[發(fā)明專(zhuān)利]變壓器絕緣油質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610482492.1
• 申請(qǐng)日: 2016-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107543916A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣立憲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蔣立憲
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/28;G01N33/03
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變壓器絕緣油質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明監(jiān)測(cè)的液體包括變壓器絕緣油、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、變速器潤(rùn)滑油、液壓傳動(dòng)油、和食用油。特別地，本發(fā)明也可以應(yīng)用于將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制中心，也可以應(yīng)用于智能電網(wǎng)的主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)。

背景技術(shù)

輸變電變壓器由于高壓導(dǎo)致的電弧和火花使變壓器絕緣油的分子產(chǎn)生裂解，生成氣體、有機(jī)酸和水。水和酸是油繼續(xù)被氧化的催化劑，水和酸的形成也導(dǎo)致油的電導(dǎo)率的上升，從而不能起到絕緣的作用。

目前，有很多種變壓器絕緣油質(zhì)量的監(jiān)測(cè)方法，但是，這些監(jiān)測(cè)方法所使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)并不可靠。因?yàn)楝F(xiàn)有的這些監(jiān)測(cè)方法所使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)多數(shù)是對(duì)絕緣油中溶解氣體的檢測(cè)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣油中溶解氣體的檢測(cè)，就必須周期性地將現(xiàn)場(chǎng)油樣采集到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析和檢測(cè)。而且，每次檢測(cè)都必須經(jīng)過(guò)油樣現(xiàn)場(chǎng)采集—油樣運(yùn)輸—油氣分離—色譜分析這樣一個(gè)過(guò)程。在油樣現(xiàn)場(chǎng)采集過(guò)程中和長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室的過(guò)程中，無(wú)法避免使溶解在油樣中的微量氣體逸出到油樣外界的空氣中， 或者無(wú)法避免使油樣現(xiàn)場(chǎng)采集過(guò)程中油樣外界空氣中的氣體或雜質(zhì)進(jìn)入到被采集的油樣中。這樣一來(lái)，就會(huì)降低實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)或結(jié)果的可靠性，使最終檢測(cè)結(jié)果存在較大誤差，增加了故障漏報(bào)或誤報(bào)的可能性，對(duì)判斷充油設(shè)備內(nèi)部的故障類(lèi)型及其嚴(yán)重程度造成很大影響，給維護(hù)工作造成了極大的盲目性，加大了不必要的維護(hù)成本，從而也使貴重，高價(jià)值的變壓器和輸變電系統(tǒng)處于不確定的危險(xiǎn)之中。還有，上述的這些監(jiān)測(cè)方法不能用于變壓器絕緣油質(zhì)量變化的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸。上述這些問(wèn)題和難題一直困擾著我國(guó)輸變電行業(yè)，成為當(dāng)今我國(guó)輸變電行業(yè)變壓器絕緣油質(zhì)量監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)，尤其成為我國(guó)輸變電網(wǎng)運(yùn)行和智能電網(wǎng)建設(shè)的難點(diǎn)和技術(shù)瓶頸，而且，至今為止，該領(lǐng)域仍然未能提出很好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述監(jiān)測(cè)方法所使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種輸變電變壓器絕緣油質(zhì)量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明提出使用更簡(jiǎn)單，靈敏，可靠的傳感器和傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不僅僅使用對(duì)氣體的監(jiān)測(cè)，本發(fā)明更主要是使用傳感器對(duì)各種條件下裂變的油樣的物理、化學(xué)參數(shù)的綜合效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

在本發(fā)明中，傳感器所針對(duì)的不僅僅是氣體的檢測(cè)，更多的是對(duì)酸、水以及為了提高對(duì)酸和水檢測(cè)靈敏度而添加的物質(zhì)的檢測(cè)。這些被添加的物質(zhì)可以是在傳感器表面或者傳感器監(jiān)測(cè)的范圍內(nèi)。這些被添加的物質(zhì)可以是遇到酸，水后產(chǎn)生各種物理、化學(xué)、生化標(biāo)志/標(biāo)記性的有機(jī)或者無(wú)機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)包括金屬，氧化物，光敏物質(zhì)，易氧化物質(zhì)，親水物質(zhì)。這些物質(zhì)遇到水或酸后會(huì)產(chǎn)生物理和化學(xué)的變化。比如物理形狀和體積的膨脹、表面的侵蝕、顏色的變化、介電常數(shù)的變化。

本發(fā)明中，傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以包括以下所提到的一種或多種傳感器技術(shù)，也可以包括一些改進(jìn)的氣體傳感器。

電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)傳感器

高壓變壓器會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)強(qiáng)度梯度的變化，特別是產(chǎn)生放電電弧和火花的時(shí)候。這是導(dǎo)致變壓器內(nèi)部絕緣油裂解的重要原因之一。對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)有利于預(yù)防性地保護(hù)變壓器或者更換絕緣油。

監(jiān)測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)強(qiáng)度梯度的傳感器有很多種。見(jiàn)圖1和圖2。圖1中反映電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)強(qiáng)度梯度變化的電波信號(hào)或電場(chǎng)信號(hào)被光電晶體和介質(zhì)鏡接收，產(chǎn)生的相位差或相移，就是含有電場(chǎng)強(qiáng)度變化的信息。圖2 是圖1的信號(hào)處理電路。

它可以是光電晶體型傳感器，也可以是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管型，也可以是光電子效應(yīng)傳感器。

以下列出幾種此類(lèi)傳感器。

石英晶體電子監(jiān)測(cè)質(zhì)量的儀器

這類(lèi)傳感器對(duì)微小質(zhì)量的變化很敏感，甚至可以監(jiān)測(cè)癌癥單一細(xì)胞。在變壓器絕緣油的監(jiān)測(cè)中，我們采用一個(gè)電極是對(duì)于氧化極端敏感的材料。當(dāng)油中出現(xiàn)酸和水的時(shí)候，電極表面會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，從而使電極質(zhì)量增大（氧化物附著于電極表面）或者減少（侵蝕，氧化物脫離電極表面），見(jiàn)圖3。圖3中測(cè)量側(cè)的電極，特別是電極的表面，根據(jù)應(yīng)用需要，可以是金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、有機(jī)物質(zhì)或生物物質(zhì)。電極表面在這個(gè)應(yīng)用中可以是Zn，F(xiàn)e， Ni，Cr金屬。圖4 是圖3傳感器的等效電路。

粘滯度傳感器

當(dāng)變壓器中的絕緣油裂變時(shí)，產(chǎn)生的酸、水和氣體會(huì)導(dǎo)致粘滯度的變化。粘滯度傳感器可以使用電子式，或者機(jī)械式。該傳感器所測(cè)量的參數(shù)包括粘滯度、溫度、介電常數(shù)和密度。此方法需要溫度傳感器補(bǔ)償，或者需要下面所提到的傳感器參考室方法的補(bǔ)償。

光學(xué)顏色傳感器