[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410072262.9
• 申請(qǐng)日: 2014-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN103868990A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)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(hào): G01N29/032
• 分類號(hào): G01N29/032;G01B17/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;周瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸變電設(shè)備變壓器監(jiān)測(cè)與保護(hù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及檢測(cè)變壓器在極寒環(huán)境下內(nèi)部凝凍情況的裝置及方法。

背景技術(shù)

我國(guó)北方冬季比較寒冷，在冬季，我國(guó)部分地區(qū)的氣溫可以到達(dá)-30℃，某些特殊地區(qū)例如高海拔的山區(qū)甚至可以到達(dá)-50℃甚至更低。在這極端寒冷的情況下，對(duì)輸變電設(shè)備造成了很大的影響，其中有一種情況為變壓器內(nèi)部凝凍，當(dāng)變壓器凝結(jié)時(shí)，可能使變壓器器身變形或內(nèi)部絕緣損壞等問(wèn)題。變壓器是輸變電行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，它能否正常運(yùn)行，直接影響整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，因此至今為止對(duì)于變壓器已經(jīng)出現(xiàn)了大量的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與在線監(jiān)測(cè)的手段來(lái)反應(yīng)變壓器內(nèi)部運(yùn)行情況，從而盡早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部隱患，保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但是，現(xiàn)今為止尚未有變壓器凝凍狀況檢測(cè)手段。迄今為止，預(yù)防變壓器內(nèi)部凝凍的主要方法為使用凝固點(diǎn)更高的變壓器絕緣油與增大變壓器負(fù)荷利用其自身發(fā)熱防止內(nèi)部凝凍。但是，現(xiàn)今變壓器絕緣油的凝固點(diǎn)最低只能到-45℃，無(wú)法滿足我國(guó)部分特殊地區(qū)的要求，并且變壓器的負(fù)荷由電網(wǎng)實(shí)際情況所決定，因此在不知道變壓器內(nèi)部實(shí)際凝結(jié)情況下，無(wú)法做到正確負(fù)荷調(diào)度投切來(lái)降低凝結(jié)災(zāi)害的影響。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的裝置及方法，以滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以檢測(cè)變壓器內(nèi)部凝凍實(shí)際情況的裝置及方法，給變電站運(yùn)維人員對(duì)變壓器防凍策略以支撐。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：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(gè)超聲波發(fā)換能器、一個(gè)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(duì)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(lái)的反射波，將接收到的反射波波形及反射時(shí)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。

如上所述的在極寒環(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。

如上所述的在極寒環(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。

本發(fā)明還提供一種在極寒環(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(gè)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(gè)超聲波接換能器，超聲波接換能器的輸出送入一個(gè)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(gè)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(lái)的反射波，將接收到的反射波波形及反射時(shí)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。

如上所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，通過(guò)接收到的反射波反射時(shí)間來(lái)判斷變壓器凝凍厚度的方法是：通過(guò)測(cè)定超聲波在凝凍層內(nèi)往返傳播的時(shí)間t，即可測(cè)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(shí)間。

如上所述的在極寒環(huán)境下電力變壓器油凝凍預(yù)警的方法，其特征在于，為簡(jiǎn)化電路可以采用調(diào)整信號(hào)周期的方法，使周期數(shù)直接等于厚度，將超聲波測(cè)量的凝結(jié)的絕緣油凝凍層厚為1cm所花費(fèi)的時(shí)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(shí)間t內(nèi)包含的周期個(gè)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(jì)數(shù)結(jié)果作為絕緣油厚度的測(cè)量顯示。