基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】的一種基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法。該檢測方法的步驟為：11）選用幾種不同的示蹤劑，制作成不同型號的細(xì)膠管；12）繞制好電力變壓器繞組，將細(xì)膠管固定在繞組間沿軸向方向及與繞組線圈平行方向的空隙間；21）在運(yùn)行過程中，定期取變壓器油樣，通過高效液相色譜分析方法對變壓器油樣進(jìn)行檢測；22）通過對色譜圖的定性和定量分析，檢測變壓器油樣中示蹤劑的含量及類型，判斷繞組變形情況。本發(fā)明無需與電力變壓器電氣連接，無需停機(jī)檢測，可實(shí)時在線檢測，不影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行；可以判斷出變壓器繞組的變形程度和變形位置，能夠有效的檢測出電力變壓器的繞組變形故障。
【專利說明】基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)容量不斷增加，高電壓等級、分區(qū)互聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)即將形成，這些都對電力系統(tǒng)的供電可靠性提出更高要求。電力變壓器是電網(wǎng)的核心設(shè)備，繞組變形是電力變壓器最常見的內(nèi)部故障之一，繞組變形的主要內(nèi)因是電力變壓器設(shè)計不合理、制造水平不高；主要外因是電力變壓器在系統(tǒng)運(yùn)行中要承受的各種短路故障，或電力變壓器在運(yùn)送和安裝過程中受到碰撞和沖擊。系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生短路故障時，短路電流可達(dá)10?20倍的變壓器額定電流，該電流在變壓器繞組中將會產(chǎn)生巨大的力，導(dǎo)致繞組發(fā)生變形，特別是變壓器低壓出口短路時造成的故障通常需要更換繞組，造成巨大損失。
[0003]通常電力變壓器在發(fā)生繞組變形后，即使沒有立即引起損壞事故，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患。因此，當(dāng)電力變壓器遭受沖擊后，繞組是否有變形，是繼續(xù)運(yùn)行一段時間，還是立即退出運(yùn)行，這些問題靠常規(guī)的繞組變形試驗(yàn)是不能解決的，因此，迫切需要找到一種電力變壓器繞組變形的有效檢測手段，能夠及時發(fā)現(xiàn)有問題的變壓器，并有計劃地進(jìn)行檢修，對減少電力變壓器事故的發(fā)生有極其重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對電力變壓器繞組變形故障，本發(fā)明提出一種基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法，其特征在于，該檢測方法的具體步驟為:
[0005]I)準(zhǔn)備階段:
[0006]11)選用幾種不同的示蹤劑，制作成不同型號的細(xì)膠管；
[0007]12)繞制好電力變壓器繞組，將細(xì)膠管固定在繞組間沿軸向方向以及與繞組線圈平行方向的空隙之間；
[0008]2)檢測階段:
[0009]21)在電力變壓器運(yùn)行過程中，定期取變壓器油樣，通過高效液相色譜分析方法對變壓器油樣進(jìn)行檢測；
[0010]22)對獲得的色譜圖進(jìn)行定性分析和定量分析，檢測變壓器油樣中示蹤劑的含量及其類型，來判斷電力變壓器繞組變形故障情況。
[0011]所述步驟11)中不同的示蹤劑采用異丙基苯、己基苯和正十二烷基苯；不同型號的細(xì)膠管分別應(yīng)用于電力變壓器的A、B、C三相繞組，方便故障定位分析。
[0012]所述步驟22)中，通過定性分析判斷變壓器油樣中是否存在示蹤劑，來判斷電力變壓器繞組是否發(fā)生變形故障，若變壓油樣中存在示蹤劑，需進(jìn)一步確定示蹤劑的類型，以此來分析故障發(fā)生的位置；定量分析是檢測變壓器油中示蹤劑的含量，變壓器油樣中示蹤劑含量越高，電力變壓器繞組變形情況越嚴(yán)重。[0013]發(fā)明的有益效果:(1)無需與電力變壓器電氣連接，無需停機(jī)檢測，能夠?qū)崟r在線檢測，對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行沒有影響；(2)可以判斷變壓器繞組的變形程度，定位變壓器繞組的變形位置，能夠有效的檢測出電力變壓器的繞組變形故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為樣品通過色譜柱的分離過程示意圖；
[0015]圖2為液相色譜分析的基本流程圖；
[0016]其中，1-流動相；2_泵；3_進(jìn)樣器；4_色譜柱；5_鑒定器；6_廢液器；7_記錄儀；
[0017]圖3為本發(fā)明提出的基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明。
[0019]本發(fā)明針對電力變壓器繞組變形故障，創(chuàng)新性地提出一種基于非電量特征的在線檢測方法，即基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法。這個檢測方法主要應(yīng)用于油浸式變壓器。本發(fā)明檢測方法主要基于示蹤劑技術(shù)和液相色譜分析技術(shù)。
[0020](I)示蹤劑技術(shù)
[0021]示蹤劑是觀察、研究和測量某物質(zhì)在指定過程中的行為或性質(zhì)而加入的一種標(biāo)記物。作為示蹤劑，其性質(zhì)或行為在該過程中與被示劑物應(yīng)完全相同或差別極??；其加入量應(yīng)當(dāng)很小，對體系不產(chǎn)生顯著的影響。此外，示蹤劑必須容易被探測。示蹤劑的種類較多，按其化學(xué)性質(zhì)可分為化學(xué)示蹤劑和放射性示蹤劑；按其溶解性質(zhì)可分為分配性示蹤劑和非分配性示蹤劑?；瘜W(xué)示蹤劑常見的有離子型，如SCN_、NO3' Br' I等；有機(jī)類，如甲醛、乙醇、異丙醇等；染料類和惰性氣體；放射性示蹤劑常見的有氚水、氚化正丁醇、氚化乙醇等。
[0022](2)液相色譜分析技術(shù)
[0023]本發(fā)明采用高效液相色譜分析法對變壓器油中的示蹤劑含量進(jìn)行檢測。色譜分析是一種物理分離技術(shù)。當(dāng)不同物質(zhì)處在相對運(yùn)動的不同的兩相之中時，會被分離開來。其原因是混合物(試樣)被流動相攜帶通過色譜柱時，試樣分子與固定相分子之間發(fā)生了相互作用(如被吸附)，從而使試樣分子在兩相之間進(jìn)行分配。該方法是建立在經(jīng)典色譜分析法的基礎(chǔ)上，引用了氣相色譜理論，在技術(shù)上具有如下特點(diǎn):1)選擇性好，分離效能高；2)速度快；3)樣品用量少，高效；4)靈敏度高。
[0024]如圖1所示為高效液相色譜分析的基本流程圖，其一般步驟為:
[0025]首先，取待測樣品，將流動相I作為待測樣品的溶液；通過泵2使流動相I攜帶待測樣品在管子中流動；然后通過進(jìn)樣器3將待測樣品定量的送入色譜柱4中進(jìn)行分離，分離后產(chǎn)生的廢液存在廢液器6中；色譜分析法的全過程包括兩個主要步驟，即分離和鑒定。分離由色譜柱4完成，鑒定由鑒定器5完成，鑒定器5將色譜柱4中物質(zhì)濃度的變化轉(zhuǎn)化為電信號，供記錄儀7記錄下來，作為該物質(zhì)定性、定量的依據(jù)。
[0026]如圖2所示為樣品通過色譜柱的分離過程示意圖。
[0027]當(dāng)不同物質(zhì)處在相對運(yùn)動的不同的兩相之中時，會被分離開來。其原因是試樣被流動相I攜帶通過色譜柱4時，試樣分子中組分A和組分B與固定相分子之間發(fā)生了相互作用(如被吸附)，從而使試樣分子在兩相之間進(jìn)行分配。由于試樣中組分A和組分B的物理化學(xué)性質(zhì)不同，所以組分A和組分B沿著色譜柱運(yùn)動的速度也就不同。當(dāng)通過適當(dāng)長度的色譜柱4之后，由于這種分配反復(fù)進(jìn)行了多次，組分A和組分B彼此間會拉開距離，按先后次序從柱后流出。然后，通過鑒定器5把濃度變成電信號，經(jīng)放大后，在記錄儀7上記錄下來。在正常情況下，每個組分在一定位置上就出現(xiàn)一個相應(yīng)的色譜峰。
[0028]如圖3所示為該方法的流程圖，該檢測方法的具體步驟為:
[0029]I)準(zhǔn)備階段:
[0030]11)選用幾種不同的示蹤劑，制作成不同型號的細(xì)膠管；
[0031 ] 本方法是通過檢測變壓器油中是否存在示蹤劑來判斷電力變壓器繞組是否變形。變壓器油是天然石油經(jīng)過蒸餾、精煉而獲得的一種礦物油。它是由各種碳?xì)浠衔锼M成的混合物，碳、氫兩元素占其全部重量的95%?99%，其他為硫、氮、氧以及極其少量的金屬元素等。石油基碳?xì)浠衔镉型闊N、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴等。
[0032]本發(fā)明選用的示蹤劑應(yīng)滿足示蹤劑的基本要求，如符合變壓器油的技術(shù)規(guī)范，不會影響變壓器油的正常性能，且不會由電力變壓器的絕緣材料(主要是變壓器油和油浸紙)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。更重要的是該示蹤劑容易在變壓器油的液相色譜分析中被檢測。所以，為滿足以上要求本發(fā)明選用的示蹤劑為異丙基苯、己基苯和正十二烷基苯。這三種物質(zhì)在變壓器油中不存在，也不可能通過變壓器油中的其他化學(xué)反應(yīng)得到，也就是這三種物質(zhì)在變壓器油中的含量為零。
[0033]本發(fā)明根據(jù)示蹤劑的不同，可以制作多根細(xì)膠管，放在電力變壓器的不同位置，同時制作的細(xì)膠管比較長，可以分布在很廣泛的位置，一但破損，釋放的示蹤劑也比較多，這樣根據(jù)檢測到的示蹤劑可以判斷變形位置，同時根據(jù)示蹤劑釋放的速度可以判斷細(xì)膠管破損的大小。
[0034]12)繞制好電力變壓器繞組，將細(xì)膠管固定在繞組間沿軸向方向或與繞組線圈平行方向的空隙之間；
[0035]當(dāng)電力變壓器繞組繞制好后，在繞組間沿軸向方向有很多空隙，與繞組線圈平行的方向也有很多空隙(是為油流通過，帶走熱量用的)，將含有示蹤劑的細(xì)膠管固定在這些空隙之間即可。再者做成的細(xì)膠管體積是很小的，足可以放在繞組空隙中，并加以固定，不會造成細(xì)膠管破裂。
[0036]2)檢測階段:
[0037]21)在電力變壓器運(yùn)行過程中，定期取變壓器油樣，通過高效液相色譜分析方法對變壓器油樣進(jìn)行檢測；
[0038]22)對獲得的色譜圖進(jìn)行定性分析和定量分析，檢測變壓器油樣中示蹤劑的含量及其類型，來判斷電力變壓器繞組變形故障情況。
[0039]通過定性分析判斷變壓器油樣中是否存在示蹤劑，來判斷電力變壓器繞組是否發(fā)生變形故障。電力變壓器運(yùn)行中繞組發(fā)生變形時，細(xì)膠管受到壓迫或是拉伸而破裂，導(dǎo)致示蹤劑流入變壓器油中。當(dāng)檢測到一種示蹤劑時，就可以對應(yīng)的找到是哪一相繞組發(fā)生了變形故障，可以做到故障定位的效果。當(dāng)檢測到兩種甚至三種示蹤劑時，就說明多處發(fā)生了繞組變形故障。
[0040]通過定量分析檢測變壓器油中示蹤劑的含量，變壓器油樣中示蹤劑含量越高，繞組變形情況越嚴(yán)重，然后根據(jù)最終的檢測結(jié)果指導(dǎo)檢修工作。[0041]實(shí)施例1
[0042]下面將本方法應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。據(jù)統(tǒng)計，電力變壓器短路損壞事故常見繞組部位有鐵心軛部上下的部分繞組、主繞組中有調(diào)壓分接對應(yīng)的區(qū)域、換位導(dǎo)線的換位和單螺旋繞組的標(biāo)準(zhǔn)換位、螺旋繞組的引出頭、引線間。其中變壓器的鐵軛下部繞組部位，調(diào)壓分接區(qū)域及其對應(yīng)的其他繞組部位為繞組變形事故多發(fā)部位。如表1所示為1993年至2002年，上海地區(qū)的電力變壓器短路事故損壞部位統(tǒng)計情況:
[0043]表1電力變壓器短路損壞部位情況
[0044]
【權(quán)利要求】
1.基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法，其特征在于，該檢測方法的具體步驟為: 1)準(zhǔn)備階段: 11)選用幾種不同的示蹤劑，制作成不同型號的細(xì)膠管； 12)繞制好電力變壓器繞組，將細(xì)膠管固定在繞組間沿軸向方向以及與繞組線圈平行方向的空隙之間； 2)檢測階段: 21)在電力變壓器運(yùn)行過程中，定期取變壓器油樣，通過高效液相色譜分析方法對變壓器油樣進(jìn)行檢測； 22)對獲得的色譜圖進(jìn)行定性分析和定量分析，檢測變壓器油樣中示蹤劑的含量及其類型，來判斷電力變壓器繞組變形故障情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法，其特征在于，所述步驟11)中不同的示蹤劑采用異丙基苯、己基苯和正十二烷基苯；不同型號的細(xì)膠管分別應(yīng)用于電力變壓器的A、B、C三相繞組，方便故障定位分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于示蹤劑的電力變壓器繞組變形檢測方法，其特征在于，所述步驟22)中，通過定性分析判斷變壓器油樣中是否存在示蹤劑，來判斷電力變壓器繞組是否發(fā)生變形故障，若變壓油樣中存在示蹤劑，需進(jìn)一步確定示蹤劑的類型，以此來分析故障發(fā)生的位置；定量分析是檢測變壓器油中示蹤劑的含量，變壓器油樣中示蹤劑含量越高，電力變壓器繞組變形情況越嚴(yán)重。
【文檔編號】G01N30/02GK103759699SQ201410038023
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】鄭重, 馮偉, 陳利花 申請人:華北電力大學(xué)