CN115774173B - 一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法 - Google Patents
一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请属于变压器绝缘技术领域,尤其涉及一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法;本申请提供的干式变压器绝缘性能评估方法,综合考虑环境温度、环境相对湿度因素对干式变压器绝缘性能的影响,可准确计算出绝缘性能评估因子,有助于干式变压器的优化设计,用于解决现有技术中缺乏的干式变压器绝缘性能评估方法的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于变压器绝缘技术领域,尤其涉及一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法。
背景技术
作为配电网的核心设备,干式变压器对保障电网的正常运行起着至关重要的作用,目前,干式变压器经常应用在一些潮湿、高温的恶劣环境中,导致干式变压器绝缘老化加速,稳定性变差,严重时发生绝缘击穿,绝缘失效,变压器报废。
与传统油浸式变压器的铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中的结构相比,干式变压器的结构主要由铁芯和环氧树脂类绝缘材料浇注的线圈组成,该绝缘材料直接与外界环境接触,同时会受到绕组电场的影响,其绝缘性能直接影响到干式变压器整体绝缘性能;目前对于干式变压器的绝缘性能评估缺乏准确的评估方法。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法,用于解决现有技术中缺乏的干式变压器绝缘性能评估方法的技术问题。
本申请第一方面提供了一种干式变压器绝缘性能评估方法,方法包括步骤:
根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka;
根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt;
根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K;
比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值。
优选的,所述根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka具体包括根据湿度影响因子Ka公式获取湿度影响因子Ka;
湿度影响因子Ka公式为
;
湿度影响因子Ka公式中,T为环境温度,An为环境相对湿度,N为环境相对湿度组数,Tt-top-n为顶部温度传感器的温度,Tt-mid-n为中部温度传感器的温度,Tt-bot-n为低部温度传感器的温度。
优选的,根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt具体包括根据温度影响因子Kt公式获取温度影响因子Kt;
所述温度影响因子Kt公式为
;
温度影响因子Kt公式中,A为环境相对湿度,Tn为环境温度,N为环境温度组数,Ta-top-n为顶部温度传感器的温度,Ta-mid-n为中部温度传感器的温度,Ta-bot-n为低部温度传感器的温度。
优选的,所述根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K具体包括根据绝缘性能评估因子公式获取绝缘性能评估因子K;
绝缘性能评估因子公式为
。
优选的,所述比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值具体包括:
所述变压器绝缘性能预设值为1;
若绝缘性能评估因子K不大于1,则所述干式变压器绝缘性能性能合格;
若绝缘性能评估因子K大于1,则所述干式变压器绝缘性能性能不合格。
本申请第二方面提供了一种干式变压器绝缘性能评估装置,用于实现上述干式变压器绝缘性能评估方法,装置包括恒温恒湿箱、温度传感器、湿度传感器、干式变压器、高压绕组引出端子、低压绕组引出端子、接地点、绝缘电阻测量仪、平板样品测试用电极、高阻计、终端机;
所述温度传感器用于检测所述恒温恒湿箱的温度;
所述湿度传感器用于检测所述恒温恒湿箱的湿度;
所述温度传感器设置在所述干式变压器的浇筑绝缘层表面,用于检测所述浇筑绝缘层的温度;
所述绝缘电阻测量仪连接所述干式变压器的变压器绕组盘上高压绕组引出端子和低压绕组引出端子、接地点,用于检测高-低压绕组间的绝缘电阻、高压绕组-地间的绝缘电阻以及低压绕组-地间的绝缘电阻;
所述平板样品测试用电极和高阻计电连接,用于检测待测绝缘材料的体积电阻率,所述待测绝缘材料为干式变压器的浇筑绝缘层所用材料;
所述温度传感器、湿度传感器、干式变压器、高压绕组引出端子、低压绕组引出端子、接地点、绝缘电阻测量仪、平板样品测试用电极以及高阻计与终端机电连接。
优选的,所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器。
所述第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在所述恒温恒湿箱的左右两侧。
优选的,所述湿度传感器包括第一湿度传感器和第二湿度传感器。
所述第一湿度传感器和第二湿度传感器分别设置在所述恒温恒湿箱的左右两侧。
优选的,所述温度传感器包括顶部温度传感器、中部温度传感器以及底部温度传感器。
综上所述,本申请提供了一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法,一种干式变压器绝缘性能评估方法包括方法包括步骤:根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka;根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt;根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K;比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值,预设值可以设为1,若0<K≤1,则说明该干式变压器绝缘性能优良;若K>1,则说明该干式变压器绝缘性能需改善,本申请提供的干式变压器绝缘性能评估方法综合考虑环境温度、环境相对湿度因素对干式变压器绝缘性能的影响,可准确计算出绝缘性能评估因子,有助于干式变压器的优化设计,用于解决现有技术中缺乏的干式变压器绝缘性能评估方法的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,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的附图。
图1为本申请实施例1提供的干式变压器绝缘性能评估方法示意图;
图2为本申请实施例2提供的干式变压器绝缘性能评估装置示意图;
图2中,附图标记为1-恒温恒湿箱、2-第一温度传感器、3-第一湿度传感器、4-第二湿度传感器、5-第二温度传感器、6-干式变压器、7-浇筑绝缘层、8-变压器绕组盘、9-顶部温度传感器、10-中部温度传感器、11-底部温度传感器、12-高压绕组引出端子、13-低压绕组引出端子、14-模拟电源、15-绝缘电阻测量仪、16-终端机、17-平板样品测试用电极、18-高阻计、19-接地点、20-连接线1、21-连接线2、22-测试样品。
具体实施方式
本申请提供了一种干式变压器绝缘性能评估装置及其方法,用于解决现有技术中缺乏的干式变压器绝缘性能评估方法的技术问题。
下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种干式变压器绝缘性能评估方法,方法及其实现该方法的装置参见附图1-2,方法包括步骤:根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka;根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt;根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K;比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值。
作为优选,本申请还提供了获取不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka的具体方法,方法包括步骤调节恒温恒湿箱(1)使环境温度稳定在温度T,单位为K,同时设置环境相对湿度An,单位为%,n∈[1,N],N为环境相对湿度组数,即设置环境相对湿度依次为A1、A2、A3、…、An;调节模拟电源(14)使干式变压器(6)运行在额定工况下;待干式变压器(6)运行至稳态,读取顶部温度传感器(9)、中部温度传感器(10)、底部温度传感器(11)的温度依次为Tt-top-n、Tt-mid-n、Tt-bot-n,单位为K;随后断开干式变压器(6)电源,立即测试高-低压绕组间的绝缘电阻、高压绕组-地间的绝缘电阻以及低压绕组-地间的绝缘电阻,依次记录为Rt-HL-n、Rt-HG-n、Rt-LG-n,单位为GΩ;测试样品(22)所取材料和浇筑绝缘层(7)材料相同,记录不同环境相对湿度下的体积电阻率Bt-n,单位为1013Ω·m,然后根据湿度影响因子计算公式得到湿度影响因子Ka,湿度影响因子计算公式为
;
作为优选,本申请还提供了获取不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt具体包括根据温度影响因子Kt公式获取温度影响因子Kt的具体方法,方法包括步骤调节恒温恒湿箱(1)使环境相对湿度稳定在A,同时设置环境温度Tn,单位为K,n∈[1,N],N为环境温度组数,即设置环境温度依次为T1、T2、T3、…、Tn;调节模拟电源(14)使干式变压器(6)运行在额定工况下;待干式变压器(6)运行至稳态,读取顶部温度传感器(9)、中部温度传感器(10)、底部温度传感器(11)的温度依次为Ta-top-n、Ta-mid-n、Ta-bot-n,单位为K;随后断开干式变压器(6)电源,立即测试高-低压绕组间的绝缘电阻、高压绕组-地间的绝缘电阻以及低压绕组-地间的绝缘电阻,依次记录为Ra-HL-n、Ra-HG-n、Ra-LG-n,单位为GΩ;记录不同环境温度下测试样品(22)的体积电阻率Ba-n,单位为1013Ω·m;然后根据温度影响因子计算公式得到温度影响因子Kt,温度影响因子计算公式为
;
作为优选,本申请还提供了根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K具体方法,方法包括根据绝缘性能评估因子公式获取绝缘性能评估因子K的具体方法,绝缘性能评估因子公式为
。
作为优选,本申请还提供了比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值以评估干式变压器绝缘性能的具体方法,方法包括若0<K≤1,则说明该干式变压器绝缘性能优良,干式变压器绝缘性能合格;若K>1,则说明该干式变压器绝缘性能需改善,干式变压器绝缘性能不合格。
实施例2
本实施例提供了一种干式变压器绝缘性能评估装置,评估装置用于实现实施例1所述评估方法,装置如附图2所示,包括:恒温恒湿箱(1)、第一温度传感器(2)、第一湿度传感器(3)、第二湿度传感器(4)、第二温度传感器(5)、干式变压器(6)、浇筑绝缘层 (7)、变压器绕组盘(8)、顶部温度传感器(9)、中部温度传感器(10)、底部温度传感器(11)、高压绕组引出端子(12)、低压绕组引出端子(13)、模拟电源(14)、绝缘电阻测量仪(15)、终端机(16)、平板样品测试用电极(17)、高阻计(18)、接地点(19)、连接线1(20)、连接线2(21)、测试样品(22);在恒温恒湿箱(1)左右两侧有与终端机(16)相连的第一温度传感器(2)、第一湿度传感器(3)、第二湿度传感器(4)以及第二温度传感器(5),实现对恒温恒湿箱(1)内温度和湿度的实时监测;在干式变压器(6)左侧安装有与终端机(16)相连的顶部温度传感器(9)、中部温度传感器(10)和底部温度传感器(11),实现对浇筑绝缘层(7)表面温度的监控;绝缘电阻测量仪(15)连接有连接线1(20)和连接线2(21),连接线1(20)和连接线2(21)分别连接高压绕组引出端子(12)和低压绕组引出端子(13)可以测量干式变压器(6)高-低压绕组间的绝缘电阻,连接线1(20)和连接线2(21)分别连接高压绕组引出端子(12)和接地点(19)可以测量干式变压器(6)高压绕组-地间的绝缘电阻,连接线1(20)和连接线2(21)分别连接低压绕组引出端子(13)和接地点(19)可以测量干式变压器(6)低压绕组-地间的绝缘电阻;平板样品测试用电极(17)和高阻计(18)用以测量测试样品(22)的体积电阻率;模拟电源(14)给干式变压器(6)、绝缘电阻测量仪(15)、终端机(16)和高阻计(18)供电;其中,测试样品与干式变压器(6)的浇筑绝缘层(7)所用材料相同,而设置在左右两侧的第一和第二温度传感器、第一和第二湿度传感器能提高检测的温度和湿度的准确性,进而有利于变压器绝缘性能的评估准确性。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种干式变压器绝缘性能评估方法,其特征在于,包括步骤:
根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka;
根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt;
根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K;
比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值;
所述根据不同环境相对湿度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Rt-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Rt-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Rt-LG-n和体积电阻率Bt-n,获取湿度影响因子Ka具体包括根据湿度影响因子Ka公式获取湿度影响因子Ka;
湿度影响因子Ka公式为
;
湿度影响因子Ka公式中,T为环境温度,An为环境相对湿度,N为环境相对湿度组数,Tt-top-n为顶部温度传感器的温度,Tt-mid-n为中部温度传感器的温度,Tt-bot-n为底部温度传感器的温度;
根据不同环境相对温度下干式变压器的高-低压绕组间的绝缘电阻Ra-HL-n、高压绕组-地间的绝缘电阻Ra-HG-n、低压绕组-地间的绝缘电阻Ra-LG-n和体积电阻率Ba-n,获取温度影响因子Kt具体包括根据温度影响因子Kt公式获取温度影响因子Kt;
所述温度影响因子Kt公式为
;
温度影响因子Kt公式中,A为环境相对湿度,Tn为环境温度,N为环境温度组数,Ta-top-n为顶部温度传感器的温度,Ta-mid-n为中部温度传感器的温度,Ta-bot-n为底部温度传感器的温度。
2.根据权利要求1所述的一种干式变压器绝缘性能评估方法,其特征在于,所述根据湿度影响因子Ka和温度影响因子Kt,获取绝缘性能评估因子K具体包括根据绝缘性能评估因子公式获取绝缘性能评估因子K;
绝缘性能评估因子公式为
。
3.根据权利要求1所述的一种干式变压器绝缘性能评估方法,其特征在于,所述比较绝缘性能评估因子K与变压器绝缘性能预设值具体包括:
所述变压器绝缘性能预设值为1;
若绝缘性能评估因子K不大于1,则所述干式变压器绝缘性能性能合格;
若绝缘性能评估因子K大于1,则所述干式变压器绝缘性能性能不合格。
4.一种实现权利要求1-3任一项所述的一种干式变压器绝缘性能评估方法的装置,其特征在于,包括恒温恒湿箱、温度传感器、湿度传感器、干式变压器、顶部温度传感器、中部温度传感器、底部温度传感器、高压绕组引出端子、低压绕组引出端子、接地点、绝缘电阻测量仪、平板样品测试用电极、高阻计、终端机;
所述温度传感器用于检测所述恒温恒湿箱的温度;
所述湿度传感器用于检测所述恒温恒湿箱的湿度;
所述顶部温度传感器、中部温度传感器以及底部温度传感器设置在所述干式变压器的浇筑绝缘层表面,用于检测所述浇筑绝缘层的温度;
所述绝缘电阻测量仪连接所述干式变压器的变压器绕组盘上高压绕组引出端子和低压绕组引出端子,用于检测高-低压绕组间的绝缘电阻;
或所述绝缘电阻测量仪连接所述干式变压器的变压器绕组盘上高压绕组引出端子和接地点,用于检测高压绕组-地间的绝缘电阻;
或所述绝缘电阻测量仪连接所述干式变压器的变压器绕组盘上低压绕组引出端子和接地点,用于检测低压绕组-地间的绝缘电阻;
所述平板样品测试用电极和高阻计电连接,用于检测待测绝缘材料的体积电阻率,所述待测绝缘材料为干式变压器的浇筑绝缘层所用材料;
所述温度传感器、湿度传感器、干式变压器、顶部温度传感器、中部温度传感器、底部温度传感器、高压绕组引出端子、低压绕组引出端子、接地点、绝缘电阻测量仪、平板样品测试用电极以及高阻计与终端机电连接。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在所述恒温恒湿箱的左右两侧。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述湿度传感器包括第一湿度传感器和第二湿度传感器。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一湿度传感器和第二湿度传感器分别设置在所述恒温恒湿箱的左右两侧。
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