CN203069708U - 换流变压器状态在线监测装置 - Google Patents

Abstract

一种换流变压器状态在线监测装置，其特征是：包括变压器转换选择器动作次数记录装置（16）、基本参数信息提供模块（7）、乙炔含量计算模块（8）、变压器状态比较判断模块（9），所述变压器转换选择器动作次数记录装置（16）与所述基本参数信息提供模块（7）输出端连接所述乙炔含量计算模块（8）的输入端，所述乙炔含量计算模块（8）的输出端连接与所述变压器状态比较判断模块（9）输入端连接，所述变压器状态比较判断模块（9）依据所连接的绝缘油色谱分析模块（19）的输出端提供的信息和所连接的所述乙炔含量计算模块（8）的输出信息进行变压器状态判断并输出结果。

Description

换流变压器状态在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及变压器检测技术领域，具体说是一种换流变压器状态在线监测装置。

背景技术

一、变压器调压方式

变压器的电压调节即电压比的变化是通过有载分接开关使变压器一次绕组或二次绕组的加匝或减匝来实现的，基本调压型的接线方式有三种，如图1所示有载分接开关的基本类型，具体包括：

a、线性调压方法；

b、正反调压：极性选择器正反调压、双路极性选择器正反调压；

c、粗-细调压：粗级选择器粗-细调压、多粗级选择器粗-细调压。

对于电力变压器，线性调压方法一般适用于中等调压范围，最大为20％。目前，随着供电部门达标工作的开展，对电压合格率的要求越来越高；随着峰电负荷与谷电负荷差距增大，促使有载分接开关每天调节次数增多、调压范围增大，线性调压方法不能满足要求，因此使用正反调压；粗-细调压的有载分接开关越来越多。考虑性价比、运输等多种因素，电力行业较多使用了极性选择器正反调压、粗级选择器粗-细调压。

二、转换选择器动作产气原因

对于极性选择器正反调压、粗级选择器粗-细调压方式的有载分接开关，均使用转换选择器来扩大调压范围，见图1a-1e。在转换选择器动作之前，分接选择器位于“K”位置，转换选择器位于“+”或“－”位置。转换选择器在动作时不切断主回路电流，但由于耦合电容的存在，会使转换选择器动静触头分离时切断一个数值很小的电流，由于该电流的存在，使分离的触头间产生火花；同时若出现在断口上的恢复电压超过一定限制，将使动静触头间拉弧。因此由于开断电流和恢复电压的作用，有载分接开关转换选择器操作过程中会存在燃弧和熄弧过程，在油中燃弧将使油分解产生特征气体，从而变压器本体油中会因转换选择器动作而出现特征气体。

三、转换选择器动作产气影响

因变压器转换选择器动作而出现特征气体会影响运行变压器设备状态的分析、评价以及检修策略的制定。例如，随着越来越多的直流输变电工程投入运行，换流站调试和运行维护人员在系统调试和日常运行过程中发现：换流变有载分接开关中转换选择器（极性开关）正常的频繁切换会使换流变本体绝缘油中检测到一定含量的特征气体，特别是乙炔有时甚至超过国家和行业标准注意值（GB/T7252-2001规定换流变绝缘油中产生乙炔气体含量的注意值为1uL/L）。具体引起以下问题：

1）影响设备故障情况的分析

对于充油设备，油中溶解气体检测是用来分析设备内部故障原因最有效的方法之一。现有充油设备油中溶解气体的相关判断标准均未考虑转换选择器操作时的产气，因此当换流变有载分接开关中转换选择器正常的频繁切换使油中溶解气体乙炔增长超过标准注意值时，使用现有的油中溶解气体的相关判断标准，会认为换流变内有可能存在一定的故障，因此该现象对换流变内部状态及相应故障分析产生一定的干扰。

2）影响设备状态评价和检修策略的制定。

国家电网公司交流主网和直流已全面采用状态检修模式，状态评价、状态检修等概念已深入到生产领域的方方面面。目前，每年都对换流站设备进行定期和动态评价，换流站每年的检修计划和技改计划的依据主要来源于设备状态评价结果，因此状态量真实反映设备状态变得至关重要。根据Q/GDW168-2008《输变电设备状态检修试验规程》，当换流变有载分接开关中转换选择器正常的频繁切换使本体油中乙炔超过标准注意值时，换流变状态将由正常状态变为注意状态，根据设备状态编制的检修策略也会因之改变，检修周期会缩短，检修资金的使用效率将降低。

四、应对措施

研究结果显示：换流变有载调压开关转换选择器动作产生的C₂H₂气体含量对换流变有无故障的判断及换流变状态评价有一定影响，其他产生的气体H₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆含量较低，基本不会对换流变压器有不良影响。为此，可首先对换流变压器转换选择器动作产生的C₂H₂气体进行估算，然后将设备油中色谱分析结果减去因有载调压开关转换选择器而存在的C₂H₂含气量，再对设备状态进行分析，可消除其影响。

转换选择器操作过程中的产生的特征气体量的主要相关影响因素如下：

1、与有载分接开关的类型有关。

2、与额定电压有关。

3、与变压器内部线圈的布置有关。

4、与限位电阻的使用有关。

5、与转换选择器操作次数有关。

由于变压器完成制造后前4个因素就已经确定，因此对于运行变压器有必要记录转换选择器操作次数，以便对变压器转换选择器动作产生的C₂H₂气体进行估算。

四、国内外现状

国外生产有载调压开关知名企业中德国MR公司对有载调压开关中转换选择器的产气进行了一些基础性研究，但对变压器转换选择器动作产生的C₂H₂气体估算方面还未开展研究。

国内没有相关单位对有载调压开关换选择器的产气进行研究。

目前，变压器的有载分接开关操作计数器仅记录本身的动作次数，数据是连续累积的，根据运行时间从几千到上万次不等，但没有记录转换选择器操作次数的功能。

发明内容

本实用新型为解决以上所提出的技术问题，提供一种换流变压器状态在线监测装置，能够消除转换选择器所带来的测量判断影响，更加准确地判断变压器的运行状态，并可因此节省大笔资金。

所述换流变压器状态在线监测装置，其特征是：包括用于测量/记录变压器转换选择器动作次数的变压器转换选择器动作次数记录装置、用于提供包括绝缘油重量和校正系数信息的基本参数信息提供模块、依据输入信息进行乙炔含量计算的乙炔含量计算模块、变压器状态比较判断模块，所述变压器转换选择器动作次数记录装置的转换选择器动作次数数值输出端、转换选择器动作时间值输出端、所述基本参数信息提供模块输出端分别连接所述乙炔含量计算模块的相应输入端，所述乙炔含量计算模块的输出端与所述变压器状态比较判断模块输入端连接，所述变压器状态比较判断模块依据所连接的绝缘油色谱分析模块的输出端提供的信息，和所连接的所述乙炔含量计算模块的输出信息进行变压器状态判断并输出结果。

所述变压器转换选择器动作次数记录装置包括变压器档位信息传感器、转换选择器动作判断模块、转换选择器动作次数记录模块、转换选择器动作时间记录模块，所述变压器档位信息传感器将有载分接开关调压档位信息直接或间接传送给所述转换选择器动作判断模块，由所述转换选择器动作判断模块所发出的转换选择器动作确认信号触发所连接的转换选择器动作次数记录模块累计动作次数，所述转换选择器动作判断模块的输出信号还触发所连接的转换选择器动作时间记录模块记录动作时间。

所述变压器档位信息传感器安装于有载分接开关的档位指示机构上，所述变压器档位信息传感器包括感应头和档位信息盘，所述档位信息盘嵌套于所述档位指示机构的固定轴外，并不随档位指示盘转动，所述感应头固定地安装于所述档位指示盘一侧，并随档位指示盘转动。

所述档位信息盘上对应设有相应每一个有载分接开关档位的信息格，每一个所述信息格上设有独立的感应装置，所述感应头与任一个信息格感应装置中心对准时，信息格产生档位信息，并将有载分接开关档位状态由所述感应装置输出。

所述变压器转换选择器动作次数记录装置还包括A/D转换器和隔离变送器，所述变压器档位信息传感器、A/D转换器、隔离变送器、转换选择器动作判断模块依次连接。

所述变压器状态比较判断模块将输出结果传送到显示模块，由显示模块显示变压器状态比较判断结果。

本实用新型提供了一种装置，能够在现有的利用变压器油中故障特征气体判断变压器状态方式中，排除变压器转换选择器正常动作带来的油中特征气体的影响，在线准确监测变压器的真实工作状态，对保证输变线路的正常工作、提高工作效率、降低对变压器状态监测误判、节省资金投入都有着重要意义。

附图说明

图1a是有载分接开关的基本类型之一：线性调压示意图，

图1b是有载分接开关的基本类型之二：正反调压单极性选择器示意图，

图1c是有载分接开关的基本类型之三：正反调压双极性选择器示意图，

图1d是有载分接开关的基本类型之四：粗-细调压粗级选择器示意图，

图1e是有载分接开关的基本类型之五：粗-细调压多粗级选择器示意图，

图2是本实用新型结构组成示意图，

图3是变压器档位指示机构结构示意图。

图中：1—变压器档位信息传感器，2—A/D转换器，3—隔离变送器，4—转换选择器动作判断模块，5—转换选择器动作次数记录模块，6—转换选择器动作时间记录模块，7—基本参数信息提供模块，8—乙炔含量计算模块，9—变压器状态比较判断模块，10—显示模块，11—档位指示盘，12—档位指示机构固定轴，13—感应头，14—档位信息盘，15—信息格，16—变压器转换选择器动作次数记录装置，17—转换选择器动作次数数值输出端，18—转换选择器动作时间值输出端，19—绝缘油色谱分析模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：如图2中所示，所述换流变压器状态在线监测装置，包括用于测量、记录变压器转换选择器动作次数的变压器转换选择器动作次数记录装置16、用于提供包括绝缘油重量和校正系数信息的基本参数信息提供模块7、依据输入信息进行乙炔含量计算的乙炔含量计算模块8、变压器状态比较判断模块9，所述变压器转换选择器动作次数记录装置16的转换选择器动作次数数值输出端17、转换选择器动作时间值输出端18、所述基本参数信息提供模块7输出端分别连接所述乙炔含量计算模块8的相应输入端，所述乙炔含量计算模块8的输出端与所述变压器状态比较判断模块9输入端连接，所述变压器状态比较判断模块9依据所连接的绝缘油色谱分析模块19的输出端提供的信息，和所连接的所述乙炔含量计算模块8的输出信息进行变压器状态判断并输出结果。

本实用新型所述装置将变压器转换选择器在计算时间范围内的动作次数折算为所产生的乙炔气体，并将这部分气体从变压器绝缘油中除去，由此判断变压器在消除转换选择器的动作影响后的真实状态。

C₂H₂含量估算模块。根据转换选择器动作次数和动作时间等参数，估算因有载调压开关转换选择器动作及逸散等因素而使换流变压器油中存在的C₂H₂含量C_C2H2。乙炔含量计算模块所完成的估算公式如下：

$C_{C_2{H}_2}=A\×\frac{100}{G}\×0.02\×\underset{n=1}{\overset{n=y}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{e^{{0.006}_1\mathrm{Xn}}};$

C_C2H2：因换流变有载调压开关转换选择器动作原因而使设备油中存在的C₂H₂含气量，单位μL/L；

A：校正系数，因设备线圈布置不同等结构原因而使转换选择器每次动作的产气量有所不同，使用该校正系数进行校正，每种类型的变压器可根据实际数据获得该校正系数；

G：换流变的绝缘油重量，单位吨；

0.02：以100吨油的换流变为例，有载调压开关转换选择器动作一次产生C₂H₂在0.02μL/L左右；

e^0.0061Xn：考虑气体逸散系数，Xn为第n次有载调压开关转换选择器动作后时间，单位天；

y：有载调压开关转换选择器动作次数。

变压器状态比较判断模块将变压器本体油中色谱分析结果减去因有载调压开关转换选择器而存在的C2H2含气量后，对设备状态进行判别分析。

作为实施例，所述变压器转换选择器动作次数记录装置16包括变压器档位信息传感器1、转换选择器动作判断模块4、转换选择器动作次数记录模块5、转换选择器动作时间记录模块6，所述变压器档位信息传感器1将有载分接开关调压档位信息传送给直接或间接连接的所述转换选择器动作判断模块4，由所述转换选择器动作判断模块4所发出的转换选择器动作确认信息触发所连接的转换选择器动作次数记录模块5累计动作次数，所述转换选择器动作判断模块4还触发所连接的转换选择器动作时间记录模块6记录动作时间。根据调压档位变化信息判断转换选择器是否动作，如动作则记录动作次数和每次的动作时间。根据调压档位变化信息判断转换选择器是否动作的判据如下：从中间档位调到其他档位时，转换选择器将动作。例如：对于某换流变压器的有载分接开关分接范围

则该变压器有31个档位，中间档位为16档，当有载分接开关从16档升到17档，或从16档降到15档时，转换选择器将动作。

作为一种实施例，如图3，所述变压器档位信息传感器1安装于有载分接开关的档位指示机构上，所述变压器档位信息传感器1包括感应头13和档位信息盘14，所述档位信息盘14嵌套于所述档位指示机构的固定轴12外，位置固定，并不随档位指示盘12转动，所述感应头13固定地安装于所述档位指示盘12一侧，并随档位指示盘12转动。

作为一种变压器档位信息传感器1的实施例，所述档位信息盘14上对应设有相应每一个有载分接开关档位的信息格15，每一个所述信息格15上设有独立的感应装置，所述感应头13与某个信息格15感应装置中心对准时，信息格15产生档位信息，并将有载分接开关档位状态由所述感应装置输出。

该实施例所述的传感器在有载分接开关的档位调节机构11动作时，与感应头13相对的信息格即将动作和当前档位信息传送出来。

作为实施例，所述变压器转换选择器动作次数记录装置16还包括A/D转换器2和隔离变送器3，所述变压器档位信息传感器1、A/D转换器2、隔离变送器3、转换选择器动作判断模块4依次连接。在上述实施例中，信息格15输出模拟信号，需要经过A/D转换，作为变压器高压区域的防护，隔离变送将信号传送到记录、计算相关模块。

Claims (6)

1.一种换流变压器状态在线监测装置，其特征是：包括用于测量/记录变压器转换选择器动作次数的变压器转换选择器动作次数记录装置（16）、用于提供包括绝缘油重量和校正系数信息的基本参数信息提供模块（7）、依据输入信息进行乙炔含量计算的乙炔含量计算模块（8）、变压器状态比较判断模块（9），所述变压器转换选择器动作次数记录装置（16）的转换选择器动作次数数值输出端（17）、转换选择器动作时间值输出端（18）、所述基本参数信息提供模块（7）输出端分别连接所述乙炔含量计算模块（8）的相应输入端，所述乙炔含量计算模块（8）的输出端与所述变压器状态比较判断模块（9）输入端连接，所述变压器状态比较判断模块（9）依据所连接的绝缘油色谱分析模块（19）的输出端提供的信息，和所连接的所述乙炔含量计算模块（8）的输出信息进行变压器状态判断并输出结果。

2.根据权利要求1所述的换流变压器状态在线监测装置，其特征是：所述变压器转换选择器动作次数记录装置（16）包括变压器档位信息传感器（1）、转换选择器动作判断模块（4）、转换选择器动作次数记录模块（5）、转换选择器动作时间记录模块（6），所述变压器档位信息传感器（1）将有载分接开关调压档位信息直接或间接传送给所述转换选择器动作判断模块（4），由所述转换选择器动作判断模块（4）所发出的转换选择器动作确认信号触发所连接的转换选择器动作次数记录模块（5）累计动作次数，所述转换选择器动作判断模块（4）的输出信号还触发所连接的转换选择器动作时间记录模块（6）记录动作时间。

3.根据权利要求2所述的换流变压器状态在线监测装置，其特征是：所述变压器档位信息传感器（1）安装于有载分接开关的档位指示机构上，所述变压器档位信息传感器（1）包括感应头（13）和档位信息盘（14），所述档位信息盘（14）嵌套于于所述档位指示机构的固定轴（12）外，位置固定且不随档位指示盘（11）转动，所述感应头（13）固定地安装于所述档位指示盘（11）一侧，并随档位指示盘（11）转动。

4.根据权利要求3所述的换流变压器状态在线监测装置，其特征是：所述档位信息盘（14）上对应设有相应每一个有载分接开关档位的信息格（15），每一个所述信息格（15）上设有独立的感应装置，所述感应头（13）与任一个信息格（15）感应装置中心对准时，信息格（15）产生档位信息，并将有载分接开关档位状态由所述感应装置输出。

5.根据权利要求2所述的换流变压器状态在线监测装置，其特征是：所述变压器转换选择器动作次数记录装置（16）还包括A/D转换器（2）和隔离变送器（3），所述变压器档位信息传感器（1）、A/D转换器（2）、隔离变送器（3）、转换选择器动作判断模块（4）依次连接。

6.根据权利要求1所述的换流变压器状态在线监测装置，其特征是：所述变压器状态比较判断模块（9）将输出结果传送到显示模块（10），由显示模块（10）显示变压器状态比较判断结果。

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