[发明专利]快速压力上升检测与管理系统

说明书

本发明提供了一种快速压力上升检测和管理系统，所述快速压力上升检测和管理系统检测变压器中的内部压力变化。所述快速压力上升检测和管理系统与附接到所述变压器的罐上的一个或多个压力传感器通信并且测量所述压力随时间变化的速率。所述快速压力上升检测和管理系统随后将所述压力变化速率与一组参数进行比较，以确定所述压力变化是需要所述变压器脱机的内部故障还是将被忽略的外部故障。所述快速压力上升检测和管理系统可以是独立装置或者可与其他监测/控制装备一起工作，以扩展其感测和管理能力。

技术领域

本专利申请涉及检测和管理快速压力上升，并且具体地讲，涉及检测和管理变压器中的快速压力上升。

背景技术

任何电网系统的主要组成部分都是变压器。变压器对电网系统而言至关重要，并且更换费用昂贵。因此，公用事业公司和电力公司高度优先保护变压器，使其免受可能导致损坏或故障的内外事件影响。一个这样的事件是内部电弧，在油浸式变压器中，内部电弧可立即蒸发周围的油。油蒸发可导致高气压，这可使罐破裂。

为了防止或尽量减少内部电弧引起的损坏，必须监测和检测气压的快速变化。当检测到快速气压变化时，必须使变压器脱机（即，必须关闭变压器）。然而，变压器的外部故障（例如，传输线故障或地磁感应电流）可也由于绕组发热的增加而导致罐内发生压力上升。由于外部故障而导致变压器脱机是不期望的。

为了区分内部故障和外部故障，应采用测量时间和压力强度变化的系统。这些变化的测量至关重要，因为快速压力上升系统可安装在冷却油上方或冷却油本身的气体空间中。导致压力变化的事件在油空间中相对于气体空间中具有更大的影响。由于气体比油更可压缩，因此气体空间弱化了压力变化的强度。因此，气体空间中快速压力上升检测系统的响应必须更快，以补偿这种传递强度的变化。使用快速压力上升检测装置需要克服的重大技术挑战是对将导致进一步损坏的事件作出反应，而不对任何外来刺激作出反应并且避免不必要地使变压器脱机。不必要地使变压器脱机存在问题，因为公用事业公司必须在变压器脱机时随时部署维修人员。

历史上已经使用机械快速压力上升继电器（“RPRR”）（例如，美国专利No. 4,074,096）作为油浸式电力变压器的保护方案。这些装置可使用波纹管或其他敏感的机械元件来感测压力变化的速率，然后致动用于使变压器脱机的开关。美国专利No. 4,074,096描述的机械RPRR的响应曲线在图1中示出。这些曲线的主要特征如下：(1)对于任何小于0.22psi/秒的压力变化，继电器不得使变压器脱机；(2)安装在变压器的气体空间中的继电器以10psi/秒的压力速率操作的时间为0.178秒；并且(3)对于安装在冷却油中的继电器，以10psi/秒的压力速率操作继电器的时间为0.267秒。值得注意的是，在机械RPRR中，这些对压力变化的响应是固定的。

由于油浸式变压器的外部故障引起的实际压力上升速率取决于许多不同因素（例如，变压器设计、电阻抗、变压器位置，等等）。因此，期望快速压力上升检测系统能够在系统安装后调节RPRR的灵敏度水平或响应。

以这种方式，美国专利No. 4,823,224结合了模拟快速压力上升电路，用于使用离散电子部件和机电继电器来检测压力变化，以使变压器脱机。这种模拟快速压力上升电路允许调节RPRR的响应。因此，这种模拟快速压力上升电路可在其安装后调节其灵敏度水平，以具有与此前安装的继电器相同的响应。美国专利No. 4,823,224描述的响应曲线的范围与图1所示的美国专利No. 4,074,096此前公开的两组曲线相匹配。

来自美国专利No. 4,074,096的图1的响应曲线在美国专利No. 4,823,224中得到了进一步说明，其遵循以下等式：

t = -T(ln [1 - ((dp Max) / (dp/dt))])

其中：‘T’是时间延迟电路的时间常数；

‘dp Max’是将不会导致继电器操作的最大压力变化速率（在这种情况下为0.22psi/sec）；