變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了變壓器絕緣部件的含水量測量方法，包括利用變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)建立變壓器絕緣系統(tǒng)的幾何模型；試驗(yàn)得到多種含水量和溫度條件下待測變壓器絕緣材料的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線；將該關(guān)系曲線輸入到幾何模型中，使用動態(tài)電場有限元方法計(jì)算得到對應(yīng)的多種含水量和溫度條件下變壓器絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線Re(t);用傳統(tǒng)的絕緣電阻儀測量得到待測變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線Rm(t);將關(guān)系曲線Re(t)與關(guān)系曲線R_?(t)進(jìn)行比對，得到與關(guān)系曲線Rm(t)重合度最高的一條關(guān)系曲線Rc(t)，這條關(guān)系曲線Rc(t)對應(yīng)的含水量即為變壓器的絕緣部件含水量。本發(fā)明能分別準(zhǔn)確地測量出變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量。
【專利說明】變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變壓器等油紙絕緣受潮程度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種變壓器絕緣 系統(tǒng)的含水量測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)中變壓器等油紙絕緣設(shè)備因長期運(yùn)行潮氣滲入，或油和紙纖維老化分解，均 會在絕緣中聚集水分，后者又加速絕緣劣化，使設(shè)備絕緣損壞，最終造成電網(wǎng)停電事故。因 而變壓器等設(shè)備絕緣受潮程度（含水量）的檢測，是評定設(shè)備健康狀態(tài)，以便采取相應(yīng)對 策，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的一項(xiàng)經(jīng)常性的重要工作。
[0003] 傳統(tǒng)上廣泛采用絕緣電阻儀（電子式兆歐計(jì)）通過測量1分鐘絕緣電阻和 吸收比、或10分鐘絕緣電阻R 1(1M+和極化指數(shù)，以判斷絕緣設(shè)備是否受潮或有故障。傳統(tǒng)方 法因測量時(shí)間點(diǎn)固定且點(diǎn)數(shù)太少，得到表征絕緣狀態(tài)的信息太少。故測量結(jié)果只能通過前 后、左右比較，大致判斷變壓器絕緣總體狀態(tài)，不能分別準(zhǔn)確地分辨變壓器的油隙和紙板的 絕緣狀態(tài)，更不能分別準(zhǔn)確地估量變壓器的油隙和紙板的含水量，給變壓器絕緣狀態(tài)評定 和維護(hù)帶來了一定的難度。
[0004] 近些年來國外發(fā)展了幾種含水量電測方法：如恢復(fù)電壓法（RVM)、介損頻譜法 (FDS)和極化一去極化電流法（roc)等。這些新研制的專用儀器復(fù)雜昂貴，使用難度大；軟 件技術(shù)如計(jì)算模型等有待完善，影響了結(jié)果判斷的可信度，故未獲廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
[0005] 參考文獻(xiàn)（動態(tài)電場有限兀方法）：K. C. Wen and others, "A calculation method and some features of transient field under polarity reversal voltage in HVDC insulation. ''IEEE Tr. on Power Delivery，Vol. 8, Jan. 1993。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是要提供一種變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量測量方法，該方法能方便 準(zhǔn)確地分別測量出變壓器的油隙和紙板的含水量。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量測量方法，其特征在于， 它包括如下步驟：
[0008] 步驟1 :在計(jì)算機(jī)中輸入待測變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，利用上述變壓器的絕緣結(jié) 構(gòu)數(shù)據(jù)建立變壓器絕緣系統(tǒng)的幾何模型，即χ-γ-ζ計(jì)算模型；
[0009] 步驟2 :將待測變壓器絕緣材料的樣品在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)，得到多種含水量 me和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t)= f (me, t°C )；
[0010] 步驟3 :把步驟2中得到的多種含水量me和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料 的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t) = f (mc，t°C )，輸入到步驟1得到的變壓器絕緣 系統(tǒng)的幾何模型中，并采用現(xiàn)有的動態(tài)電場有限元方法計(jì)算得到對應(yīng)的多種含水量me和 溫度t°C條件下變壓器絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線R c(t);
[0011] 步驟4 :用傳統(tǒng)的絕緣電阻儀測量得到待測變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線 Rm(t)；
[0012] 步驟5 :將步驟3中計(jì)算得到的多種含水量me和溫度t°C條件下變壓器絕緣電 阻與時(shí)間的關(guān)系曲線&(t)與步驟4中實(shí)測得到的變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線 R m(t)進(jìn)行比對，得到與上述關(guān)系曲線^(〇重合度最高的一條關(guān)系曲線Rjt)，這條關(guān)系曲 線Rc(t)所對應(yīng)的含水量me即為待測變壓器的絕緣系統(tǒng)的含水量。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：
[0014] 1)本發(fā)明采用變壓器絕緣系統(tǒng)的幾何模型，用動態(tài)電場有限元計(jì)算方法，得到對 應(yīng)的多種含水量me和溫度t°C條件下變壓器絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線R e(t)。并將變壓 器實(shí)測的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線&(0與之比對，得到對應(yīng)的一條關(guān)系曲線Re(t)，從 而得到待測變壓器的絕緣系統(tǒng)含水量，整個(gè)方法比現(xiàn)有的方法，更能準(zhǔn)確的得到待測變壓 器的絕緣系統(tǒng)含水量；
[0015] 2)本發(fā)明采用上述方案能分別測量出變壓器的油隙和紙板的含水量，而現(xiàn)有方法 只能大致判斷變壓器絕緣總體狀態(tài)，相比于現(xiàn)有的方法本發(fā)明得到的結(jié)果能使技術(shù)人員針 對變壓器的油隙和紙板進(jìn)行更好的維護(hù)，測量結(jié)果的針對性更強(qiáng)。
[0016] 3)本發(fā)明中所基于的絕緣電阻試驗(yàn)是歷來國內(nèi)外廣泛采用的電氣設(shè)備預(yù)防性試 驗(yàn)，技術(shù)成熟，所用儀器簡單。本項(xiàng)目利用該測量儀器及其提供的介質(zhì)響應(yīng)信息，并配合動 態(tài)有限元計(jì)算方法判斷變壓器絕緣系統(tǒng)含水量的方法，在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，且優(yōu)于國外研制 的基于復(fù)雜、昂貴儀器的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的軟件工作流程示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明的測量接線示意圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明的X-Y-Z絕緣電阻計(jì)算模型示意圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明的含水量判斷示意圖。
[0021] 圖1中：A-軟件管理（包括設(shè)備檔案、輸入輸出、整合控制、記錄儲存以及數(shù)據(jù)庫 1)、B-建立X-Y-Z計(jì)算模型以及數(shù)據(jù)庫2、C-各種含水量（me)及溫度（t°C )下油、紙電阻 率一時(shí)間曲線P (t) =f(mc，t°C)以及數(shù)據(jù)庫3、D-計(jì)算變壓器模型的絕緣電阻一時(shí)間曲 線Ι^α)、Ε-水分判斷：計(jì)算的與實(shí)測的絕緣電阻一時(shí)間曲線進(jìn)行匹配，Rjt) ?Rm(t)、F-輸 出油、紙含水量me和油電導(dǎo)率〇、G-絕緣電阻常規(guī)測量輸出：1分鐘絕緣電阻和吸收比、10 分鐘絕緣電阻和極化指數(shù)；
[0022] 圖2中：1_傳統(tǒng)的絕緣電阻儀（電子式兆歐計(jì)）、2_待測變壓器、3-待測變壓器高 壓繞組、套管HV以及套管N、4-待測變壓器低壓繞組、套管LV、5-待測變壓器油箱、6-接地 線、7-試驗(yàn)連接線；
[0023] 圖3中X1、X2、Y1、Y2、Z為變壓器絕緣結(jié)構(gòu)尺寸。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0025] 待測變壓器的絕緣系統(tǒng)在直流加壓1秒后，介質(zhì)中發(fā)生的極化主要是"界面極 化"，其他極化已經(jīng)衰減完成。絕緣電阻試驗(yàn)測得的起始值主要表征油層絕緣的電阻；接近 穩(wěn)定值時(shí)的絕緣電阻主要表征紙層的絕緣電阻；中間過程取決于油層和紙層并聯(lián)（分界 面）的時(shí)間常數(shù)。因絕緣電阻主要與油紙含水量相關(guān)，故由測量絕緣電阻與時(shí)間曲線R(t) 可以估計(jì)油紙絕緣的含水量，基于這個(gè)特性本發(fā)明設(shè)計(jì)了下述方案。
[0026] 一種變壓器絕緣系統(tǒng)含水量的測量方法，它包括如下步驟：
[0027] 步驟1 :在計(jì)算機(jī)中輸入待測變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（這些數(shù)據(jù)從制造廠可以獲 ?。?，利用上述變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)建立變壓器絕緣系統(tǒng)的幾何模型（即χ-γ-ζ計(jì)算模 型，該模型反應(yīng)了變壓器絕緣系統(tǒng)的所有幾何形狀和尺寸）；
[0028] 步驟2 :將待測變壓器絕緣材料的樣品在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)，得到多種含水量 me和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t)= f (me, t°C )；
[0029] 步驟3 :把步驟2中得到的多種含水量me和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料 的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t) = f (me，t°C )，輸入到步驟1得到的變壓器絕緣 系統(tǒng)的幾何模型中，并采用現(xiàn)有的動態(tài)電場有限元方法計(jì)算得到對應(yīng)的多種含水量me和 溫度t°C條件下變壓器絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線R c(t);
[0030] 步驟4 :用傳統(tǒng)的絕緣電阻儀測量得到待測變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線 Rm(t)；
[0031] 步驟5 :將步驟3中計(jì)算得到的多種含水量me和溫度t°C條件下變壓器絕緣電阻 與時(shí)間的關(guān)系曲線Rc(t)與步驟4中實(shí)測得到的變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線^(〇 進(jìn)行比對，得到與上述關(guān)系曲線R m(t)重合度最高的一條關(guān)系曲線Rjt)(即從所有的關(guān)系 曲線Rjt)中找出與關(guān)系曲線Rm(t)重合度最高的曲線，上述每條關(guān)系曲線Rjt)分別表示 在一個(gè)含水量me和溫度t°C條件下變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系），這條關(guān)系曲線R c(t) 所對應(yīng)的含水量me即為待測變壓器的絕緣系統(tǒng)的含水量。
[0032] 上述技術(shù)方案中，所述步驟1中的待測變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括變壓器高壓繞 組與低壓繞組之間主絕緣油的間隙、變壓器圍屏紙板的直徑、厚度與高度，變壓器圍屏間撐 條的寬度、厚度與高度。
[0033] 上述技術(shù)方案中，所述待測變壓器的絕緣系統(tǒng)包括變壓器的油隙、紙板撐條和紙 板圍屏。
[0034] 本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種變壓器絕緣系統(tǒng)的含水量測量方法，其特征在于，它包括如下步驟： 步驟1 :在計(jì)算機(jī)中輸入待測變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，利用上述變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù) 據(jù)建立變壓器絕緣系統(tǒng)的幾何模型，即X-Y-Z計(jì)算模型； 步驟2 :將待測變壓器絕緣材料的樣品在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)，得到多種含水量me 和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料的樣品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t)= f (me, t°C )； 步驟3 :把步驟2中得到的多種含水量me和溫度t°C條件下待測變壓器絕緣材料的樣 品的電阻率與時(shí)間的關(guān)系曲線P (t) = f (me，t°C )，輸入到步驟1得到的變壓器絕緣系統(tǒng) 的幾何模型中，并采用現(xiàn)有的動態(tài)電場有限元方法計(jì)算得到對應(yīng)的多種含水量me和溫度 t°C條件下變壓器絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線R c(t); 步驟4:用傳統(tǒng)的絕緣電阻儀測量得到待測變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線 Rm(t)； 步驟5 :將步驟3中計(jì)算得到的多種含水量me和溫度t°C條件下變壓器絕緣電阻與時(shí) 間的關(guān)系曲線&(t)與步驟4中實(shí)測得到的變壓器的絕緣電阻與時(shí)間的關(guān)系曲線Rm(t)進(jìn) 行比對，得到與上述關(guān)系曲線R m(t)重合度最高的一條關(guān)系曲線R。(t)，這條關(guān)系曲線R。(t) 所對應(yīng)的含水量me即為待測變壓器的絕緣系統(tǒng)的含水量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器絕緣系統(tǒng)含水量測量方法，其特征在于：所述步驟1 中的待測變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括變壓器高壓繞組與低壓繞組之間主絕緣油的間隙、變 壓器圍屏紙板的直徑、厚度與高度，變壓器圍屏間撐條的寬度、厚度與高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器絕緣系統(tǒng)含水量測量方法，其特征在于：所述待測變 壓器的絕緣系統(tǒng)包括變壓器的油隙和紙板。
【文檔編號】G01N27/04GK104215669SQ201410469900
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】涂明, 羅維, 王瑞珍, 文閶成, 丁友 , 趙海濤, 羅浪 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司