[发明专利]用于测量在含有油的电气设备中的热点温度的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及电气设备的领域，并且更具体地但不是排他性地涉及含有油的电气设备比如电源变压器的领域。

本发明涉及用于测量在预定和可变化工作条件下操作的电气设备中的热点温度的方法和装置。这种方法还可以用于检验正在市售的特定设备的质量并估计其寿命。

现有技术的描述

包括电磁组件的电气设备的温度变化取决于若干因素，所述电磁组件置于容纳有油的箱中。首先，这种变化归因于电磁组件的铜线圈中的热损耗I²R(I是通往线圈中的电流负荷或强度，而R是线圈的电阻)，以及在铁金属片中的损耗。因此温度作为所述设备需要的电流负荷或强度的函数而变化。其次，所述变化可以归因于吸气口的关闭和箱的鼓风机的关闭。最后，箱内部的温度可以作为外部条件比如设备的地理位置(在加热的建筑物内部或外部)以及气候条件(外部温度、风、白天/黑夜)的函数而变化。

然而，温度在整个箱中是不均匀的。在装置的箱中的上部存在的油通常是比底部的温度更温暖。这是归因于油通过使其流过线圈而被加热，并且随后通过自然的对流力而升高到箱的上部的事实。

所述热点是在变压器工作期间箱中达到最热温度的点。这个温度必需不超过包括在约120℃和160℃之间的最大值，并且这是为了避免在油中形成气泡和/或用作绝缘材料的纸张过早老化。这个最大值取决于所用的纸张的类型和其含湿量。

箱内通常发现有热点，并且箱内热点以近似方式处于电磁组件上部的三分之二处并且线圈内的三分之一处，但是其精确的位置和其量值从一个设备至另一个设备可以有相当大不同，这取决于制造商的设计，特别是在过负荷条件(即，高于正常的负荷)下。

人们可以通过使用软件和某些工作参数的知识如电流、油在箱的上部和下部的温度、用于线圈的铜的平均温度、外部温度等来计算热点的近似温度。但是这种计算通常是不精确并且不可靠的，尤其是对于详细概念不熟知的变压器。对于某些类型的设备和工作条件，热点的“计算温度”可能明显不同于“实际温度”。

迄今为止，将其它的下列技术用于确定热点的实际温度：

1)使用热电偶，这导致电流连接问题；

2)使用光纤，这导致热点和介电强度的局域化的问题；以及

3)使用分散在油中的化学示踪剂，这在高于给定温度下形成气泡。

使用上述的技术1)和2)的主要限制之一在于：必需预先知道热点的精确位置以及如果热点在未预期到的位置上出现则不能检测的可能性。另一个缺点在于这些技术涉及测量探针的使用，以及在于所述探针的安装必需在变压器的制造过程中或在其大修期间进行。所述的探针还可以影响变压器的介电强度性质。美国专利US 4,140,999描述了测量探针的一个实例。

上述在第3)点提及的化学示踪剂的使用在M.DUVAL等的科技出版物(关于电绝缘的IEEE论文集(IEEE Transactions on Electrical Insulation)，EI-17卷，5期，1982年10月)中有描述。

M.DUVAL等描述了化学示踪剂在电源变压器中的使用，所述化学示踪剂包括有机发泡剂，比如2，2’-偶氮二(异-丁腈)、偶氮二环己烷、对-甲苯磺酰肼、4，4’-氧双(苯)磺酰肼或二苯砜-3，3’-二磺酰肼。

此技术主要被开发为用于评价热点的相对于计算软件给出的温度的实际温度的研究工具。但是，它在工作变压器上使用时是不实际的。实际上，如从现有技术的图1(参见由M.DUVAL等的上述文献中的图4)所示，变压器(1)必需在防护箱(5)和变压器铁心(7)之间安装有量筒(3)，并且这是为了取出通过化学示踪剂在油中形成的气体并且测量所产生的量，以评价热点。而且，这是其毋庸置疑的主要缺点，所使用的化学示踪剂以细粉末的形式分散在油中。如果它们在加热测试之后没有通过过滤快速被移除，则它们可能随着时间而沉降在变压器的隔离部件上并且影响其介电强度性质。

除不正常负荷缺陷比如形成弓形和电晕放电之外，温度升高是使电压器寿命降低的因素之一，原因在于这增加了纸绝缘材料的老化。

知晓热点的实际温度对于使变压器在最接近其极限但仍保持安全的同时是必须的。而且，这种知晓可以识别不合格(non conforming)变压器并且估计它们的近似寿命。

发明概述

本发明涉及一种根据电气设备的不同工作条件建立在所述设备中所容纳的油的热点温度T_PC*的方法。所述方法包括：