[发明专利]变压器油纸绝缘老化评估与寿命预测的装置及其预测方法

说明书

技术领域

变压器油纸绝缘老化评估与寿命预测的装置及预测方法，属于电力系统变压器技术领域。

背景技术

大型电力变压器是电力系统中的主要设备，也是变电站的核心设备，担负着系统电能传递的重要任务，它的运行状况直接关系到系统的安全运行，因此，变压器的寿命成为电力系统能否长期稳定运行的关键。

变压器可靠运行的寿命是由其绝缘结构的状态决定的，而变压器的主要绝缘结构是油纸复合绝缘，这种历史悠久并被证明非常适合高压电力设备的绝缘，由于受到各种外界作用的影响，如变压器运行时所带负荷、温度等，绝缘纸和绝缘油均会随着时间而逐渐老化。由于变压器可以定期进行滤油、换油等操作，所以绝缘油的老化对于变压器的寿命的影响不大。而对于绝缘纸，在老化过程中，其电气强度和机械强度均会降低且绝缘纸是无法更换的，而以机械强度的下降尤为明显。另外，大量研究发现大多数变压器由于其绝缘老化而退出运行的根本原因就在于绝缘纸的机械强度下降而无法支撑足够的绝缘。因此，需要一种方法来确定绝缘纸的老化程度，可以实现对变压器实时绝缘状态的评估以及对电力变压器剩余运行寿命的预测。

发明内容

发明的目的：通过对变压器老化程度进行评估及对其寿命进行预测，一方面可以提供辅助信息，有利于对局放、油中气体色谱分析等检测结果的分析，另一方面可以根据设备老化情况合理安排检修，有利于设备使用率最优化。此外，通过对全系统的变压器进行寿命预测，生产部分可以合理安排生产，技术部分可以合理安排检修，财务部门可以合理调度资金，有利于各生产要素的合理配置，提高电力企业管理水平。

由于变压器运行环境的差异性和其内部绝缘系统的复杂性，仅仅通过现有的老化判据还不能够合理的去反映实际电力变压器内部的油纸绝缘老化状况。需要找到一种能接近油纸绝缘真实老化状态的试验方法。机械强度是一种常用的表征纸或纸板的老化程度的指标，但研究发现，不同的机械强度指标受老化的影响程度是不一样的。老化对纸绝缘产生作用的微观机理有待进一步研究。试验中发现，同样条件下，绝缘纸板产生的老化产物质量远大于绝缘纸产生的老化产物质量，而目前的研究结果都是基于绝缘纸的数据来作判断的，这可能对判断结果有较大影响。

为此，本发明建立了一套油浸式变压器油纸（板）复合绝缘综合试验测量评估体系。即在温度、时间、密封性可控情况下对油纸（板）复合绝缘进行加速老化实验。在此基础上，可以测量绝缘纸与纸板抗拉强度、撕裂度等机械强度指标，可以测量其聚合度指标，可以测量绝缘油中糠醛浓度、油中多种气体含量（包括H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2以及总烃含量）、油中微水含量等外部指标来综合反映绝缘纸与纸板的老化程度。本专利的重点就是如何得到准确而符合实际的数据以及其测量。

基于该变压器油纸绝缘老化评估与寿命预测方法的预测装置，该装置包括：

（1）长期老化装置

所述长期老化装置采用上海和呈仪器有限公司的DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，该设备可在0-300度间实现温度、湿度可控的长期加热，并且可以设置不同时间下的温控曲线。加热时的密封性由对试验器皿加工而获得。

（2）聚合度测试装置

现今国内外有许多测量纸聚合度的方法，比如恢复电压法（RVM），色散着色法(DSM)等等。其中恢复电压法的原理是：由于水是电气老化与热老化的产物，可以通过测量纸中水的多少来间接反映绝缘纸的老化状况，而绝缘纸中存在水后最主要的结果就是绝缘纸的电导增加了，恢复电压法即是通过这一特征来反映绝缘纸老化的。而色散着色法是通过纸中由于老化而发生结构的变化，借助对光的折射率不一样来反映绝缘纸的老化状态。但是由于以上两种方法都还没有统一的国际标准，因此，为了使本课题中实验数据更加就有说服力，采用了最常用测聚合度的方法，就是通过测量纸纤维溶于铜乙二胺溶液后的运动粘度，再推算出纸张的聚合度，其国家测量标准为GB/T1548-2004。

（3）抗张强度测试装置

由于在电力变压器内部，绝缘纸是紧密缠绕在变压器的绕组上的，因此，绝缘纸在变压器运行过程中会受到纵向的拉力。我国标准中有规定，厚度为75μm 的变压器匝绝缘纸（试验中所采用的绝缘纸厚度为75±5μm）的纵向抗张强度应大于6.00 kN/m。

（4）撕裂度测试装置

抗拉强度反映的是沿绝缘纸水平方向上的机械强度，而撕裂度对应的即是沿绝缘纸表面法线方向上的机械强度。国家标准中规定，厚度为75μm 的变压器匝绝缘纸的撕裂度不小于500mN。

（5）油中糠醛测试装置