[發(fā)明專利]一種在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410072262.9
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103868990A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永紅;聶德鑫;張俊雙;郭金剛;趙宇超;石海鵬;梁嗣元;杜振波;宋友;江翼
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N29/032
• 分類號: G01N29/032;G01B17/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;周瑾

1.一種在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的裝置，其特征在于，包括設(shè)置在變壓器油箱外部的一個超聲波發(fā)換能器、一個位于超聲波發(fā)換能器旁邊的超聲波接換能器以及預(yù)警模塊；所述超聲波發(fā)換能器的發(fā)射端及超聲波接換能器的接收端均為正對變壓器油箱；所述超聲波發(fā)換能器向變壓器油箱內(nèi)部發(fā)出特定頻段的超聲波，所述超聲波接換能器接收所述超聲波經(jīng)油箱內(nèi)部發(fā)射回來的反射波，將接收到的反射波波形及反射時間送入所述預(yù)警模塊，由預(yù)警模塊根據(jù)事先設(shè)定好的條件判斷變壓器凝凍厚度，從而判斷該變壓器是否符合運(yùn)行條件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)換能器頻段的選擇在400K左右。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)換能器與超聲波接換能器之間的距離在5至10厘米。

4.一種在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，在變壓器油箱外部安放一個超聲波發(fā)換能器，并在超聲波發(fā)換能器旁邊設(shè)置一個超聲波接換能器，超聲波接換能器的輸出送入一個預(yù)警模塊；使用超聲波發(fā)換能器向變壓器內(nèi)部發(fā)出一個特定頻率的超聲波，所述超聲波接換能器接收超聲波經(jīng)油箱內(nèi)部發(fā)射回來的反射波，將接收到的反射波波形及反射時間送入所述預(yù)警模塊，由預(yù)警模塊根據(jù)事先設(shè)定好的條件判斷變壓器凝凍厚度，從而判斷該變壓器是否符合運(yùn)行條件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，通過接收到的反射波反射時間來判斷變壓器凝凍厚度的方法是：通過測定超聲波在凝凍層內(nèi)往返傳播的時間t，即可測出凝凍層厚度；其中凝凍層厚度如下公式所示：

???????（1）

其中L為凝凍層厚度、c為超聲波在凝凍住的絕緣油中的傳播速率、t為超聲波從超聲波發(fā)換能器發(fā)出到超聲波接換能器接收到的總時間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，為簡化電路可以采用調(diào)整信號周期的方法，使周期數(shù)直接等于厚度，將超聲波測量的凝結(jié)的絕緣油凝凍層厚為1cm所花費(fèi)的時間t₀設(shè)置成為超聲波的周期，那么該超聲波的頻率為1/t₀，傳播時間t內(nèi)包含的周期個數(shù)為N，則有：

t=t₀*N???????（2）

代入（1）式得：

??????（3）

因?yàn)??????????????????????（4）

則可得????????????????H=N

這樣，可直接將周期的計數(shù)結(jié)果作為絕緣油厚度的測量顯示。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，在利用所述方法進(jìn)行檢測時得到的結(jié)論是變壓器內(nèi)部已經(jīng)完全凝結(jié)時，需要在變壓器油箱的另一側(cè)增加一個接換能器進(jìn)行檢測，通過發(fā)換能器發(fā)出的超聲波能否被對面的接換能器接收到，及接收到的信號的強(qiáng)弱程度，用以區(qū)分變壓器絕緣油未發(fā)生凝結(jié)或已經(jīng)完全凝固的情況：當(dāng)對面的接換能器無法收到超聲信號或者信號已經(jīng)衰減到無法識別的程度時可以判斷為變壓器絕緣油未凝結(jié)；當(dāng)對面的接換能器很容易就能收到超聲波信號，并且波形有明顯的單純銳角波時可以判斷為變壓器絕緣油已經(jīng)完全凝固。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，設(shè)變壓器的變壓器器身到油箱箱壁的距離為D，根據(jù)變壓器絕緣油凝凍程度則有以下預(yù)警方案：

當(dāng)L≤50%D?時，說明變壓器可以正常運(yùn)行，凝固的絕緣油并不影響變壓器的正常運(yùn)行；

當(dāng)50%D≤L≤80%D?時，說明凝固的絕緣油已經(jīng)影響到了變壓器的正常運(yùn)行，但一般情況下不會發(fā)生事故，因此在該狀態(tài)下的變壓器需要格外留意觀察，并且在條件允許的情況下可以考慮增加該變壓器的運(yùn)行負(fù)荷來進(jìn)行變壓器解凍；

當(dāng)L≥80%D?時，說明凝固的絕緣油已經(jīng)嚴(yán)重影響到了變壓器的正常運(yùn)行，需要停機(jī)維護(hù)。