CN113167781A - 对绝缘介质户中形成的气体的监控 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监控绝缘介质户(IM、IM’)中形成的气体(GG、GG’)的方法，所述绝缘介质户(IM、IM’)与有载分接开关(S)的转换电阻(W)接触，并且‑求取所述转换电阻(W)的电阻温度在受载时段期间的时间变化曲线，‑由所述电阻温度的时间变化曲线确定用于表征所述形成的气体(GG、GG’)的至少一个特征值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监控绝缘介质户(Isoliermittelhaushalt)中形成的气体的方法以及一种对应的有载分接开关，所述绝缘介质户与有载分接开关的转换电阻接触。
背景技术
例如在变压器或高压技术领域中的其他电气运行器件中，设有有载分接开关的绝缘介质、例如绝缘油中的确定的所溶解的气体的形成可以用作用于电气运行器件或有载分接开关的功能故障或即将出现的功能故障的指示器。由现有技术已知致力于高压仪器的绝缘介质中的所溶解的气体进行分析以及状态评估的方法。所述气体在此可以通过有载分接开关和/或运行器件的其他部件产生。
有载分接开关用于在变压器的绕组抽头之间进行无中断地转换。已知的有载分接开关通常由选择器和负载转换开关构成，所述选择器用于无功地选定变压器的应转换到其上的相应绕组抽头，所述负载转换开关用于从到目前为止的绕组抽头真正切换到新的预选的绕组抽头上。选择器通常安置在变压器的绝缘介质中，并且负载转换开关安置在变压器壳体中的单独的绝缘油容器中。然而同样由现有技术已知的是：将没有用于负载转换开关的单独容器的整个有载分接开关固定在变压器壳体中，从而负载转换开关和变压器处于同一个绝缘介质户中。
在已知的按照电阻快速切换原理的负载转换开关中，转换电阻用于在在此期间同时使当前接线的绕组抽头与预选的新的绕组抽头触点接通期间限制负载电流。在这个负载转换过程期间使转换电阻升温，并且形成所谓的热气，这些热气即使在有载分接开关的按照规定的功能中也是可预期的。
已知的用于监控绝缘介质户中形成的气体的方法或设备以及已知的用于对填充有绝缘介质的且具有有载分接开关的电气运行器件进行状态评估的方法例如不考虑在对转接开关加载时形成的热气并且因此可能导致对气体分析的错误解释并且可能妨碍对电气运行器件的状态评估。
对通过有载分接开关形成的气体的单独的或附加的分析是耗费的且昂贵的。在一个共同的绝缘介质户的情况中，将气体份额按照运行器件的起因部件进行分离总归是不可能的，从而不能实施这种单独分析。
发明内容
因此，本发明的目的在于，给出一种用于监控具有有载分接开关的绝缘介质户中形成的气体的改进方案，该改进方案能实现对通过有载分接开关形成的气体的简化的考虑。
所述目的通过独立权利要求的主题得以实现。其他实施方式在从属权利要求中描述。
按照所述改进方案的第一方面提供了一种用于监控绝缘介质户中形成的气体的方法，其中，所述绝缘介质户与有载分接开关的转换电阻接触。在此，求取所述转换电阻在受载时段期间的时间变化曲线，并且由电阻温度的时间变化曲线确定用于表征所述形成的气体的至少一个特征值。
对电阻温度的求取和由此可推导出的用于表征所述形成的气体的特征值允许：对在有载分接开关的、变压器的或具有有载分接开关的其他电气运行器件的绝缘介质中通过使有载分接开关的转换电阻升温而形成的气体进行监控并且因此获得关于绝缘介质的状态的较精确的报告，而不必对通过有载分接开关形成的气体进行专注的气体分析。
按照至少一种实施方式，所述有载分接开关按照电阻快速切换原理构造。
按照至少一种实施方式，所述绝缘介质是绝缘液体、特别是绝缘油、例如含矿物的变压器油或备选的绝缘液体、例如合成酯。
按照至少一种实施方式，所述形成的气体包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷或丙烯。
按照至少一种实施方式，特别是负载电流流过转换电阻并且使该转换电阻升温的时段视为转换电阻的受载时段。
按照至少一种实施方式，所述至少一个特征值借助电阻温度的时间变化曲线的曲线来确定。
所述曲线特别是表示电阻温度关于时间的函数。
按照至少一种实施方式，所述特征值包括气体量。
按照所述方法的至少一种实施方式，通过确定由所述电阻温度的时间变化曲线的曲线围成的面积来求取所述气体量。
所述面积特别是可以是由所述曲线围成的总面积或者是这个面积的一部分。
按照至少一种实施方式，所述面积处在预定的温度最小值上方。
所述面积例如可以通过关于时间对所述电阻温度求积分、特别是近似积分来确定。
所述温度最小值特别是用于标记以下温度，从该温度起，所谓的热气在运行有载分接开关期间在显著的、特别是可测量的范围内形成。这个值例如取决于所使用的绝缘介质。对于含矿物的变压器油，这个值例如为约100℃。对温度最小值的求取例如在之前通过试验进行。
按照至少一种实施方式，对所述气体量与所确定的极限值进行比较并且当所述气体量等于所确定的极限值或者超过所确定的极限值时发出通知。
特别是所述极限值这样确定，使得在有载分接开关的按照规定的功能中可预期的气体量低于这个极限值。这在有载分接开关和变压器处于一个共同的绝缘介质户中时是特别有利的。于是，例如变压器油的气体分析的结果不妨碍以下情况，即，基于在变压器油中存在的气体量推断出故障，即使存在的气体量完全不是源自变压器的故障情况，而是仅源自在负载转换时形成的热气。
按照至少一种实施方式，所述特征值包括气体成分。
按照至少一种实施方式，所述气体成分通过所述电阻温度的和最大电阻温度的时间变化曲线的曲线求取。
特别是所述电阻温度的时间变化曲线的曲线表示所述转换电阻在通过负载转换而受载之后的冷却特性。
例如转换电阻根据设计和具体应用情况在负载转换之后在10秒至15秒之内从最大电阻温度冷却到绝缘介质温度。
例如可以求取一定时间间隔内的当前的最大电阻温度和在相应温度中存在的气体成分，即在绝缘介质中存在的所溶解的气体的种类和数量，通过所述种类和数量求取绝缘介质试样的取样。
按照至少一种实施方式，通过这些试验完成至少一个查找表，该查找表包含：在哪个电阻温度下形成哪种气体并且由此在绝缘介质中存在哪种气体成分。
按照至少一种实施方式，所述电阻温度的时间变化曲线的曲线表示指数函数或者近似地表示指数函数。电阻温度的时间变化曲线特别是可以从最大电阻温度开始呈指数地或呈近似指数地下降。
按照至少一种实施方式，对所述电阻温度的求取包括对所述负载电流的测量。
变压器的负载电流例如经由换流器测量。
按照至少一种实施方式，例如可以如下由测量的负载电流IL、绝缘介质的温度TIM和有载分接开关的应用特定的设计参数算出或接近最大电阻温度：
其中，
作为转换电阻的有效横截面积[mm2]。
有载分接开关的在这个公式中需要的应用特定的设计参数是分级电压USt、转换电阻的大小Rü、相应切换步骤中的电阻受载时间t1和t2、每个电阻的并联线路的数量AnzPar和线材直径d。
按照至少一种实施方式，对所述电阻温度的求取包括对所述电阻温度的测量。
对所述电阻温度的测量可以在受载时段期间或在受载时段的一部分期间直接或持续地通过例如所述转换电阻上的温度传感器或热偶来进行。
按照所述改进方案的第二方面还给出一种用于对填充有绝缘介质的电气运行器件进行状态评估的方法，其中，所述运行器件包括有载分接开关，并且所述运行器件和所述有载分接开关具有一个共同的绝缘介质户，并且用于状态评估的方法包括按照所述改进方案的第一方面的用于监控形成的气体的方法。
按照至少一种实施方式，所述电气运行器件构造为变压器。
按照至少一种实施方式，所述用于状态评估的方法包括分析、特别是气体分析、例如对绝缘介质的所溶解的气体的成分和/或至少一个浓度的分析，根据所述至少一个特征值对分析的结果进行适配。
例如这样适配变压器油的气体分析的结果，使得在对绝缘介质状态评估时考虑、例如算出在操纵有载分接开关时形成的热气。
按照所述改进方案还给出一种具有转换电阻的有载分接开关，其中，所述有载分接开关这样设计，使得所述转换电阻在运行所述有载分接开关期间与绝缘介质户接触。在此，所述有载分接开关具有用于监控绝缘介质户中形成的气体的分析处理装置，所述分析处理装置设置用于：求取所述转接电路在受载时段期间的电阻温度的变化曲线，并且由所述电阻温度的时间变化曲线确定用于表征所述形成的气体的至少一个特征值。
按照至少一种实施方式，所述有载分接开关这样设计，使得所述有载分接开关可以构建在电气运行器件中，所述绝缘介质户是所述运行器件和所述有载分接开关的一个共同的绝缘介质户。
按照至少一种实施方式，所述有载分接开关没有自己的壳体，而是设置在所述电气运行器件的壳体、例如储备箱或槽中。
按照至少一种实施方式，所述有载分接开关具有敞开的壳体并且利用该敞开的壳体设置在电气运行器件的壳体中。
按照至少一种实施方式，所述有载分接开关包括用于测量所述电阻温度的温度传感器。
按照所述改进方案的有载分接开关的其他设计方式直接由按照所述第一方面和所述第二方面的方法的不同设计方式获得，反之亦然。
附图说明
下面借助实施性实施方式参照附图详细描述本发明。功能相同的或者具有相同作用的部件可以设有相同的附图标记。相同的部件或者具有相同功能的部件可能仅关于其首次出现的附图进行阐述。所述阐述不必然后续附图中重复。
附图中：
图1示一个电气运行器件的示意性构造，其具有按照所述改进方案的有载分接开关的一个示例性实施方式；
图2示出另一个电气运行器件的示意性构造，其具有按照所述改进方案的有载分接开关的另一个示例性实施方式；
图3示出电阻温度的时间变化曲线的曲线的示例图。
具体实施方式
图1示出电气运行器件EB、例如变压器，其具有壳体或储备箱，该壳体或储备箱至少部分地填充有绝缘介质IM、例如变压器油。此外，在所述电气运行器件的壳体中设置有有载分接开关S，该有载分接开关同样具有至少部分地填充有绝缘介质IM’的壳体并且与变压器的绕组抽头WA连接。在所述有载分接开关的壳体中设置有转换电阻W。然而，有载分接开关也可以具有多个电阻。不仅在变压器壳体中的绝缘介质中、而且在有载分接开关壳体中的绝缘介质中可以溶解地存在不同的气体GG、GG’，这些气体至少部分地通过使电阻W升温来形成。为了监控热气的形成，有载分接开关具有分析处理装置AE。
可选地，有载分接开关S包括用于测量电阻温度的温度传感器TS。温度传感器TS例如在以下实施方式中是不需要的，在这些实施方式中基于对负载电流的测量来确定电阻温度。
在图2中示意性示出所述改进方案的另一个示例性实施方式，其中，电气运行器件EB和有载分接开关S具有一个共同的绝缘介质户IM，有载分接开关S的转换电阻W与该共同的绝缘介质户接触。有载分接开关S例如可以具有敞开的壳体或者根本没有壳体，这通过虚线表示。在此，在所述共同的绝缘介质户IM中也可以存在不同的所溶解的气体GG，这些气体至少部分地通过使转换电阻W升温来形成。
图3示出在有载分接开关的切换过程中电阻温度T关于时间t的示例图。这个绘图包含曲线AK，该曲线表示转换电阻在负载转换时的冷却特性。借助所述曲线可识别：温度首先是恒定的并且等于绝缘介质的温度TIM。然后，在负载电流绕道流过电阻的过程中在短时间内使电阻强烈升温到最大电阻温度Tmax，随后温度较慢地持续不断地下降直至回到绝缘介质温度TIM。画阴影线的面积F构成所述曲线下方的对于绝缘介质中的气体形成起决定性作用的区域。这个区域处于确定的温度TGas上方、例如100℃，从该温度起显著量的热气形成，并且该温度可以经由试验来求取。因此，经由冷却曲线一方面可以求取电阻在负载转换之后又完全冷却到绝缘介质温度的时间窗口，并且另一方面可以求取电阻处于热气形成的温度范围内的时间窗口。
经由画阴影线的面积的大小可以求取形成的气体量。也就是说，例如TGas上放的面积越大，在绝缘介质中存在的气体量就越大。此外，借助相应时刻的相应最高温度可以获得关于气体成分的报告、也就是说在绝缘介质中形成哪种气体。
在例如利用温度传感器持续测量转换电阻上的温度时，可以通过每个时间间隔的试验来求取典型的气体成分。结果例如可以收集在查找表中并且在将来的分析中用作解释辅助。
附图标记列表
EB 电气运行器件
S 有载分接开关
WA 绕组抽头
AE 分析处理装置
W 转换电阻
IM，IM’ 绝缘介质(户)
GG，GG’ 所溶解的气体
TS 温度传感器
AK (冷却)曲线
Tmax 最大电阻温度
TGas 对气体形成起决定性作用的最小温度
TIM 绝缘介质温度
F 面积。
Claims (14)
1.用于监控绝缘介质户(IM、IM’)中形成的气体(GG、GG’)的方法，其中，所述绝缘介质户(IM、IM’)与有载分接开关(S)的转换电阻(W)接触，并且
-求取所述转换电阻(W)的电阻温度在受载时段期间的时间变化曲线，
-由所述电阻温度的时间变化曲线确定用于表征所述形成的气体(GG、GG’)的至少一个特征值。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，
-所述至少一个特征值包括气体量。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，
-通过确定由所述电阻温度的时间变化曲线的曲线(AK)围成的面积(F)来求取所述气体量。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，
-所述面积(F)处在预定的温度最小值(TGas)上方。
5.按照权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，
-将所述气体量与确定的极限值进行比较，
-当所述气体量大于或等于所述确定的极限值时，发出通知。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，
-所述至少一个特征值包括气体成分。
7.按照权利要求6所述的方法，其中，
-通过所述电阻温度的和最大电阻温度(Tmax)的时间变化曲线的曲线(AK)求取所述气体成分。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，
-对所述电阻温度的求取包括对负载电流的测量。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，
-对所述电阻温度的求取包括对所述电阻温度的测量。
10.用于对填充有绝缘介质(IM)的电气运行器件(EB)进行状态评估的方法，其中，所述运行器件包括有载分接开关(S)，并且所述运行器件(EB)和所述有载分接开关(S)具有一个共同的绝缘介质户(IM)，并且
-用于状态评估的方法包括用于监控形成的气体(GG、GG’)的按照权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，
-所述用于状态评估的方法还包括对所述绝缘介质(IM)的分析，
-根据所述至少一个特征值对分析的结果进行适配。
12.具有转换电阻的有载分接开关，其中，所述有载分接开关(S)设计成，使得所述转换电阻(W)在运行所述有载分接开关期间与绝缘介质户(IM、IM’)接触，所述有载分接开关具有用于监控所述绝缘介质户(IM、IM’)中形成的气体(GG、GG’)的分析处理装置(AE)，所述分析处理装置(AE)设置用于：
-求取所述转换电阻(W)的电阻温度在受载时段期间的变化曲线，
-由所述电阻温度的时间变化曲线确定用于表征所述形成的气体(GG、GG’)的至少一个特征值。
13.按照权利要求12所述的有载分接开关，其中，所述有载分接开关(S)设计成，使得所述有载分接开关能够构建在电气运行器件(EB)中，
-所述绝缘介质户(IM)是运行器件(EB)和有载分接开关(S)的一个共同的绝缘介质户。
14.按照权利要求13所述的有载分接开关，其中，
-所述有载分接开关(S)包括用于测量所述电阻温度的温度传感器(TS)。
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