一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置

技术领域

本发明涉及绝缘油监测技术领域，尤其涉及一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置。

背景技术

变压器作为电网的关键节点装备，其安全可靠运行水平是电网可靠性高低的重要体现，其中，绝缘油的性能对变压器的单台极限容量和运行可靠性具有决定性意义，与传统矿物绝缘油相比，酯基绝缘油属于低碳/零碳排放，现有酯基绝缘油变压器运行数据也表明该类变压器运行状态稳定、对环境友好、碳排几乎为零。

然而，酯基类绝缘油高分子量和较大的链长增强了体系的内摩檫力，使其粘度通常高于矿物绝缘油，从而导致酯基类绝缘油在强迫油循环的大型电力变压器中，由于绝缘油进行循环冷却运动，与变压器内部固体绝缘纸板等相摩擦生成静电荷，在油流作用下发生电荷分离，进而形成冲流电流，当电荷积聚达到一定的浓度可能向绝缘纸板放电，严重的会导致设备发生故障，因此，对绝缘油冲流电流的测量是评估其带电程度的重要指标，然而，目前针对绝缘油冲流电流测试大多为现场取样进行离线测试，无法准确评估当前状态下在运变压器绝缘油流带电危害程度，尤其是针对粘度较高的脂基类变压器绝缘油，此外，绝缘油运行过程中的极性产物是导致油流带电的重要因素，需要对其进行抑制处理，因此，针对上述问题，亟需提出一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，该装置包括通过绝缘管道连接的油流带电监测装置和绝缘油抑制装置，所述油流带电监测装置包括通过绝缘管道依次连接的测温控温系统、第一松弛箱和电磁屏蔽装置；其中，所述电磁屏蔽装置内设有绝缘油带电结构和绝缘油监测箱，所述绝缘油带电结构的底端通过第一联轴器垂直固定于所述绝缘油监测箱上；所述绝缘油带电结构的顶端入口处设置有第二联轴器，以通过第二联轴器与电磁屏蔽装置的顶端垂直固定连接；

所述绝缘油带电结构包括绝缘油带电箱主体，所述绝缘油带电箱主体内部两侧分别设有一电极板，所述电极板之间嵌入有绝缘层，所述绝缘层与所述电极板之间互不接触且具有预设油隙间距；

所述绝缘油监测箱内至少包括一层过滤网，所述过滤网水平固定于所述绝缘油监测箱内壁上。

在进一步的实施方案中，所述油流带电监测装置还包括与所述电磁屏蔽装置相连接的第一静电计、第二静电计、第三静电计和第四静电计；

所述第一静电计的测量单元连接绝缘油带电箱主体的所有电极板，所述第一静电计用于测量固体绝缘表面上电荷所产生的累积电流；

所述第二静电计的测量单元与所述过滤网连接，所述第二静电计用于测量经所述过滤网泄放后的绝缘油，得到冲流电流，以根据冲流电流评估绝缘油的油流带电度；

所述第三静电计的测量单元与所述第二联轴器连接，所述第三静电计用于测量第二联轴器表面的泄漏电流；

所述第四静电计的测量单元与所述第一联轴器连接，所述第四静电计用于测量第一联轴器表面的泄漏电流。

在进一步的实施方案中，所述绝缘油带电结构还包括绝缘油带电壳体，所述绝缘油带电箱主体的两侧壁与所述绝缘油带电壳体的两侧壁之间互不接触且间隔预设的空间距离；

所述绝缘油带电壳体的材料为聚四氟乙烯。

在进一步的实施方案中，所述测温控温系统通过变压器箱体出油阀与变压器箱体连接，所述变压器箱体出油阀与所述测温控温系统之间设置有第一真空循环泵；

所述测温控温系统与所述第一松弛箱之间通过第一阀门连接，所述第一松弛箱与电磁屏蔽装置之间依次设置有第二阀门、第二真空循环泵和流量计。

在进一步的实施方案中，所述第二真空循环泵，用于控制绝缘油以预设流速流入所述绝缘油带电结构；

所述流量计，用于测量流入所述绝缘油带电结构的绝缘油流速。

在进一步的实施方案中，所述第一阀门，用于控制绝缘油流入所述第一松弛箱的时间，以使带电的绝缘油充分放电；

所述第一松弛箱，用于充分泄放绝缘油中的电荷，以使流入所述绝缘油带电结构的绝缘油呈电中性。

在进一步的实施方案中，所述绝缘油抑制装置包括通过绝缘管道依次连接第二松弛箱、绝缘油吸附装置、倾析罐、滤油罐和第三真空循环泵；

所述第二松弛箱，用于对由所述绝缘油监测箱流出的绝缘油电荷进行充分放电，以使流入变压器箱体的绝缘油呈电中性；

所述绝缘油吸附装置，用于对经第二松弛箱充分放电后的绝缘油进行吸附处理。

在进一步的实施方案中，所述绝缘油吸附装置包括搅拌电机、绝缘油反应器和机械搅拌器；其中，绝缘油反应器的内部包括有吸附剂；

所述搅拌电机，用于控制所述机械搅拌器以预设的转速工作；

所述绝缘油反应器，用于在机械搅拌器的作用下，通过吸附剂对绝缘油中的极性产物进行吸附，以抑制油流带电。

在进一步的实施方案中，所述绝缘层为绝缘纸板。

在进一步的实施方案中，所述过滤网为不锈钢滤网。

本发明提供了一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，该装置包括通过绝缘管道连接的油流带电监测装置和绝缘油抑制装置，所述油流带电监测装置包括电磁屏蔽装置；电磁屏蔽装置内设有绝缘油带电结构和绝缘油监测箱，绝缘油带电结构包括绝缘油带电箱主体，绝缘油带电箱主体内部两侧分别设有一电极板，电极板之间嵌入有绝缘层，绝缘层与电极板之间互不接触且具有预设油隙间距；绝缘油监测箱内至少包括一层过滤网，过滤网水平固定于所述绝缘油监测箱内壁上。与现有技术相比，该装置针对变压器带电运行条件的绝缘油进行监测抑制，不仅能够测量绝缘油的冲流电流值，有效评估油流带电生成的电荷在固体绝缘纸板上的积累情况，而且可以对绝缘油中的极性产物进行吸附抑制，具有硬件成本低、适用范围广的优点，可大规模生产。

附图说明

图1是本发明实施例提供的现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置结构图；

图2是本发明实施例提供的油流带电监测装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电磁屏蔽装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的绝缘油抑制装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的在流速为0.5L/min、温度为60℃下，绝缘油的冲流电流变化趋势曲线图；

图6是本发明实施例提供的在不同流速条件、温度为60℃下，绝缘油的冲流电流变化趋势曲线图；

图7是本发明实施例提供的绝缘油抑制装置中的油酸值变化趋势曲线图；

图8是本发明实施例提供的绝缘油抑制装置中的油水分变化趋势曲线图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

参考图1，本发明实施例提供了一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，如图1所示，该装置包括通过绝缘管道连接的油流带电监测装置101和绝缘油抑制装置102，如图2所示，所述油流带电监测装置101包括第一真空循环泵3、测温控温系统4、第一阀门5、第一松弛箱6、第二阀门7、第二真空循环泵8、流量计9、电磁屏蔽装置10；其中，变压器箱体与绝缘管道1相连，所述测温控温系统4通过变压器箱体出油阀2与变压器箱体连接，所述测温控温系统4、所述第一阀门5、所述第一松弛箱6、所述第二阀门7和电磁屏蔽装置10通过绝缘管道依次连接，所述第一真空循环泵3设置在所述变压器箱体出油阀2与所述测温控温系统4之间的绝缘管道上，所述第二真空循环泵8设置在第二阀门7与电磁屏蔽装置10之间的绝缘管道上，所述流量计9设置在所述第二真空循环泵8与电磁屏蔽装置10之间的绝缘管道上，在本实施例中，所述第一阀门5用于控制绝缘油流入所述第一松弛箱6的时间，以使带电的绝缘油充分放电；所述第一松弛箱6用于充分泄放绝缘油中的电荷，以使流入所述绝缘油带电结构11的绝缘油呈电中性；所述第二真空循环泵8用于控制绝缘油以预设流速流入所述绝缘油带电结构11；所述流量计9用于测量流入所述绝缘油带电结构11的绝缘油流速。

在本实施例中，如图2、3所示，所述电磁屏蔽装置10内设有绝缘油带电结构11和绝缘油监测箱21，所述绝缘油带电结构11的底端通过出口联轴器20垂直固定于所述绝缘油监测箱21上；所述绝缘油带电结构11的顶端入口处设置有入口联轴器16，以通过入口联轴器16与电磁屏蔽装置10的顶端垂直固定连接。

如图3所示，所述绝缘油带电结构11包括绝缘油带电箱主体17和绝缘油带电壳体，所述绝缘油带电箱主体17的两侧壁与所述绝缘油带电壳体的两侧壁之间互不接触且间隔预设的空间距离，在本实施例中，所述绝缘油带电壳体的材料优先选取聚四氟乙烯，为保证上述测量的准确性，本实施例将电磁屏蔽装置10设置为金属电磁屏蔽箱；所述绝缘油带电箱主体17内部两侧分别设有一电极板18，所述电极板18之间嵌入有绝缘层19，所述绝缘层19与所述电极板之间互不接触且具有预设油隙间距，其中，所述电极板为不锈钢电极板，所述绝缘层优选选取为绝缘纸板。

所述绝缘油监测箱21内至少包括一层过滤网22，所述过滤网22水平固定于所述绝缘油监测箱内壁上，其中，所述过滤网优先选取为不锈钢滤网。

在本实施例中，所述油流带电监测装置还包括与所述电磁屏蔽装置10相连接的第一静电计12、第二静电计13、第三静电计14和第四静电计15；其中，所述第一静电计12的测量单元连接绝缘油带电箱主体的所有电极板，所述第一静电计12用于测量固体绝缘表面上电荷所产生的累积电流；所述第二静电计13的测量单元与所述过滤网22连接，所述第二静电计13用于测量经所述过滤网泄放后的绝缘油，得到冲流电流，以根据冲流电流评估绝缘油的油流带电度；所述第三静电计14的测量单元与所述入口联轴器16连接，所述第三静电计14用于测量第二联轴器表面的泄漏电流；所述第四静电计15的测量单元与所述出口联轴器20连接，所述第四静电计15用于测量第一联轴器表面的泄漏电流。

具体地，本实施例在第一真空循环泵3的作用下，将绝缘油从变压器箱体中引出并流入测温控温系统4，以通过测温控温系统4对循环的绝缘油进行温控，本实施例优先将温控范围设置为60～90℃，此后，为了保证流入电磁屏蔽装置的绝缘油呈电中性，本实施例在第一松弛箱6内装置不锈钢滤网，以保证绝缘油中的电荷在流入电磁屏蔽装置前充分泄放掉，为了控制流入时间，本实施例通过第一阀门5控制绝缘油流过第一松弛箱6的时间，以便更好地对带电绝缘油进行放电，然后在第二真空循环泵8的作用下，控制绝缘油流入电磁屏蔽装置10中，同时在绝缘油由第一松弛箱6流入电磁屏蔽装置10路径中，本实施例通过流量计9测量绝缘油流入电磁屏蔽装置10的绝缘油流速，以控制绝缘油按照一定流速进入电磁屏蔽装置10的绝缘油带电结构11中，在流入绝缘油带电结构11后，本实施例利用第三静电计14与第四静电计15分别测量绝缘油带电结构11入口处的不锈钢联轴器16与出口处的不锈钢联轴器20处的表面泄露电流。

在本实施例中，由PTFE材料制成的矩形绝缘油带电壳体通过不锈钢联轴器垂直固定于电磁屏蔽装置的顶部，绝缘油带电箱主体内部两侧覆盖两个不锈钢电极板，中间嵌入PTFE框架的绝缘纸板，并与两侧不锈钢电极板保持油隙间距，不锈钢元件通过PTFE法兰联轴器与回路的其余部分绝缘，在油流作用下，进入绝缘油带电结构11的绝缘油与绝缘纸板摩擦接触，发生电荷分离，通过将不锈钢电极板18与第一静电计12连接，通过第一静电计12测量固体绝缘表面上电荷所产生的累积电流，以评估油流带电对固体绝缘材料表面电荷积累的影响，由于从绝缘油带电结构11流过的绝缘油带有大量电荷，随后流入绝缘油监测箱21，由绝缘油流携带的电荷通过测量箱内的不锈钢滤网释放电荷，将不锈钢滤网引线与静电计连接，可测量合成酯绝缘油的油流带电冲流电流，即，油中电荷经绝缘油监测箱21内的不锈钢滤网22泄放，被与绝缘油监测箱21相连的第二静电计13测量得到冲流电流，以评估在运变压器的合成酯绝缘油的油流带电度，本实施例根据静电计的测量结果来控制绝缘油中的电荷，及时采取电荷防护措施，以减少油流带电带来的潜在风险。

在本实施例中，如图4所示，所述绝缘油抑制装置102包括通过绝缘管道依次连接第二松弛箱24、绝缘油吸附装置、倾析罐28、滤油罐29、第三真空循环泵30和变压器箱体进油阀31；其中，所述第二松弛箱24用于对由所述绝缘油监测箱21流出的绝缘油电荷进行充分放电，以使流入变压器箱体的绝缘油呈电中性；所述绝缘油吸附装置用于对经第二松弛箱24充分放电后的绝缘油进行吸附处理；倾析罐的主要作用是将绝缘油与吸附进行固液分离处理，确保能够分离吸附剂与脱氯试剂，之后绝缘油流入滤油罐，滤油罐内的滤膜能够阻隔少量通过倾析罐的固体试剂，在通过真空循环泵，绝缘油流回至变压器箱体。

在本实施例中，所述绝缘油吸附装置包括搅拌电机25、绝缘油反应器26和机械搅拌器27；其中，绝缘油反应器的内部包括有吸附剂；其中，所述搅拌电机25用于控制所述机械搅拌器以预设的转速工作；所述绝缘油反应器26用于在机械搅拌器的作用下，通过吸附剂对绝缘油中的极性产物进行吸附，以抑制油流带电。

具体地，经油流带电监测装置101流出的带有大量电荷的绝缘油进入绝缘油抑制装置102后，首先是流入第二松弛箱24，通过第二松弛箱24对绝缘油进行充分放电，以保证油中的电荷在重回变压器箱体前充分泄放掉，可在一定程度上避免在运变压器箱体内绝缘油的油流带电问题，绝缘油在经第二松弛箱24放电后通过流入绝缘油反应器26，绝缘油反应器26内可装置一定量的物理吸附剂，在搅拌电机25的作用下，机械搅拌器27以预设的转速工作，使绝缘油反应器26内部的物理吸附剂与绝缘油充分接触，对绝缘油进行吸附处理，经物理吸附处理后的绝缘油进入倾析罐28，倾析罐28能够实现对绝缘油与吸附剂进行固液分离，确保能够分离吸附剂，之后绝缘油流入滤油罐29，滤油罐29内的滤膜能够阻隔少量通过倾析罐的固体试剂，本实施例在变压器箱体底部安装第三真空循环泵30，通过变压器箱体进油阀31控制绝缘油流速，进一步避免回流箱体的绝缘油发生因循环流速过快而发生油流带电，可保证变压器的正常运行工况。

本发明实施例对实验室内130℃加速热老化20天的合成酯绝缘油(500L)的冲流电流进行测试，并通过过滤与物理吸附的循环净化处理方式，进一步改善油流带电程度，本实施例采用的物理吸附剂为活性白土，循环绝缘油的温控为60℃，真空泵流速为0.5L/min，由图5可知，在恒定流速下，合成酯绝缘油的冲流电流曲线随时间呈下降趋势，且10小时后冲流电流变化趋势已趋于平缓；由图6可知，当系统流速增大时，合成酯绝缘油的冲流电流测量曲线整体增加，但经过40小时循环净化处理后，所有流速下的冲流电流值均趋于相同数值，表明净化循环处理后油流带电能够被很好抑制，同时图7、图8也表明在上述条件下，合成酯绝缘油在循环处理过程中，油酸值、水分均呈下降趋势，表明油中极性物质是影响冲流电流变化的重要因素，通过过滤与吸附处理能够有效抑制油流带电，因此，采用本发明实施例提供的绝缘油监测抑制装置，不仅能够有效测量合成酯绝缘油的冲流电流值，而且可以通过对合成酯绝缘油中的极性产物进行吸附，抑制油流带电故障的发生。

通过上述测试可知，本发明实施例提供的现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，不仅能够获得反应绝缘油油流带电危害程度的冲流电流值，而且能有效评估油流带电生成的电荷在固体绝缘纸板上的积累情况，此外，采用本发明实施例提出的装置后，不仅可以对在运变压器合成酯绝缘油进行油流带电抑制处理，而且在抑制过程中获得油流带电特性，能够为实现现场在运变压器合成酯绝缘油净化再生处理与评估合成酯绝缘油油流带电危害程度提供数据支撑，从而能够根据相应的数据采取有效的解决方案。

本发明实施例提供了一种现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，该装置包括通过绝缘管道连接的油流带电监测装置和绝缘油抑制装置，油流带电监测装置包括内部设有绝缘油带电结构和绝缘油监测箱的电磁屏蔽装置，绝缘油带电结构包括绝缘油带电箱主体，绝缘油带电箱主体内部两侧分别设有一电极板，电极板之间嵌入有绝缘层，绝缘层与所述电极板之间互不接触且具有预设油隙间距；绝缘油监测箱内至少包括一层过滤网，所述过滤网水平固定于所述绝缘油监测箱内壁上。与现有技术相比，本实施例不仅提出的现场变压器合成酯绝缘油流带电监测抑制装置，不仅能够高效、准确地评估当前状态下在运变压器绝缘油流带电度，而且可以对绝缘油运行过程中的极性产物进行抑制处理，降低了抑制油流带电故障发生风险，具有结构简单、条件温和、易于操作、硬件成本费用低等优点。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。