变压器热老化实时模拟测量装置及其应用.docx

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变压器热老化实时模拟测量装置及其应用

说明书摘要

本发明涉及一种变压器热老化实时模拟测量装置及其应用，其中，该测量装置与变压器连接，包括壳体，变压器包括变压器油箱，壳体与变压器油箱连接，内部填充绝缘油，测量装置还包括均设在壳体内的热点温升模拟单元和绝缘纸老化模拟单元，热点温升模拟单元的输入端与变压器连接，输入端与绝缘纸老化模拟单元连接；工作时，壳体温度与变压器油箱油顶层温度一致，热点温升模拟单元实时模拟变压器内热点温升，从而在测量装置中实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元模拟变压器热老化状态。

与现有技术相比，本发明具有测量精准且无需破坏变压器机构等优点。

摘要附图

权利要求书

1．一种变压器热老化实时模拟测量装置，该测量装置与变压器

（2）连接，包括壳体

（1），所述变压器

（2）包括变压器油箱（22），其特征在于，所述壳体

（1）与变压器油箱（22）连接，内部填充绝缘油，所述测量装置还包括均设在壳体

（1）内的热点温升模拟单元和绝缘纸老化模拟单元，所述热点温升模拟单元的输入端与变压器

（2）连接，输入端与绝缘纸老化模拟单元连接；

工作时，壳体

（1）温度与变压器油箱（22）油顶层温度一致，所述热点温升模拟单元实时模拟变压器内热点温升，从而在所述测量装置中实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元模拟变压器热老化状态。

2．根据权利要求1所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述油温控制单元为温升模拟电阻（

），所述温升模拟电阻（

）与变压器CT（21）的二次端连接。

3．根据权利要求2所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述温升模拟电阻（

）为可调电阻。

4．根据权利要求2所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述温升模拟电阻（

）为两个电阻，所述（请补充两个电阻的连接方式）。

5．根据权利要求1所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括油温控制单元（4），所述油温控制单元包括加热器（42）、控制器（41）和用于采集外壳

（1）温度的壳温传感器（43），所述控制器（41）的输入端分别与壳温传感器（43）的输出端和变压器油温传感器连接，输出端与加热器（42）连接，所述加热器（42）的输出端和壳温传感器（43）的输入端均与外壳

（1）连接。

6．根据权利要求1所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述外壳

（1）与变压器油箱（22）顶部热连接。

7．根据权利要求1所述的一种变压器热老化实时模拟测量装置，其特征在于，所述绝缘纸老化模拟单元包括分别对应变压器不同采样年限的多段独立的绝缘纸试样，所述绝缘纸试样的段数为8-10。

8．一种如权利要求7所述的变压器热老化实时模拟测量装置的应用，其特征在于，包括步骤：

A．将所述测量装置与待测量变压器连接；

B．变压器运行过程中，所述测量装置实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；

C．通过对绝缘纸老化模拟单元进行聚合度测试，进而实现对变压器热老化状态的测量。

9．根据权利要求8所述的一种变压器热老化实时模拟测量方法，其特征在于，所述步骤B中变压器运行状态过程具体为：

油温控制单元控制壳体

（1）的温度与变压器油顶层温度一致，同时热点温升模拟单元模拟变压器内热点温升。

10．根据权利要求9所述的一种变压器热老化实时模拟测量方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

当变压器到达采样年限时，选择绝缘纸老化模拟单元中对应该年限的一段绝缘纸试样进行聚合度测试。

说明书

一种变压器热老化实时模拟测量装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种，尤其是涉及一种变压器热老化实时模拟测量装置及其应用。

背景技术

油浸式电力变压器绝缘采用油纸（板）绝缘结构形式，其中固体绝缘大部分由纤维素构成，其老化受到温度的显著影响，简称热老化。

目前来说，热老化检测方法可分为：

（1）老化产物检测法

变压器绝缘老化会生成CO和CO2；糠醛；丙酮等分解物，运行中可通过检测这些成分的含量及其变化来估算老化程度，尽管此类方法简便易行，但由于无法区分正常老化与异常缺陷，无法控制油样处理对结果的影响，因此将带有很大的不确定性，在老化分析中的偏差较大，只能将其作为参考，若作为判据则是不灵敏、不确切和不可靠的。

且该类方法只能反映设备平均老化程度，不能体现设备的短板，给运行带来了隐患。

因此，目前该类方法只作为参考。

（2）电气试验法

基于介质响应的回复电压法（RVM）、极化/去极化电流（PDC）以及频域介电谱（FDS）三种方法在上世纪70年代就有所研究，早期首先作为电介质物理现象和特性在实验室内开展研究，后被证实介质响应图谱与油纸绝缘的水分含量和老化状态存在着较强的相关性关系。

该方法存在的主要缺陷在于：

1）无法区分绝缘纸内水分含量的来源，因此受潮、渗漏等缺陷将显著改变估算的结果；2）目前数据基础较少，无法针对不同结构、不同绝缘纸选用、不同运行条件的变压器设备个体进行较为准确的估算；3）该类方法只能反映设备平均老化程度，不能体现设备的短板，给运行带来了隐患；4）测试时需要停电，影响了电网运行的可靠性。

综上，该方法仍处于研发、试用阶段。

（3）热老化实时计算方法

热老化实时计算关注的是热点温升，更能体现变压器设备的局部特征，但由于1）温度与材料老化的量化关系，尚未确定，无法由温度结果较为准确的直接得到老化程度；2）温升计算需要长期、大量的环境、负荷、冷却系统运行信息等外部参数及变压器不同条件下的温度参数，收集困难极大，因此该方法也只能作为运行的参考依据。

（4）取样材料测试法

取样材料测试是目前最为准确的老化评估方法，它通过采集变压器内部纸样后进行聚合度测试，得到老化的直接结果，但此方法的最大不足在于：

除非变压器完全解体，它无法取得变压器内部热点的纸样，即无法估算老化的短板；而一旦解体，老化评估的意义将荡然无存。

例如中国专利CN101408578B公开了一种变压器油纸绝缘多因于加速老化试验装置及试验方法，试验装置包括电热老化箱，电热老化箱内设置有变压器油纸绝缘模拟装置、振动装置和用于控制电热老化箱内温度的温度控制装置，所述振动装置能带动变压器油纸绝缘模拟装置振动，变压器油纸绝缘模拟装置与高压电源电连接，然而该发明一是没有考虑到变压器内的热点温升，并且加速老化过程的模拟不能实时模拟变压器老化情况，因此其老化试验不够精确，二是实验装置的老化试验没有考虑到变压器年限，实验装置不能伴随变压器整个生命周期的试验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变压器热老化实时模拟测量装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变压器热老化实时模拟测量装置，该装置与变压器连接，包括壳体，所述变压器包括变压器油箱，所述壳体与变压器油箱连接，内部填充绝缘油，所述测量装置还包括均设在壳体内的热点温升模拟单元和绝缘纸老化模拟单元，所述热点温升模拟单元的输入端与变压器连接，输入端与绝缘纸老化模拟单元连接；

工作时，壳体温度与变压器油箱油顶层温度一致，所述热点温升模拟单元实时模拟变压器内热点温升，从而在所述装置中实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元模拟变压器热老化状态。

所述油温控制单元为温升模拟电阻，所述温升模拟电阻与变压器CT的二次端连接。

所述温升模拟电阻为可调电阻。

所述温升模拟电阻为两个电阻。

所述测量装置还包括油温控制单元，所述油温控制单元包括加热器、控制器和用于采集外壳温度的壳温传感器，所述控制器的输入端分别与壳温传感器的输出端和变压器油温传感器连接，输出端与加热器连接，所述加热器的输出端和壳温传感器的输入端均与外壳连接。

所述外壳与变压器油箱顶部热连接。

所述绝缘纸老化模拟单元包括分别对应变压器不同采样年限的多段独立的绝缘纸试样，所述绝缘纸试样的段数为8-10。

一种变压器热老化实时模拟测量装置的应用，包括步骤：

A．将所述测量装置与待测量变压器连接；

B．变压器运行过程中，所述测量装置实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；

C．通过对绝缘纸老化模拟单元进行聚合度测试，进而实现对变压器热老化状态的测量。

所述步骤B中变压器运行状态过程具体为：

油温控制单元控制壳体的温度与变压器油顶层温度一致，同时热点温升模拟单元模拟变压器内热点温升。

所述步骤C具体为：

当变压器到达采样年限时，选择绝缘纸老化模拟单元中对应该年限的一段绝缘纸试样进行聚合度测试。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明通过在测量装置中实时模拟变压器运行时的热状态（请问此处，在“变压器的运行状态”和“变压器运行时的热状态”两者中，何种用语更加准确？

或者说还有其他更加合适用语？

），可直接得到与变压器热点老化一致的绝缘纸试样，结果最为直接、准确，同时又不用破坏变压器的结构。

2）本发明避免了变压器外接诸多装置及大量数据信息的收集，实现简单，投资节省。

3）温升模拟电阻直接与变压器CT的二次端连接，不需要额外的外界设备采集变压器运行时的实时负荷信息，结构简单，成本低。

4）控制器与变压器自带油温传感器连接，充分利用了变压器原有组件

5）本发明在测量时，不需要设备停电配合，对运行可靠性无影响。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二中油温控制单元结构示意图；

其中：

1、壳体，2、变压器，3、绝缘纸试样，4、油温控制单元，21、变压器CT，22、变压器油箱，41、控制器，42、加热器，43、壳温传感器，221、油温传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

一种变压器热老化实时模拟测量装置，如图1所示，该测量装置与变压器2连接，包括壳体1，变压器2包括变压器油箱22，壳体1与变压器油箱22连接，内部填充绝缘油，可调整绝缘油的有两，外部采用密封，测量装置还包括均设在壳体1内的热点温升模拟单元和绝缘纸老化模拟单元，热点温升模拟单元的输入端与变压器2连接，输入端与绝缘纸老化模拟单元连接；

工作时，壳体1温度与变压器油箱22油顶层温度一致（请问此处壳体1温度与变压器有顶层温度一致后，是否间接地向测量装置内部填充油传递热量，从而在装置内绝缘油中模拟变压器油箱有顶层温度的热状态？

），热点温升模拟单元实时模拟变压器内热点温升，从而在测量装置中实时模拟变压器运行状态（热点温升与有顶层温度通过绝缘油向绝缘纸试样传递热量，进而使绝缘纸试样模拟变压器内部试样的热老化状态？

），进而实现绝缘纸老化模拟单元模拟变压器热老化状态。

油温控制单元为温升模拟电阻

，温升模拟电阻

与变压器CT21的二次端连接。

温升模拟电阻

为可调电阻，因为可以通过调节阻值满足不同含水量变化以及不同含氧量变化对老化影响的体现。

外壳1与变压器油箱22顶部热连接，该测量装置可置于变压器油箱22顶部，外壳即为变压器油顶层温度。

绝缘纸老化模拟单元包括分别对应变压器不同采样年限的多段独立的绝缘纸试样，绝缘纸试样的段数为8-10。

上述变压器热老化实时的模拟测量装置的应用，包括步骤：

A．将测量装置与待测量变压器连接，具体为：

通过与变压器CT21的二次端子获得实时负荷信息，转化为电流I1，根据年度绝缘油微水和含氧量检测结果，（此处请补充相关因素）调节

的阻值，I1流过R时产生温升，此温升与变压器热点温升一致，

的阻值具体为：

（此处如果可以的，请补充具体的数学公式，如果这里的是现有公式，也可以不补充）

平均老化率检测电阻：

R=g*c*m

热点老化率检测电阻：

R=H*g*c*m

其中：

（此处请补充

阻值公式中的各符号含义）g为铜油温差，单位：

K；H为热电系数，无量纲；c为电阻R的比热容，单位：

J/（kg*K）；m为电阻R的质量，单位：

kg。

B．变压器运行过程中，测量装置实时模拟变压器运行状态，进而实现绝缘纸老化模拟单元实时模拟变压器热老化状态；

步骤B中变压器运行状态过程具体为：

油温控制单元控制壳体1的温度与变压器油顶层温度一致，同时热点温升模拟单元模拟变压器内热点温升，因为温升模拟单元受到温升模拟电阻

的实时加热，因而其中的绝缘纸试样的热老化状态与变压器内部试样老化特征一致。

C．通过对绝缘纸老化模拟单元进行聚合度测试，进而实现对变压器热老化状态的测量。

步骤C具体为：

当变压器到达采样年限时，选择绝缘纸老化模拟单元中对应该年限的一段绝缘纸试样进行聚合度测试。

实施例二：

本实施例中与实施例一中的相同之处不再叙述，仅叙述不同之处。

如图2所示，本实施例与实施例一的显著不同在于，本实施例中测量装置还包括油温控制单元4，油温控制单元包括加热器42、控制器41和用于采集外壳1温度的壳温传感器43，控制器41的输入端分别与壳温传感器43的输出端和变压器已有的油温传感器连接，输出端与加热器42连接，加热器42的输出端和壳温传感器43的输入端均与外壳1连接。

控制器41实时采集测量装置外壳1的温度和变压器的油温，进而控制加热器加热外壳1，使外壳1温度与变压器油顶层温度一致。

实施例三：

温升模拟电阻

为两个电阻，分别对应热点温度与平均温度，同时获得变压器热点老化与平均老化的影响（请问此处当有两个电阻时，绝缘纸试样的段数是否需要翻倍，分别对应两种情况？

）。

补充说明：

试样可视为缠绕在电阻R上，以实现与R温度的一致。

说明书附图

图1

图2