CN113433434A - 变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，包括用于接收变压器内油温信号的数据接收器、与所述数据接收器相连的处理器、与所述处理器相连的油温控制器、与所述油温控制器相连的加热器以及设置有所述加热器的模拟油箱，所述模拟油箱内填充有绝缘油，所述模拟油箱内还设置有油温温度传感器和绝缘纸模拟老化单元，所述温度传感器与所述处理器反馈连接。本发明采用上述结构的变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，无需破坏变压器自身的结构即可模拟变压器的运行状态，从而即可通过对模拟油箱内的绝缘油和绝缘纸的测量，得到模拟变压器的老化状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种技术，尤其涉及一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统及其方法。
背景技术
变压器作为输变电技术中最为关键与昂贵的电力设备，其安全可靠性对于整个电力系统的稳定运行至关重要。但是在不同负荷和实际运行条件下，电力变压器的绝缘回出现各种老化现象，导致其实际寿命并不等于铭牌寿命。研究变压器绝缘老化的监测与分析方法，以准确评估变压器的运行寿命，对发展电力设备的状态维修策略以及保证电力系统的安全、可靠与稳定运行，具有非常重要的应用价值和现实意义。
现有技术老化检测方法可分为：
(1)老化产物检测法
变压器绝缘老化会生成CO和CO2、糠醛、丙酮等分解物，运行中可通过检测这些成分的含量及其变化来估算老化程度，尽管此类方法简便易行，但由于无法区分正常老化与异常缺陷，无法控制油样处理对结果的影响，因此将带有很大的不确定性，在老化分析中的偏差较大，只能将其作为参考，若作为判据则是不灵敏、不确切和不可靠的。因此，目前该类方法只作为参考。
(2)电气试验法
基于介质响应的回复电压法(RVM)、极化/去极化电流(PDC)以及频域介电谱(FDS)三种方法在上世纪70年代就有所研究，早期首先作为电介质物理现象和特性在实验室内开展研究，后被证实介质响应图谱与油纸绝缘的水分含量和老化状态存在着较强的相关性关系。该方法存在的主要缺陷在于：1)无法区分绝缘纸内水分含量的来源，因此受潮、渗漏等缺陷将显著改变估算的结果；2)目前数据基础较少，无法针对不同结构、不同绝缘纸选用、不同运行条件的变压器设备个体进行较为准确的估算；3)该类方法只能反映设备平均老化程度，给运行带来了隐患；4)测试时需要停电，影响了电网运行的可靠性。
(3)取样材料测试法
取样材料测试是目前最为准确的老化评估方法，它通过采集变压器内部纸样后进行聚合度测试，得到老化的直接结果，但此方法的最大不足在于：除非变压器完全解体，它无法取得变压器内部热点的纸样，即无法估算老化的短板；而一旦解体，老化评估的意义将荡然无存。
(4)热老化实时计算方法
热老化实时计算关注的是热点温升，更能体现变压器设备的局部特征，但由于1)温度与材料老化的量化关系，尚未确定，无法由温度结果较为准确的直接得到老化程度；2)温升计算需要长期、大量的环境、负荷、冷却系统运行信息等外部参数及变压器不同条件下的温度参数，收集困难极大，因此该方法也只能作为运行的参考依据。
综上所述可知，上述方法中的1-3均需取样检测，容易对变压器造成破坏，方法4虽然是通过检测温升实现，但是监测结果并不准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，无需破坏变压器自身的结构即可模拟变压器的运行状态，从而即可通过对模拟油箱内的绝缘油和绝缘纸的测量，得到模拟变压器的老化状态。
为实现上述目的，本发明提供了一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，包括用于接收变压器内油温信号的数据接收器、与所述数据接收器相连的处理器、与所述处理器相连的油温控制器、与所述油温控制器相连的加热器以及设置有所述加热器的模拟油箱，所述模拟油箱内填充有绝缘油，所述模拟油箱内还设置有油温温度传感器和绝缘纸模拟老化单元，所述温度传感器与所述处理器反馈连接。
优选的，本发明还包括绝缘油循环单元，所述绝缘油循环单元包括两端均与所述模拟油箱连通的循环管路，所述循环管路上设置有循环油泵，所述循环油泵与所述处理器相连。
优选的，所述循环管路的进油口处设置有第一油阀，所述第一油阀与所述处理器相连。
优选的，本发明还包括绝缘油色谱监测单元，所述绝缘油色谱监测单元包括绝缘油监测管路和油色谱在线监测装置，所述绝缘油监测管路的两端均与所述模拟油箱连通，所述绝缘油监测管路上设置有所述油色谱在线监测装置。
优选的，所述绝缘油监测管路的进油口处设置有第二油阀，所述第二油阀与所述处理器相连。
优选的，所述绝缘纸模拟老化单元为经纸框放置于所述模拟油箱内的绝缘纸，所述绝缘纸层放于所述纸框内。
优选的，所述绝缘纸为NOMEX纸。
优选的，所述循环管路和所述绝缘油监测管路上均设置有流量调节器，所述流量调节器与所述处理器相连。
基于变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统的方法，包括以下步骤：
S1、将绝缘纸和绝缘油进行干燥预处理；
S2、根据绝缘纸与绝缘油的质量比，确定添加的绝缘油液面高度；
S3、将绝缘纸逐层放入纸框中，密封盖好，按绝缘油液面高度模拟油箱内注入绝缘油；
S4、先对模拟油箱抽真空，再往模拟油箱内充氮气；
S5、处理器经数据接收器接收变压器内油温信号，并根据油温信号打开加热器进行加热，直至油温温度传感器采集的模拟油箱内绝缘油的油温达到变压器内的油温，同时处理器打开第一油阀和循环油泵，且在此过程中，处理器根据变压器内实时油温信号控制模拟油箱内的油温，实现模拟油箱内油温与变压器内油温实时保持一致，进而模拟变压器运行状态，从而实现了绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；
S6、当变压器到达采样年限时，关闭第一油阀和循环油泵，打开第二油阀，对绝缘纸老化模拟单元进行聚合度测试，同时对绝缘油中溶解气体的在线监测，实时监测变压器内部热故障下绝缘油中溶解气体的变化趋势，从而实现了对变压器热老化状态的测量。
因此，本发明采用上述结构的变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，无需破坏变压器自身的结构即可模拟变压器的运行状态，从而即可通过对模拟油箱内的绝缘油和绝缘纸的测量，得到模拟变压器的老化状态。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的实施例一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统的结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明的实施例一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统的结构框图，如图1所示，本发明的结构包括用于接收变压器内油温信号的数据接收器、与所述数据接收器相连的处理器、与所述处理器相连的油温控制器、与所述油温控制器相连的加热器以及设置有所述加热器的模拟油箱，所述模拟油箱内填充有绝缘油，所述模拟油箱内还设置有油温温度传感器和绝缘纸模拟老化单元，所述温度传感器与所述处理器反馈连接。
优选的，本发明还包括绝缘油循环单元，所述绝缘油循环单元包括两端均与所述模拟油箱连通的循环管路，所述循环管路上设置有循环油泵，所述循环油泵与所述处理器相连。
优选的，所述循环管路的进油口处设置有第一油阀，所述第一油阀与所述处理器相连。
优选的，本发明还包括绝缘油色谱监测单元，所述绝缘油色谱监测单元包括绝缘油监测管路和油色谱在线监测装置，所述绝缘油监测管路的两端均与所述模拟油箱连通，所述绝缘油监测管路上设置有所述油色谱在线监测装置。
优选的，所述绝缘油监测管路的进油口处设置有第二油阀，所述第二油阀与所述处理器相连。
优选的，所述绝缘纸模拟老化单元为经纸框放置于所述模拟油箱内的绝缘纸，所述绝缘纸层放于所述纸框内。
优选的，所述绝缘纸为NOMEX纸。
优选的，所述循环管路和所述绝缘油监测管路上均设置有流量调节器，所述流量调节器与所述处理器相连。
基于变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统的方法，包括以下步骤：
S1、将绝缘纸和绝缘油进行干燥预处理；
S2、根据绝缘纸与绝缘油的质量比，确定添加的绝缘油液面高度；
S3、将绝缘纸逐层放入纸框中，密封盖好，按绝缘油液面高度模拟油箱内注入绝缘油；
S4、先对模拟油箱抽真空，再往模拟油箱内充氮气；
S5、处理器经数据接收器接收变压器内油温信号，并根据油温信号打开加热器进行加热，直至油温温度传感器采集的模拟油箱内绝缘油的油温达到变压器内的油温，同时处理器打开第一油阀和循环油泵，且在此过程中，处理器根据变压器内实时油温信号控制模拟油箱内的油温，实现模拟油箱内油温与变压器内油温实时保持一致，进而模拟变压器运行状态，从而实现了绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；
S6、当变压器到达采样年限时，关闭第一油阀和循环油泵，打开第二油阀，对绝缘纸老化模拟单元进行聚合度测试，同时对绝缘油中溶解气体的在线监测，实时监测变压器内部热故障下绝缘油中溶解气体的变化趋势，从而实现了对变压器热老化状态的测量。
因此，本发明采用上述结构的变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，无需破坏变压器自身的结构即可模拟变压器的运行状态，从而即可通过对模拟油箱内的绝缘油和绝缘纸的测量，得到模拟变压器的老化状态。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：包括用于接收变压器内油温信号的数据接收器、与所述数据接收器相连的处理器、与所述处理器相连的油温控制器、与所述油温控制器相连的加热器以及设置有所述加热器的模拟油箱，所述模拟油箱内填充有绝缘油，所述模拟油箱内还设置有油温温度传感器和绝缘纸模拟老化单元，所述温度传感器与所述处理器反馈连接。
2.根据权利要求1所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：还包括绝缘油循环单元，所述绝缘油循环单元包括两端均与所述模拟油箱连通的循环管路，所述循环管路上设置有循环油泵，所述循环油泵与所述处理器相连。
3.根据权利要求2所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：所述循环管路的进油口处设置有第一油阀，所述第一油阀与所述处理器相连。
4.根据权利要求3所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：还包括绝缘油色谱监测单元，所述绝缘油色谱监测单元包括绝缘油监测管路和油色谱在线监测装置，所述绝缘油监测管路的两端均与所述模拟油箱连通，所述绝缘油监测管路上设置有所述油色谱在线监测装置。
5.根据权利要求4所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：所述绝缘油监测管路的进油口处设置有第二油阀，所述第二油阀与所述处理器相连。
6.根据权利要求1所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：所述绝缘纸模拟老化单元为经纸框放置于所述模拟油箱内的绝缘纸，所述绝缘纸层放于所述纸框内。
7.根据权利要求6所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：所述绝缘纸为NOMEX纸。
8.根据权利要求6所述的一种变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统，其特征在于：所述循环管路和所述绝缘油监测管路上均设置有流量调节器，所述流量调节器与所述处理器相连。
9.一种基于上述权利要求1-8任一项所述的变压器绝缘老化故障模拟及在线状态量采样系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将绝缘纸和绝缘油进行干燥预处理；
S2、根据绝缘纸与绝缘油的质量比，确定添加的绝缘油液面高度；
S3、将绝缘纸逐层放入纸框中，密封盖好，按绝缘油液面高度模拟油箱内注入绝缘油；
S4、先对模拟油箱抽真空，再往模拟油箱内充氮气；
S5、处理器经数据接收器接收变压器内油温信号，并根据油温信号打开加热器进行加热，直至油温温度传感器采集的模拟油箱内绝缘油的油温达到变压器内的油温，同时处理器打开第一油阀和循环油泵，且在此过程中，处理器根据变压器内实时油温信号控制模拟油箱内的油温，实现模拟油箱内油温与变压器内油温实时保持一致，进而模拟变压器运行状态，从而实现了绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；
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