CN115508746A - 一种变压器过热故障反推装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器过热故障反推装置，包括仿真变压器的盛油量规格进行按比例缩小的透明壳体、模拟油枕、透明壳体和模拟油枕内充注的绝缘油、若干可变面积过热发生装置、在线色谱仪器、控制模块；透明壳体侧壁的上、中、下位置分别安装有上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，各取油样口分别与在线色谱仪器的四通转换阀连接；透明壳体内部的上、中、下位置均安装有可变面积过热发生装置，可变面积过热发生装置均电性连接至控制模块；模拟油枕安装在透明壳体的上部并通过连通管连接透明壳体，模拟油枕上部安装有加油口。本发明很好的克服了传统大型电力变压器过热故障在线色谱检测方面上的不足和缺点，且可以作为专业人员的实战仿真培训。

Description

一种变压器过热故障反推装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种变压器过热故障反推装置及工作方法，属于大型电力变压器在线气相色谱检测变压器过热故障装置领域。

背景技术

变压器运行中，有时内部会发生过热故障，当发生过热故障时，根据过热故障处发热热量的程度，分为：低温、中温和高温过热故障，一般的将发热温度在150℃-300℃称之为低温过热故障，300℃-700℃为中温过热故障，700℃以上的为高温过热故障，在故障点周围的绝缘油，由于故障点处温度的升高而发生热解，产生出热解气体，在发生低温过热故障时，这些气体主要为：氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷，以及少量乙烯，随着发热故障温度的升高，绝缘油中不饱和烃成分的热解趋势也增加，当达到700℃及以上高温故障时，除了增加热解出二键不饱和烃乙烯外，绝缘油中三键不饱和烃乙炔的组分也开始少量热解释放，以上这些由发热热解产生出的：氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔气体，统称为变压器过热故障特征气体，简称特征气体，正常运行的变压器由于其内部温度低，因此特征气体含量很少，虽然随着运行期限的增加，特征气体会少量增加，但增加很少，且有一定规律，特别是不饱和烃的组分更少。同等条件下，故障发热面积越大，产生特征气体的速率和总量也越多，发热温度越高，除了特征气体产气速率也会增大外，不饱和烃气体的组分含量也快速上升，变压器运行中就是运用气相色谱仪器测定绝缘油中特征气体各组分含量的比例、产气速率，以及与历史数据的比较，进行分析判断过热故障的严重程度、范围和发展趋势，由不同位置取样口取油样试验分析其不同的浓度差别，大体判断过热故障的位置。传统运行中变压器，为钢铁外壳，其内部无法观察，当变压器内部在发生过热故障时，其过热过程、过热现象、过热面积，过热故障处周围绝缘油热解等的情况，以及过热故障气体的产气速率等，均不得而知，只能通过色谱仪器试验数据的积累来大致判断故障部位、故障发展程度和发热面积，以及产气速率等，往往还会造成误判断，或过度判断的情况发生。本发明很好的克服了传统大型电力变压器过热故障在线色谱检测方面上的不足和缺点，而且可以作为专业人员的实战仿真培训，有着重要意义。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种变压器过热故障反推装置及工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种变压器过热故障反推装置，包括仿真变压器的盛油量规格进行按比例缩小的透明壳体、模拟油枕、透明壳体和模拟油枕内充注的绝缘油、若干可变面积过热发生装置、在线色谱仪器、控制模块；透明壳体侧壁的上、中、下位置分别安装有上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，各取油样口分别与在线色谱仪器的四通转换阀连接；透明壳体内部的上、中、下位置均安装有可变面积过热发生装置，可变面积过热发生装置均电性连接至控制模块；模拟油枕安装在透明壳体的上部并通过连通管连接透明壳体，模拟油枕上部安装有加油口，通过加油口加绝缘油至模拟油枕内，模拟油枕内的绝缘油通过连通管流至透明壳体内。

优选的，所述可变面积过热发生装置均包括两块电加热板，两块电加热板均为相同大小的长方形电加热元件，其中一块电加热板均为固定加热板，另外一块电加热板均为可左右移动展开的活动加热板，固定加热板与活动加热板均前后叠设，活动加热板底部均横向固定安装有绝缘条，绝缘条均连接有横向延伸的绝缘齿条，绝缘齿条的齿均朝下并啮合有绝缘齿轮，绝缘齿轮均经遥控微型充电驱动电机驱动正反转。

优选的，所述固定加热板和遥控微型充电驱动电机均安装在绝缘构架上，电加热板输入电源均通过绝缘电线连接于外部的电流调节器，通过调节电流来控制电加热板的发热温度，透明壳体内部除电加热板外，其它安装的所有金属部分均做屏蔽处理，以防悬浮电位。

优选的，所述可变面积过热发生装置的两块电加热板中均在其中一块电加热板上固定安装温度传感器，温度传感器均经导热绝缘垫与电加热板隔开，温度传感器探头的数据绝缘线引至外部的控制模块上。

优选的，所述透明壳体底部安装有方便移动的轮子。

一种变压器过热故障反推装置的工作方法，按以下步骤进行：

（1）按发生过热故障变压器比例调整制作仿真变压器盛油量规格缩小比例的透明壳体、模拟油枕及配套装置，并由加油口加绝缘油，通过连通管流至透明壳体并充满透明壳体，直至模拟油枕的规定位置；

（2）控制模块控制上部遥控微型充电驱动电机调整上部活动电加热板展开至设定面积；

（3）控制模块控制上部电流开关闭合，开启电流调节器从0电流开始起，逐渐加大电流输出，至上部温度传感器温度达到至预先设置按真实变压器高温过热故障温度的700℃时，停止升温；

（4）达到所设置时间时，控制在线色谱仪器的四通转换阀分别切换上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，三个取油样口进行分别取油样；

（5）在线色谱仪器对所取三份油样进行色谱试验，浓度最高，则为故障大致位置，本例预先是以上部高温过热故障进行设定，因此，在线色谱试验数据为上部取油样口取样的浓度最高；

（6）根据在线色谱试验检测出的各过热故障特征气体组分浓度值，由控制模块自动按预先设置的分析诊断进行故障分析诊断；

（7）同理，也可以进行中部和下部的仿真过热故障位置试验，也可按其它预设的已知温度和发热面积进行试验；

（8）通过与真实发生过热故障变压器色谱试验的对比，进行反推真实发生过热故障变压器的过热程度、发热面积、过热时间的准确性诊断分析，也能作为电力系统绝缘油色谱试验专业人员，对变压器各种过热故障油中溶解特征气体进行色谱检测故障分析的专业仿真培训。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明为大型电力变压器在线色谱检测领域首创，是根据真实变压器盛油容量，按比例进行在特定范围内的各种已知热量温度、已知发热面积和已知过热时间，以及发热故障位置的人为设定各种变压器过热故障，造成故障点周围绝缘油热解产生特征气体的状况，通过这些受控仿真过热故障的在线气相色谱试验分析数据，来对真实变压器过热故障进行仿真反推，能准确诊断真实变压器发生过热故障的各种状况，为保障大型电力变压器安全运行做出贡献，同时也能为专业人员的仿真实战学习培训起到很好作用。

本发明很好的克服了传统大型电力变压器过热故障在线色谱检测方面上的不足和缺点，而且可以作为专业人员的实战仿真培训，有着重要意义。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的工作图。

图2为本发明实施例的内部结构图。

图3为可变面积过热发生装置展开前的示意图。

图4为可变面积过热发生装置展开后的示意图。

图5为控制模块的控制原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，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。

如图1~5所示，本实施例提供了一种变压器过热故障反推装置，包括仿真变压器的盛油量规格进行按比例缩小的透明壳体1、模拟油枕2、透明壳体和模拟油枕内充注的绝缘油3、若干可变面积过热发生装置4、在线色谱仪器5、控制模块；透明壳体侧壁的上、中、下位置分别安装有上部取油样口6、中部取油样口7和下部取油样口8，各取油样口分别与在线色谱仪器的四通转换阀9连接；透明壳体内部的上、中、下位置均安装有可变面积过热发生装置，可变面积过热发生装置均电性连接至控制模块；模拟油枕安装在透明壳体的上部并通过连通管10连接透明壳体，模拟油枕上部安装有加油口11，通过加油口加绝缘油至模拟油枕内，模拟油枕内的绝缘油通过连通管流至透明壳体内，模拟油枕内绝缘油起到平衡透明壳体内绝缘油热胀冷缩的作用。

在本发明实施例中，透明壳体由高强度透明有机材料组装制作。

在本发明实施例中，所述可变面积过热发生装置均包括两块电加热板，两块电加热板均为相同大小的长方形电加热元件，其中一块电加热板均为固定加热板12，另外一块电加热板均为可左右移动展开的活动加热板13，固定加热板与活动加热板均前后叠设。如图3所示，固定加热板与活动加热板前后叠设，具有前后向的叠设厚度，此时接触油液的区域较小。如图4所示，活动加热板相对固定加热板左右移动展开，接触油液的区域较大。活动加热板底部均横向固定安装有绝缘条14，绝缘条均连接有横向延伸的绝缘齿条15，绝缘齿条的齿均朝下并啮合有绝缘齿轮16，绝缘齿轮均经遥控微型充电驱动电机17驱动正反转，从而进行增加可调发热面积或减少发热面积的动作。

在本发明实施例中，所述固定加热板和遥控微型充电驱动电机均安装在绝缘构架25上，电加热板输入电源均通过绝缘电线23连接于外部的电流调节器18，通过调节电流来控制电加热板的发热温度，透明壳体内部除电加热板外，其它安装的所有金属部分均做屏蔽处理，以防悬浮电位。

在本发明实施例中，所述可变面积过热发生装置的两块电加热板中均在其中一块电加热板上固定安装温度传感器19，温度传感器均经导热绝缘垫20与电加热板隔开，温度传感器探头的数据绝缘线21引至外部的控制模块上。

在本发明实施例中，所述透明壳体底部安装有方便移动的轮子22。

在本发明实施例中，各温度传感器的输出端电性连接于控制模块的输入端，控制模块的输出端分别电性连接于遥控微型充电驱动电机、电流调节器、上部的电流开关24、中部的电流开关、下部的电流开关、在线色谱仪器的四通转换阀等的输入端。

一种变压器过热故障反推装置的工作方法，按以下步骤进行：

（1）按发生过热故障变压器比例调整制作仿真变压器盛油量规格缩小比例的透明壳体、模拟油枕及配套装置，并由加油口加绝缘油，通过连通管流至透明壳体并充满透明壳体，直至模拟油枕的规定位置；

（2）控制模块控制上部遥控微型充电驱动电机调整上部活动电加热板展开至设定面积；

（3）控制模块控制上部电流开关闭合，开启电流调节器从0电流开始起，逐渐加大电流输出，至上部温度传感器温度达到至预先设置按真实变压器高温过热故障温度的700℃时，停止升温；

（4）达到所设置时间时，控制在线色谱仪器的四通转换阀分别切换上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，三个取油样口进行分别取油样；

（5）在线色谱仪器对所取三份油样进行色谱试验，浓度最高，则为故障大致位置，本例预先是以上部高温过热故障进行设定，因此，在线色谱试验数据为上部取油样口取样的浓度最高；

（6）根据在线色谱试验检测出的各过热故障特征气体组分浓度值，由控制模块自动按预先设置的分析诊断进行故障分析诊断；

（7）同理，也可以进行中部和下部的仿真过热故障位置试验，也可按其它预设的已知温度和发热面积进行试验；

（8）通过与真实发生过热故障变压器色谱试验的对比，进行反推真实发生过热故障变压器的过热程度、发热面积、过热时间的准确性诊断分析，也能作为电力系统绝缘油色谱试验专业人员，对变压器各种过热故障油中溶解特征气体进行色谱检测故障分析的专业仿真培训。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种变压器过热故障反推装置，其特征在于：包括仿真变压器的盛油量规格进行按比例缩小的透明壳体、模拟油枕、透明壳体和模拟油枕内充注的绝缘油、若干可变面积过热发生装置、在线色谱仪器、控制模块；透明壳体侧壁的上、中、下位置分别安装有上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，各取油样口分别与在线色谱仪器的四通转换阀连接；透明壳体内部的上、中、下位置均安装有可变面积过热发生装置，可变面积过热发生装置均电性连接至控制模块；模拟油枕安装在透明壳体的上部并通过连通管连接透明壳体，模拟油枕上部安装有加油口，通过加油口加绝缘油至模拟油枕内，模拟油枕内的绝缘油通过连通管流至透明壳体内。

2.根据权利要求1所述的变压器过热故障反推装置，其特征在于：所述可变面积过热发生装置均包括两块电加热板，两块电加热板均为相同大小的长方形电加热元件，其中一块电加热板均为固定加热板，另外一块电加热板均为可左右移动展开的活动加热板，固定加热板与活动加热板均前后叠设，活动加热板底部均横向固定安装有绝缘条，绝缘条均连接有横向延伸的绝缘齿条，绝缘齿条的齿均朝下并啮合有绝缘齿轮，绝缘齿轮均经遥控微型充电驱动电机驱动正反转。

3.根据权利要求2所述的变压器过热故障反推装置，其特征在于：所述固定加热板和遥控微型充电驱动电机均安装在绝缘构架上，电加热板输入电源均通过绝缘电线连接于外部的电流调节器，通过调节电流来控制电加热板的发热温度，透明壳体内部除电加热板外，其它安装的所有金属部分均做屏蔽处理，以防悬浮电位。

4.根据权利要求2所述的变压器过热故障反推装置，其特征在于：所述可变面积过热发生装置的两块电加热板中均在其中一块电加热板上固定安装温度传感器，温度传感器均经导热绝缘垫与电加热板隔开，温度传感器探头的数据绝缘线引至外部的控制模块上。

5.根据权利要求1所述的变压器过热故障反推装置，其特征在于：所述透明壳体底部安装有方便移动的轮子。

6.一种如权利要求1-5任一所述的变压器过热故障反推装置的工作方法，其特征在于，按以下步骤进行：

（1）按发生过热故障变压器比例调整制作仿真变压器盛油量规格缩小比例的透明壳体、模拟油枕及配套装置，并由加油口加绝缘油，通过连通管流至透明壳体并充满透明壳体，直至模拟油枕的规定位置；

（2）控制模块控制上部遥控微型充电驱动电机调整上部活动电加热板展开至设定面积；

（3）控制模块控制上部电流开关闭合，开启电流调节器从0电流开始起，逐渐加大电流输出，至上部温度传感器温度达到至预先设置按真实变压器高温过热故障温度的700℃时，停止升温；

（4）达到所设置时间时，控制在线色谱仪器的四通转换阀分别切换上部取油样口、中部取油样口和下部取油样口，三个取油样口进行分别取油样；

（5）在线色谱仪器对所取三份油样进行色谱试验，浓度最高，则为故障大致位置，本例预先是以上部高温过热故障进行设定，因此，在线色谱试验数据为上部取油样口取样的浓度最高；

（6）根据在线色谱试验检测出的各过热故障特征气体组分浓度值，由控制模块自动按预先设置的分析诊断进行故障分析诊断；

（7）同理，也可以进行中部和下部的仿真过热故障位置试验，也可按其它预设的已知温度和发热面积进行试验；

（8）通过与真实发生过热故障变压器色谱试验的对比，进行反推真实发生过热故障变压器的过热程度、发热面积、过热时间的准确性诊断分析，也能作为电力系统绝缘油色谱试验专业人员，对变压器各种过热故障油中溶解特征气体进行色谱检测故障分析的专业仿真培训。

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