[發(fā)明專利]變壓器油紙絕緣老化評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)的裝置及其預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310134298.0
• 申請(qǐng)日: 2013-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN103245519A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭重;于洪;金指洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術(shù)領(lǐng)域

變壓器油紙絕緣老化評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)的裝置及預(yù)測(cè)方法，屬于電力系統(tǒng)變壓器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大型電力變壓器是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備，也是變電站的核心設(shè)備，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)電能傳遞的重要任務(wù)，它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，變壓器的壽命成為電力系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

變壓器可靠運(yùn)行的壽命是由其絕緣結(jié)構(gòu)的狀態(tài)決定的，而變壓器的主要絕緣結(jié)構(gòu)是油紙復(fù)合絕緣，這種歷史悠久并被證明非常適合高壓電力設(shè)備的絕緣，由于受到各種外界作用的影響，如變壓器運(yùn)行時(shí)所帶負(fù)荷、溫度等，絕緣紙和絕緣油均會(huì)隨著時(shí)間而逐漸老化。由于變壓器可以定期進(jìn)行濾油、換油等操作，所以絕緣油的老化對(duì)于變壓器的壽命的影響不大。而對(duì)于絕緣紙，在老化過程中，其電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度均會(huì)降低且絕緣紙是無法更換的，而以機(jī)械強(qiáng)度的下降尤為明顯。另外，大量研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)變壓器由于其絕緣老化而退出運(yùn)行的根本原因就在于絕緣紙的機(jī)械強(qiáng)度下降而無法支撐足夠的絕緣。因此，需要一種方法來確定絕緣紙的老化程度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器實(shí)時(shí)絕緣狀態(tài)的評(píng)估以及對(duì)電力變壓器剩余運(yùn)行壽命的預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的：通過對(duì)變壓器老化程度進(jìn)行評(píng)估及對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，一方面可以提供輔助信息，有利于對(duì)局放、油中氣體色譜分析等檢測(cè)結(jié)果的分析，另一方面可以根據(jù)設(shè)備老化情況合理安排檢修，有利于設(shè)備使用率最優(yōu)化。此外，通過對(duì)全系統(tǒng)的變壓器進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，生產(chǎn)部分可以合理安排生產(chǎn)，技術(shù)部分可以合理安排檢修，財(cái)務(wù)部門可以合理調(diào)度資金，有利于各生產(chǎn)要素的合理配置，提高電力企業(yè)管理水平。

由于變壓器運(yùn)行環(huán)境的差異性和其內(nèi)部絕緣系統(tǒng)的復(fù)雜性，僅僅通過現(xiàn)有的老化判據(jù)還不能夠合理的去反映實(shí)際電力變壓器內(nèi)部的油紙絕緣老化狀況。需要找到一種能接近油紙絕緣真實(shí)老化狀態(tài)的試驗(yàn)方法。機(jī)械強(qiáng)度是一種常用的表征紙或紙板的老化程度的指標(biāo)，但研究發(fā)現(xiàn)，不同的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)受老化的影響程度是不一樣的。老化對(duì)紙絕緣產(chǎn)生作用的微觀機(jī)理有待進(jìn)一步研究。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，同樣條件下，絕緣紙板產(chǎn)生的老化產(chǎn)物質(zhì)量遠(yuǎn)大于絕緣紙產(chǎn)生的老化產(chǎn)物質(zhì)量，而目前的研究結(jié)果都是基于絕緣紙的數(shù)據(jù)來作判斷的，這可能對(duì)判斷結(jié)果有較大影響。

為此，本發(fā)明建立了一套油浸式變壓器油紙（板）復(fù)合絕緣綜合試驗(yàn)測(cè)量評(píng)估體系。即在溫度、時(shí)間、密封性可控情況下對(duì)油紙（板）復(fù)合絕緣進(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，可以測(cè)量絕緣紙與紙板抗拉強(qiáng)度、撕裂度等機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)，可以測(cè)量其聚合度指標(biāo)，可以測(cè)量絕緣油中糠醛濃度、油中多種氣體含量（包括H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2以及總烴含量）、油中微水含量等外部指標(biāo)來綜合反映絕緣紙與紙板的老化程度。本專利的重點(diǎn)就是如何得到準(zhǔn)確而符合實(shí)際的數(shù)據(jù)以及其測(cè)量。

基于該變壓器油紙絕緣老化評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)裝置，該裝置包括：

（1）長(zhǎng)期老化裝置

所述長(zhǎng)期老化裝置采用上海和呈儀器有限公司的DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，該設(shè)備可在0-300度間實(shí)現(xiàn)溫度、濕度可控的長(zhǎng)期加熱，并且可以設(shè)置不同時(shí)間下的溫控曲線。加熱時(shí)的密封性由對(duì)試驗(yàn)器皿加工而獲得。

（2）聚合度測(cè)試裝置

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外有許多測(cè)量紙聚合度的方法，比如恢復(fù)電壓法（RVM），色散著色法(DSM)等等。其中恢復(fù)電壓法的原理是：由于水是電氣老化與熱老化的產(chǎn)物，可以通過測(cè)量紙中水的多少來間接反映絕緣紙的老化狀況，而絕緣紙中存在水后最主要的結(jié)果就是絕緣紙的電導(dǎo)增加了，恢復(fù)電壓法即是通過這一特征來反映絕緣紙老化的。而色散著色法是通過紙中由于老化而發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化，借助對(duì)光的折射率不一樣來反映絕緣紙的老化狀態(tài)。但是由于以上兩種方法都還沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此，為了使本課題中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加就有說服力，采用了最常用測(cè)聚合度的方法，就是通過測(cè)量紙纖維溶于銅乙二胺溶液后的運(yùn)動(dòng)粘度，再推算出紙張的聚合度，其國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1548-2004。

（3）抗張強(qiáng)度測(cè)試裝置

由于在電力變壓器內(nèi)部，絕緣紙是緊密纏繞在變壓器的繞組上的，因此，絕緣紙?jiān)谧儔浩鬟\(yùn)行過程中會(huì)受到縱向的拉力。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，厚度為75μm?的變壓器匝絕緣紙（試驗(yàn)中所采用的絕緣紙厚度為75±5μm）的縱向抗張強(qiáng)度應(yīng)大于6.00?kN/m。

（4）撕裂度測(cè)試裝置

抗拉強(qiáng)度反映的是沿絕緣紙水平方向上的機(jī)械強(qiáng)度，而撕裂度對(duì)應(yīng)的即是沿絕緣紙表面法線方向上的機(jī)械強(qiáng)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，厚度為75μm?的變壓器匝絕緣紙的撕裂度不小于500mN。

（5）油中糠醛測(cè)試裝置