆膜倾向指数数据，并输入到漆膜倾向指数与变压器油状态指数相关关系函数，得到未知老化阶段的变压器油样本的老化阶段。
2.根据权利要求1所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，取变压器油795g-800g，取铜丝64cm-66cm，放入耐高温玻璃烧杯中组成变压器油开口杯老化单元，将老化单元于130℃的恒温干燥箱中，进行300天的加速热老化。
3.根据权利要求2所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，变压器油为克拉玛依25号变压器油，铜丝的质量为99.9％电解铜，铜丝的直径为0.1mm-0.13mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，用直径为47mm，孔径为0.45μm消极纤维滤膜将不溶物从变压器油中分离出来，并用色差仪测量该膜的颜色，结果用CIELAB色度中的ΔE表示。
5.根据权利要求4所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，过程参照GB/T34508进行。
6.根据权利要求1所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，首先根据GB/T7595运行中有油质标准中的油质指标，将投运前的油的指标为基准，以运行油的油质指标作为油质合格的临界值。
7.根据权利要求6所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，将各项指标合成油龄指数，具体合成步骤：将各指标根据各指标随着油质老化的变化方向分为两类；
A类：此类指标数值随着变压器油的老化而逐渐变小，具体包括：水溶性酸、闪点、界面张力、击穿电压和体积电阻率；
B类：此类指标随着变压器油的老化而逐渐增大，具体包括：色度、酸值和介质损耗因数，A类指标，用运行油指标比上运行前指标得到相应的数值，B类指标，用运行前指标值比上运用油指标，然后将各比值进行平方加和，然后开平方或的各指标的合成值称其为临界油龄值，老化样品将上述各指标每个指标取一进行平方和开平方处理得到初始油龄值。
8.根据权利要求7所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，老化样品的A类指标，用老化后各指标除以GB/T7595表中对应的运行前指标要求值，老化样品的B类指标，用老化后各指标除以GB/T7595表中对应的运行前指标要求值，将老化样品的A类和B类指标合成该老化状态下的油龄值。
9.根据权利要求7所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，油龄值计算公式为：用y表示临界油龄值则：
y＝[(B1/b1)2+(B2/b2)2+(B3/b3)2+(B4/b4)2+(a1/A1)2+(a2/A2)2+(a3/A3)2+(a4/A4)2]1/2
上式记作公式一，色度、酸值、介质损耗因数、水溶性酸、闪点、界面张力、击穿电压和体积电阻率的各质量指标数据代入公式一中，之后再将投运前各质量指标代入公式一中，得到一个变压油油龄值范围(大写字符分别代表投运前各油质指标，，小写字母表示在用油各油质指标实测值；B，b表B类指标，A,a表A类指标)；
y＝[(B1/b1i)2+(B2/b2i)2+(B3/b3i)2+(B4/b4i)2+(a1i/A1)2+(a2i/A2)2+(a3i/A3)2+(a4i/A4)2]1/2
上述计作公式二，分别对不同老化程度的变压器油进行各指标检测，检测值分别用b1i、b2i、b3i、b4i、a1i、a2i a3i和a4i表示，当数据均在运行中和运行前各对应指标范围内，则直接将测试值带入公式二中，计算得出此时的油龄值yi；
当b1i、b2i、b3i和b4i，有一个或一个以上数值比运行油的对应指标打或a1i、a2i、a3i和a4i中有一个或一个以上数值比运行油的对应指标小，则将这些数值直接带入公式二，其他合格项用其对应的临界值代替实测值带入公式二计算得出yi，用此方法计算得到不同老化程度变压器油的油龄yi，i＝(1…n)。
10.根据权利要求9所述的一种基于漆膜倾向指数分析的变压器油老化状态评估方法，其特征在于，所述步骤S4中，将不同老化阶段的变压器油的漆膜倾向指数与yi对应建立对应关系，则可以通过对变压器油漆膜倾向指数来评估变压器的油龄，从而评估变压器油的老化状态，当yi大于变压油油龄值范围时，则油的状态处于尚未老化阶段，处于变压油油龄值范围时表示变压油处在正常缓慢老化阶段但满足运行要求，yi值越小表示变压器油了老化程度越深；当yi小于变压油油龄值范围时则表示变压器油老化已经比较验证，需要采取对油进行再生或换油等措施。
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