CN114544712A - 一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法及装置，所述方法包括：步骤一：对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；步骤二：对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；步骤三：获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；步骤四：将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性；本发明的优点在于：方法容易实现、能运用到在日常巡检，便于对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及电气火灾防治工程技术领域，更具体涉及一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法及装置。
背景技术
近年来，随着能源技术的发展，绿色新型能源电力逐渐取代传统的化石能源，而随着用电需求不断加大，对电网的要求提高，变电站的规模也逐渐变大，想高电压等级、大容量输电的目标发展，而变压器是变电站的核心设备，其中的变压器油存量很大，存在很大的火灾隐患，且在变电站运行的过程中，绝缘油很容易发生老化，如果发生事故，变压器出现重大故障，特别是火灾事故，很容易引起所在地区电网瘫痪，造成巨大的经济损失。
变压器油和变压器内的金属元件、绝缘纸是变压器主要的绝缘组成部分，在运行过程中受到电、热等因素的影响会发生一定程度的老化，变压器油的性能下降。一些研究人员已经开展了关于变压器油老化的研究，证实了不同老化温度和老化条件对绝缘油的各项性能参数均有很大影响。但对于绝缘油这种可燃物最重要的危险源火灾危险性这方面，目前的科学研究只是针对变压器油的燃烧特性做出了一些总结，例如化工学报2020年第71卷第7期中记载了由中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院以及清华大学公共安全研究院等发布的文献《初始油温对变压器油燃烧特性的影响》，没有将火灾危险性和老化联系起来，也没有给出准确的定量化方法来确定，特别是绝缘油的火灾危险性判定的定量方法。常规的火灾危险性判定的定量方法需要通过大量实验、复杂的论证来进行支撑，很难适用于变电站大规模的绝缘油监测。因此亟需提出一种较容易实现的、能运用到在日常巡检中的一种变电站少油设备老化绝缘油火灾危险性判定方法以对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种较容易实现的、能运用到在日常巡检中的变电站少油设备老化绝缘油火灾危险性判定方法，以对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，所述方法包括：
步骤一：对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
步骤二：对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
步骤三：获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；
步骤四：将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性。
本发明通过研究变电站日常巡检所取的绝缘油样相关性质，结合实验得出的老化与火灾危险性之间的关系，提出了定量的绝缘油巡检火灾危险性判断方法和指标，提高了变电站内使用的绝缘油火灾危险性判定准确性，提供完整的火灾危险性判定技术方案，填补了现有技术绝缘油危险性判断的空白，方法容易实现、能运用到在日常巡检，便于对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
进一步地，所述步骤三包括：
选取一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行电化学性能测试，所述电化学性能测试测试指标包括体积电阻率ρv；
对收集的不同老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，通过公式FGI＝pkHRR/tpkHRR计算火灾发展系数作为火灾危险性判断指标；
将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，故选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值。
更进一步地，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
进一步地，所述步骤四包括：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
进一步地，所述绝缘油的型号为DB-25号。
本发明还提供一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，所述装置包括：
油样获取模块，用于对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
体积电阻率获取模块，用于对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
关联临界值获取模块，用于获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；
火灾危险性判断模块，用于将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性。
进一步地，所述关联临界值获取模块还用于：
选取一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行电化学性能测试，所述电化学性能测试测试指标包括体积电阻率ρv；
对收集的不同老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，通过公式FGI＝pkHRR/tpkHRR计算火灾发展系数作为火灾危险性判断指标；
将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，故选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值。
更进一步地，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
进一步地，所述火灾危险性判断模块还用于：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
进一步地，所述绝缘油的型号为DB-25号。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过研究变电站日常巡检所取的绝缘油样相关性质，结合实验得出的老化与火灾危险性之间的关系，提出了定量的绝缘油巡检火灾危险性判断方法和指标，提高了变电站内使用的绝缘油火灾危险性判定准确性，提供完整的火灾危险性判定技术方案，填补了现有技术绝缘油危险性判断的空白，方法容易实现、能运用到在日常巡检，便于对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
(2)本发明利用日常巡检绝缘油得到的体积电阻率参数与临界值进行比较判定，即可对变电站少油设备老化绝缘油火灾危险性进行判定，方案简单易行，结果可靠。
(3)本发明通过前期锥形量热仪测试，得出得到峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，计算得出的火灾发展系数FGI作为火灾危险性关联判据，使老化绝缘油火灾危险性判定更加准确。
(4)本发明通过前期各项对老化绝缘油的电化学性能测试，按照国家标准中对绝缘油的老化例行试验要求的各类参数分别与FGI进行对比，将与之正相关的体积电阻率ρv作为火灾危险性关联判据，使老化绝缘油火灾危险性判定更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法的流程图；
图2为本发明实施例所公开的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法中不同油样的体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系图；
图3为本发明实施例所公开的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法中临界值油样对应的热释放速率测试曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，所述方法包括：
步骤一：对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
步骤二：对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
步骤三：获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；具体过程为：
1)选取了一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行相关的电化学性能测试，其中包括标准《输变电设备状态检修试验规程》中关于绝缘油例行试验要求的各类参数介质损耗因数、体积电阻率、酸值、击穿电压等。
2)对收集的不用老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR。针对材料点燃后火灾的发展速率，通常采用火灾增长系数(Fire Growth Index，FGI)从热释放的角度来表征，如果材料的FGI值很高，表明材料具有很高的火灾危险性。FGI的计算公式如下：
FGI＝pkHRR/tpkHRR；
经过计算得到不同老化程度绝缘油的FGI值；
3)将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，如图2所示，因此选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
4)将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值，如图2所示。所取突变点为体积电阻率为1.09×1011Ωm和6.90×1010Ωm的油样，分别记为Y1和Y2，两油样的锥形量热仪热释放速率测试结果如图3所示。以Y1为例，其峰值热释放速率pkHRR为1935.62kW/m2，到达峰值热释放速率所需时间tpkHRR为136s，计算得到其FGI为14.23249。其他油样的测试与计算过程遵循同样的步骤。
步骤四：将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性；具体过程为：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
本发明实施例中，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
本发明实施例中，所述绝缘油的型号为DB-25号。
以下通过一个具体的实例对本发明的过程进行说明：
a、通过变电站日常对绝缘油例行巡检试验获取油样，进行油样编号，确定需要进行火灾危险性判断的油样；
b、通过对所选油样进行常规的老化例行试验，得到体积电阻率ρv＝2×1012Ωm；
c、将体积电阻率数值与前期实验得出的火灾危险性判断指标火灾发展系数FGI与老化绝缘油体积电阻率之间的关联临界值进行对比；
d、判断绝缘油的火灾危险性；
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性较小。
当1.09×1011Ωm≤ρv＜6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性较大；
即此油样的体积电阻率ρv＝2×1012Ωm，因此ρv＞1.09×1011Ωm，判断此油样的火灾危险性较小。
需要说明的是，老化例行试验、电化学性能测试、锥形量热仪测试均为现有技术试验，具体试验过程采用现有技术，并且本申请中这些试验过程不是主要改进点，主要改进点在于整个方法流程，因此对上述测试过程不做赘述。
通过以上技术方案，本发明通过研究变电站日常巡检所取的绝缘油样相关性质，结合实验得出的老化与火灾危险性之间的关系，提出了定量的绝缘油巡检火灾危险性判断方法和指标，提高了变电站内使用的绝缘油火灾危险性判定准确性，提供完整的火灾危险性判定技术方案，填补了现有技术绝缘油危险性判断的空白，方法容易实现、能运用到在日常巡检，便于对变电站少油设备的火灾安全进行定性和定量分析，为变电站的安全设计提供指导。
实施例2
基于实施例1，本发明实施例2还提供一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，所述装置包括：
油样获取模块，用于对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
体积电阻率获取模块，用于对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
关联临界值获取模块，用于获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；
火灾危险性判断模块，用于将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性。
具体的，所述关联临界值获取模块还用于：
选取一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行电化学性能测试，所述电化学性能测试测试指标包括体积电阻率ρv；
对收集的不同老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，通过公式FGI＝pkHRR/tpkHRR计算火灾发展系数作为火灾危险性判断指标；
将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，故选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值。
更具体的，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
具体的，所述火灾危险性判断模块还用于：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
具体的，所述绝缘油的型号为DB-25号。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
步骤二：对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
步骤三：获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；
步骤四：将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性。
2.根据权利要求1所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，其特征在于，所述步骤三包括：
选取一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行电化学性能测试，所述电化学性能测试测试指标包括体积电阻率ρv；
对收集的不同老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，通过公式FGI＝pkHRR/tpkHRR计算火灾发展系数作为火灾危险性判断指标；
将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，故选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值。
3.根据权利要求2所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，其特征在于，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
4.根据权利要求1所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，其特征在于，所述步骤四包括：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
5.根据权利要求1所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定方法，其特征在于，所述绝缘油的型号为DB-25号。
6.一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，其特征在于，所述装置包括：
油样获取模块，用于对变电站的绝缘油例行巡检试验获取油样；
体积电阻率获取模块，用于对油样进行老化例行试验，得到体积电阻率ρv；
关联临界值获取模块，用于获取体积电阻率ρv与前期实验得出的火灾危险性判断指标之间的关联临界值；
火灾危险性判断模块，用于将体积电阻率数值与关联临界值进行对比，判断绝缘油的火灾危险性。
7.根据权利要求6所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，其特征在于，所述关联临界值获取模块还用于：
选取一系列在变电站收集的不同老化程度的绝缘油进行电化学性能测试，所述电化学性能测试测试指标包括体积电阻率ρv；
对收集的不同老化程度的绝缘油进行锥形量热仪测试，得出峰值热释放速率pkHRR和达到峰值热释放速率所需的时间tpkHRR，通过公式FGI＝pkHRR/tpkHRR计算火灾发展系数作为火灾危险性判断指标；
将不同老化程度的绝缘油的电化学性能测试结果与计算得到的FGI进行对比分析，得出体积电阻率ρv与FGI呈正相关，故选用体积电阻率ρv作为火灾危险性判断指标关联参量；
将体积电阻率ρv与火灾发展系数FGI的关系曲线中突变点作为关联临界值。
8.根据权利要求7所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，其特征在于，所述锥形量热仪测试按照ISO-5660-1标准尺寸设计油盘，加热锥与液面相距25mm，热辐射功率为25kW/m2。
9.根据权利要求6所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，其特征在于，所述火灾危险性判断模块还用于：
当ρv＞1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性小，
当6.90×1010Ωm≤ρv＜1.09×1011Ωm时，绝缘油的火灾危险性中等；
当ρv≤6.90×1010Ωm时，绝缘油的火灾危险性大。
10.根据权利要求6所述的一种变电站少油设备绝缘油火灾危险性判定装置，其特征在于，所述绝缘油的型号为DB-25号。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN101538505A (zh) * | 2009-04-28 | 2009-09-23 | 重庆大学 | 以植物油为原料的环保绝缘油 |
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2022
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| Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117079441A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-17 | 合肥工业大学 | 一种基于变电站变压器物理状态的火灾预警方法 |
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