專利名稱：電力變壓器壽命的判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壽命測試、判定方法，特別涉及一種用于電工技術(shù)領(lǐng)域 的電力變壓器的壽命測試、判定方法。
背景技術(shù)：
電力變壓器是電力系統(tǒng)中一個非常重要的設(shè)備。它體積龐大，造價昂貴 而且它對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)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(cè)電壓水平高，而且承受系統(tǒng)及大氣過電壓的作 用。在低壓側(cè)電流水平高，繞組的發(fā)熱嚴(yán)重。變壓器內(nèi)部的絕緣就靠包裹在 導(dǎo)體周圍的電纜紙及用紙層壓成的紙制品(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(xué)作用而逐漸 失去其機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度的現(xiàn)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(qiáng)大的短路電流電動力的效應(yīng)及熱效 應(yīng)。在變壓器中最薄弱的環(huán)節(jié)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(yùn)行后要定期對變壓器進(jìn)行絕緣預(yù)防性試驗(yàn)。比如測量吸 收比(大型變壓器測量極化指數(shù))、測量絕緣電阻、泄露電流試驗(yàn)、測量介質(zhì) 損耗角正切值、交流耐壓試驗(yàn)、變壓器油中溶解氣體的色譜分析、絕緣油試 驗(yàn)、直流電阻的測量、電壓比試驗(yàn)、變壓器極性及連接組的測定、短路特性 試驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)全部是測定變壓器的運(yùn)行性能及絕緣能力。但是絕緣性能的 試驗(yàn)無法對變壓器的壽命作出評估。只按照電氣強(qiáng)度并不能判斷絕緣的老化 程度。因?yàn)榻^緣材料失去機(jī)械強(qiáng)度、變得干燥脆弱時電氣強(qiáng)度依然很高。但是在變壓器運(yùn)行時若受振動及短路電流產(chǎn)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(shù)的測量來了解變壓器的壽命。而估計(jì) 變壓器的壽命對變壓器的運(yùn)行具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)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(fā)明的技術(shù)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于蓋子面板的法蘭 結(jié)構(gòu)，將鏤空的籃子懸掛在法蘭結(jié)構(gòu)上，鏤空籃子為圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部直徑 為250毫米，深度為200毫米，將一巻包裹變壓器繞組導(dǎo)體的電纜紙放入鏤 空的籃子里， 一般放500克到1000克電纜紙(該電纜紙即為包裹導(dǎo)體的電纜 紙)在籃子里，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，用于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(yàn)將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶解， 然后放入聚合度測試儀器中測出電纜紙的聚合度數(shù)值；
4) 變壓器的壽命判斷當(dāng)變壓器中取出的電纜紙聚合度低于300時，變
壓器的壽命判為終結(jié)，當(dāng)變壓器受到短路沖擊后立即對電纜紙做試驗(yàn)，如果 電纜紙的聚合度己降低到500就要對變壓器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結(jié)。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)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(yùn)行時在線檢査變壓器的壽命，不需要專門停機(jī)。當(dāng) 然也可以停機(jī)檢查。而且能夠很有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的壽命，對變壓器無損害。


圖1是本發(fā)明電力變壓器壽命的判定方法中使用的鏤空的籃子結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明電力變壓器壽命的判定方法聚合度和變壓器的壽命數(shù)軸圖。
具體實(shí)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于蓋子面板的法 蘭結(jié)構(gòu)，將一個如圖1所示的鏤空的籃子懸掛在法蘭結(jié)構(gòu)上。鏤空籃子的內(nèi)
部直徑為250毫米，深度為200毫米，將一巻包裹變壓器繞組導(dǎo)體的電纜紙 放入鏤空的籃子里， 一般放500克到1000克電纜紙?jiān)诨@子里，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(yàn)。
(3) 電纜紙的聚合度試驗(yàn)將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶 解，然后放入聚合度測試器中測出電纜紙的聚合度數(shù)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 電纜紙的聚合度低于300。當(dāng)變壓器中取出的電纜紙聚合度低于300時，變壓器的壽命判為終結(jié)，不能再用了。當(dāng)變壓器受到短路沖擊后立即對電纜紙做
試驗(yàn)，如果電纜紙的聚合度已降低到500就要對變壓器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果 電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結(jié)，不能再用了。
方法根據(jù)變壓器的絕緣老化主要由于溫度、濕度、氧氣和油中溶解的 某些分解物所引起的化學(xué)反應(yīng)造成的。但絕緣老化速度又主要決定于溫度。 運(yùn)行時絕緣的工作溫度越高化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(huán)節(jié)。當(dāng)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。這里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(yùn)行時在線檢査變壓器的壽命，不需要 專門停機(jī)。當(dāng)然也可以停機(jī)檢査。而且能夠很有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的壽命?？?以得到如圖2所示的聚合度和變壓器的壽命關(guān)系曲線圖。
對變壓器中的電纜紙做試驗(yàn)新的變壓器中所用的電纜紙的聚合度為
1200-1400。當(dāng)變壓器在100度-13(TC干燥2周后聚合度就降低為200-300， 這時電纜紙只要用手一戳就爛了。在材料的試驗(yàn)機(jī)上做試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)包裹變壓 器繞組的電纜紙?jiān)谛碌臅r候其抗張強(qiáng)度可達(dá)10kN/m，而當(dāng)聚合度為300時其 抗張強(qiáng)度只有2kN/m。但是紙的耐電壓強(qiáng)度依然為9kV/mm，與新紙的耐壓強(qiáng) 度相同，滿足國標(biāo)要求，耐壓強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目測試都是合 格的。220kV變壓器依然可以耐受950kV雷電沖擊耐受電壓，500kV變壓器可 以耐受1550 kV雷電沖擊耐受電壓。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(yùn)行的。因?yàn)橐坏?20kV、 18MV.A變壓器在端口處發(fā)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(dāng)在正常干燥條件(即干燥時為無氧，20Pa的壓力下，溫度為低于125 °C)及時間后變壓器中的電纜紙的聚合度為1000-1100。在變壓器正常運(yùn)行5 年后聚合度變?yōu)?00-900。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(shù)也是合格。沒有一項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)不合格。因此用聚合度可 以來發(fā)現(xiàn)及表征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(huán)節(jié)是電纜紙。電纜紙老化的原因是電老化、 熱老化、電化學(xué)老化。但是在變壓器中當(dāng)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(guī)定 的變壓器的運(yùn)行條件下，在導(dǎo)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(dǎo)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(guī)則。因此完全可以用頂層油溫來代 替導(dǎo)體周圍的溫度。因此處于頂層油溫的電纜紙與導(dǎo)體周圍的電纜紙運(yùn)行條 件就相同。就可以用處于頂層的電纜紙的狀態(tài)來說明或者代替處于導(dǎo)體周圍 的電纜紙的狀態(tài)。
權(quán)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于蓋子面板的法蘭結(jié)構(gòu)，將鏤空的籃子懸掛在法蘭結(jié)構(gòu)上，鏤空籃子為圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部直徑為250毫米，深度為200毫米，將一卷包裹變壓器繞組導(dǎo)體的電纜紙放入鏤空的籃子里，一般放500克到1000克電纜紙?jiān)诨@子里，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，用于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(yàn)將從變壓器中取出的電纜紙泡在水中充分溶解，然后放入聚合度測試器中測出電纜紙的聚合度數(shù)值；4)變壓器的壽命判斷當(dāng)變壓器中取出的電纜紙聚合度低于300時，變壓器的壽命判為終結(jié)，當(dāng)變壓器受到短路沖擊后立即對電纜紙做試驗(yàn)，如果電纜紙的聚合度已降低到500就要對變壓器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果電纜紙的聚合度到300則該變壓器壽命就終結(jié)。
全文摘要
本發(fā)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?？梢苑奖愕囟铱梢栽谧儔浩髡＿\(yùn)行時在線檢查變壓器的壽命，不需要專門停機(jī)。也可以停機(jī)檢查。而且能夠很有效地發(fā)現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者張群耀, 李衛(wèi)偉, 淡淑恒 申請人:上海電力學(xué)院