電力變壓器壽命的判定方法
2023-05-21 12:45:21
專利名稱：電力變壓器壽命的判定方法
技術領域：
本發明涉及一種壽命測試、判定方法，特別涉及一種用於電工技術領域 的電力變壓器的壽命測試、判定方法。
背景技術：
電力變壓器是電力系統中一個非常重要的設備。它體積龐大，造價昂貴 而且它對系統的安全穩定運行起著至關重要的作用。變壓器本身承受著高電 壓、大電流的作用，在高壓側電壓水平高，而且承受系統及大氣過電壓的作 用。在低壓側電流水平高，繞組的發熱嚴重。變壓器內部的絕緣就靠包裹在 導體周圍的電纜紙及用紙層壓成的紙製品(墊塊及紙板)、變壓器油來保證。
變壓器的絕緣老化是指絕緣材料受到熱或者其他物理、化學作用而逐漸 失去其機械強度和電氣強度的現象。對變壓器中的絕緣材料它不僅承受電壓、 正常電流的作用，而且還要承受短路時強大的短路電流電動力的效應及熱效 應。在變壓器中最薄弱的環節就是變壓器中的絕緣材料即油和紙。變壓器的 壽命就由這些絕緣材料的性能決定。
在變壓器投入運行後要定期對變壓器進行絕緣預防性試驗。比如測量吸 收比(大型變壓器測量極化指數)、測量絕緣電阻、洩露電流試驗、測量介質 損耗角正切值、交流耐壓試驗、變壓器油中溶解氣體的色譜分析、絕緣油試 驗、直流電阻的測量、電壓比試驗、變壓器極性及連接組的測定、短路特性 試驗。這些實驗全部是測定變壓器的運行性能及絕緣能力。但是絕緣性能的 試驗無法對變壓器的壽命作出評估。只按照電氣強度並不能判斷絕緣的老化 程度。因為絕緣材料失去機械強度、變得乾燥脆弱時電氣強度依然很高。但是在變壓器運行時若受振動及短路電流產生的電動力的作用就可能很快損 壞。因此無法通過對絕緣材料的電參數的測量來了解變壓器的壽命。而估計 變壓器的壽命對變壓器的運行具有重要意義。
發明內容
本發明是針對現有電力變壓器壽命無法測量的問題，提出了一種電力變 壓器壽命的判定方法，通過測量專門放置在變壓器中的電纜紙的聚合度來判 斷變壓器的壽命。
本發明的技術方案為通過測量專門放置在變壓器中的電纜紙的聚合度 來判斷變壓器的壽命，判斷方法包括步驟如下-
1) 電纜紙的安裝在變壓器的頂部蓋子上安裝一個高於蓋子面板的法蘭 結構，將鏤空的籃子懸掛在法蘭結構上，鏤空籃子為圓柱形結構，內部直徑 為250毫米，深度為200毫米，將一巻包裹變壓器繞組導體的電纜紙放入鏤 空的籃子裡， 一般放500克到1000克電纜紙(該電纜紙即為包裹導體的電纜 紙)在籃子裡，在法蘭上擰緊蓋子，平時將蓋子蓋緊，防潮氣侵入；
2) 電纜紙的取樣放低變壓器的油位，將蓋子打開，拿出電纜紙，按照 每年測量一次，每次取電纜紙時取5克，用於測量紙的聚合度時只需要取3 克電纜紙；
3) 電纜紙的聚合度試驗將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶解， 然後放入聚合度測試儀器中測出電纜紙的聚合度數值；
4) 變壓器的壽命判斷當變壓器中取出的電纜紙聚合度低於300時，變
壓器的壽命判為終結，當變壓器受到短路衝擊後立即對電纜紙做試驗，如果 電纜紙的聚合度己降低到500就要對變壓器進行實時監測，如果電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結。
本發明的有益效果在於本發明電力變壓器壽命的判定方法可以方便地 而且可以在變壓器正常運行時在線檢査變壓器的壽命，不需要專門停機。當 然也可以停機檢查。而且能夠很有效地發現變壓器的壽命，對變壓器無損害。
圖1是本發明電力變壓器壽命的判定方法中使用的鏤空的籃子結構示意圖； 圖2是本發明電力變壓器壽命的判定方法聚合度和變壓器的壽命數軸圖。
具體實施例方式
通過測量專門放置在變壓器中的電纜紙的聚合度來判斷變壓器的壽命。 判斷方法如下
(1) 電纜紙的安裝在變壓器的頂部蓋子上安裝一個高於蓋子面板的法 蘭結構，將一個如圖1所示的鏤空的籃子懸掛在法蘭結構上。鏤空籃子的內
部直徑為250毫米，深度為200毫米，將一巻包裹變壓器繞組導體的電纜紙 放入鏤空的籃子裡， 一般放500克到1000克電纜紙在籃子裡，在法蘭上擰緊 蓋子，平時將蓋子蓋緊，防潮氣侵入。
(2) 電纜紙的取樣放低變壓器的油位，將蓋子打開，拿出電纜紙，按 照每年測量一次，每次測量紙的聚合度需要3克紙，但是取電纜紙時取5克。 這樣可做100-200次試驗。
(3) 電纜紙的聚合度試驗將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶 解，然後放入聚合度測試器中測出電纜紙的聚合度數值。
(4) 變壓器的壽命判斷新的電纜紙的聚合度為1200-1400，不合格的 電纜紙的聚合度低於300。當變壓器中取出的電纜紙聚合度低於300時，變壓器的壽命判為終結，不能再用了。當變壓器受到短路衝擊後立即對電纜紙做
試驗，如果電纜紙的聚合度已降低到500就要對變壓器進行實時監測，如果 電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結，不能再用了。
方法根據變壓器的絕緣老化主要由於溫度、溼度、氧氣和油中溶解的 某些分解物所引起的化學反應造成的。但絕緣老化速度又主要決定於溫度。 運行時絕緣的工作溫度越高化學反應進行地越快老化的速度也越快，變壓器 的使用壽命就越短。電纜紙是變壓器中最薄弱的環節。當電纜紙變脆時紙塊 也早變脆了。被測試的電纜紙是放置在變壓器的頂部，這是油溫度最高的地 方。因此具有代表性。這裡的電纜紙能代表繞組上包裹的電纜紙。用判斷方 法可以方便地而且可以在變壓器正常運行時在線檢査變壓器的壽命，不需要 專門停機。當然也可以停機檢査。而且能夠很有效地發現變壓器的壽命。可 以得到如圖2所示的聚合度和變壓器的壽命關係曲線圖。
對變壓器中的電纜紙做試驗新的變壓器中所用的電纜紙的聚合度為
1200-1400。當變壓器在100度-13(TC乾燥2周後聚合度就降低為200-300， 這時電纜紙只要用手一戳就爛了。在材料的試驗機上做試驗，發現包裹變壓 器繞組的電纜紙在新的時候其抗張強度可達10kN/m，而當聚合度為300時其 抗張強度只有2kN/m。但是紙的耐電壓強度依然為9kV/mm，與新紙的耐壓強 度相同，滿足國標要求，耐壓強度合格。而且將這種紙包裹的線圈放入變壓 器油中打耐壓，耐壓依然合格，其他所有的國家標準規定的項目測試都是合 格的。220kV變壓器依然可以耐受950kV雷電衝擊耐受電壓，500kV變壓器可 以耐受1550 kV雷電衝擊耐受電壓。僅從耐受電壓的角度講，說明變壓器是 合格的。但是這樣的變壓器是不能投入運行的。因為一旦220kV、 18MV.A變壓器在埠處發生短路，繞組間的短路電動力足以將包裹變壓器繞組的紙破
壞。當在正常乾燥條件(即乾燥時為無氧，20Pa的壓力下，溫度為低於125 °C)及時間後變壓器中的電纜紙的聚合度為1000-1100。在變壓器正常運行5 年後聚合度變為800-900。而每次測試變壓器的耐壓水平都是合格的。其他的 電氣參數也是合格。沒有一項國家標準規定的參數不合格。因此用聚合度可 以來發現及表徵電纜紙的特性及老化的程度，由此推算出變壓器的壽命。變 壓器中的固體絕緣最薄弱的環節是電纜紙。電纜紙老化的原因是電老化、 熱老化、電化學老化。但是在變壓器中當局部放電的電荷量為400-500PC時 (這是常見的局部放電的值)電纜紙的老化全部由熱老化引起。在目前規定 的變壓器的運行條件下，在導體周圍的電纜紙的溫度比平均油溫高4——5度， 而頂層油溫比平均溫度高3-4度。這樣頂層油溫與導體周圍的溫度相差無幾。 電纜紙是A級絕緣，它遵守絕緣的8度規則。因此完全可以用頂層油溫來代 替導體周圍的溫度。因此處於頂層油溫的電纜紙與導體周圍的電纜紙運行條 件就相同。就可以用處於頂層的電纜紙的狀態來說明或者代替處於導體周圍 的電纜紙的狀態。
權利要求
1、一種電力變壓器壽命的判定方法，通過測量專門放置在變壓器中的電纜紙的聚合度來判斷變壓器的壽命，判斷方法包括步驟如下1)電纜紙的安裝在變壓器的頂部蓋子上安裝一個高於蓋子面板的法蘭結構，將鏤空的籃子懸掛在法蘭結構上，鏤空籃子為圓柱形結構，內部直徑為250毫米，深度為200毫米，將一卷包裹變壓器繞組導體的電纜紙放入鏤空的籃子裡，一般放500克到1000克電纜紙在籃子裡，在法蘭上擰緊蓋子，平時將蓋子蓋緊，防潮氣侵入；2)電纜紙的取樣放低變壓器的油位，將蓋子打開，拿出電纜紙，按照每年測量一次，每次取電纜紙時取5克，用於測量紙的聚合度需要3克取電纜紙；3)電纜紙的聚合度試驗將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶解，然後放入聚合度測試器中測出電纜紙的聚合度數值；4)變壓器的壽命判斷當變壓器中取出的電纜紙聚合度低於300時，變壓器的壽命判為終結，當變壓器受到短路衝擊後立即對電纜紙做試驗，如果電纜紙的聚合度已降低到500就要對變壓器進行實時監測，如果電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結。
全文摘要
本發明涉及一種電力變壓器壽命的判定方法，通過測量專門放置在變壓器中的電纜紙的聚合度來判斷變壓器的壽命。可以方便地而且可以在變壓器正常運行時在線檢查變壓器的壽命，不需要專門停機。也可以停機檢查。而且能夠很有效地發現變壓器的壽命。
文檔編號G01N33/34GK101320033SQ20081004065
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月17日 優先權日2008年7月17日
發明者張群耀, 李衛偉, 淡淑恆 申請人:上海電力學院