变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法与流程

本发明实施例涉及变压器绝缘油性能监测技术领域，尤其涉及一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法。

背景技术

变压器绝缘油性能的好坏直接关系到变压器的安全运行和使用寿命。变压器绝缘油中微量水分含量是影响油品绝缘强度的主要因素之一。通过检测变压器绝缘油中的水分含量，不仅可以防止变压器绝缘油绝缘强度降低至危险水平，还可以对变压器整体绝缘状况进行评估。

目前，我国电力行业检测变压器绝缘油中水分含量主要采用库仑法和色谱法。这些方法都需要采集一定量的油品，然后在实验室中进行检测。在采集和运输过程中可能引起油中水分含量的变化，从而造成测量结果与实际状态不一致。库仑法还存在化学试剂污染，需要定期更换试剂等问题。近年来，对变压器油中水分含量在线监测的研究受到日益重视，也成为变压器油中水分含量监测发展的必然趋势。通过在线监测，可以随时知道油中水分含量的变化，及时预警，省时省力。

技术实现要素：

针对在线监测的研究问题，本发明实施例提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法。

一方面，本发明实施例提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置，包括：振荡频率计数器、油样恒温检测腔及晶振；所述晶振，表面涂有亲水涂层，安装在所述油样恒温检测腔内，用于产生振荡频率并传送到所述振荡频率计数器；所述油样恒温检测腔，内部安装有所述晶振，用于盛装变压器绝缘油；所述振荡频率计数器，与所述晶振连接，用于记录晶振产生的振荡频率，根据所述晶振产生的振荡频率的变化获取变压器绝缘油水分含量。本发明提供的变压器绝缘油水分含量在线监测装置能够与变压器油中溶解气体在线监测装置串联使用，也可单独使用。上述变压器绝缘油水分含量在线监测装置可在变压器带电情况下安装，操作方便，对于诊断变压器受潮故障，指导状态检修工作的开展具有十分重要的意义。

另一方面，本发明实施例提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测方法，所述方法由上述变压器绝缘油水分含量在线监测装置实现，包括：将变压器绝缘油注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率；采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率；根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

本发明实施例提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法，通过在油样恒温检测腔中设置晶振，然后采用振荡频率计数器计算晶振的频率差，最后通过油泵从变压器中采集油样，可以快速、方便、准确的在线监测变压器绝缘油中水分的含量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图；

图2是本发明第二实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图；

图3是本发明第三实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图；

图4是本发明第四实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图；

图5是本发明第五实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图；

图6是本发明第六实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图；

图7是本发明第七实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图；

图8是本发明第八实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图；

图9是本发明第九实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图；

图10是本发明第十实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种变压器绝缘油水分含量在线监测装置及方法。参见图1，图1是本发明第一实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图，包括：

振荡频率计数器101、油样恒温检测腔102、晶振103及导线104；

所述晶振103(在另一实施例中，晶振103为石英晶振)，表面涂有亲水涂层，安装在所述油样恒温检测腔102内，用于产生振荡频率并传送到所述振荡频率计数器101；

所述油样恒温检测腔102，内部安装有所述晶振103，用于盛装变压器绝缘油；

所述振荡频率计数器101(在另一实施例中，振荡频率计数器101为ttl振荡频率计数器)，通过导线104与所述晶振103连接，用于记录晶振103产生的振荡频率，根据所述晶振103产生的振荡频率的变化获取变压器绝缘油水分含量。

本发明第二实施例在第一实施例的基础上，添加了前置管道，参见图2，图2是本发明第二实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图，包括：

前置管道201、晶振202(在另一实施例中，晶振202可以为at切双面被聚酰亚胺的石英晶体谐振片)、导线203、油样恒温检测腔204及振荡频率计数器205。

前置管道201与油样恒温检测腔204连接，用于输送变压器绝缘油并确保所述变压器绝缘油的温度恒定。除了前置管道201外的其他装置的连接与功能均与第一实施例中相同，在此不再赘述。

本发明第三实施例在第二实施例的基础上，添加了油样恒温检测器，参见图3，图3是本发明第三实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图，包括：

油样恒温检测器301、晶振302、油样恒温检测腔303、振荡频率计数器304、前置管道305及导线306。

油样恒温检测器301安装在前置管道305上，所述油样恒温检测器301用于检测变压器绝缘油的温度。除了油样恒温检测器301外的其他装置的连接与功能均与第二实施例中相同，在此不再赘述。

本发明第四实施例在第三实施例的基础上，在前置管道上添加了阀门，参见图4，图4是本发明第四实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图，包括：

阀门401、前置管道402、油样恒温检测器403、晶振404、油样恒温检测腔405、振荡频率计数器406及导线407。

阀门401安装在前置管道402上，所述阀门401用于控制变压器绝缘油进入所述前置管道402。其他装置的连接与功能均与第三实施例中相同，在此不再赘述。

本发明第五实施例在第四实施例的基础上，在前置管道上添加了外循环回路，参见图5，图5是本发明第五实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测装置结构示意图，包括：

外循环回路501、阀门502、前置管道503、油样恒温检测器504、油样恒温检测腔505、晶振506、导线507、振荡频率计数器508、油泵509、变压器510及变压器绝缘油流向指示箭头511。

所述前置管道503与外循环回路501连接，所述外循环回路501上装有油泵509，变压器绝缘油通过油泵509从变压器510中泵入所述外循环回路501中，阀门502开启，变压器绝缘油通过所述外循环回路501输入所述前置管道503中。变压器绝缘油流向指示箭头511指示了变压器绝缘油的流动方向。其他装置的连接与功能均与第四实施例中相同，在此不再赘述。

参见图6，图6是本发明第六实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图，所述方法由第一实施例中的装置实现，包括：

s601：将变压器绝缘油(在另一实施例中，所述变压器绝缘油可以为220kv变压器色谱油)注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率。

s602：采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率。

s603：根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

所述质量算法具体为sauerbrey方程，sauerbrey方程的表达式如下：

公式(1)中，f0是晶振原始谐振频率(单位为hz),δf为晶振的频率变化量(单位为hz),δm为晶振质量变化(单位为g/cm²),此处质量变化δm表示变压器绝缘油中水分的质量，a是晶振有效面积(即电极面积，单位为cm²),ρ是晶振的密度，μ是晶振剪切弹性模量。

参见图7，图7是本发明第七实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图，所述方法由第二实施例中的装置实现，包括：

s701：将变压器绝缘油注入所述前置管道，并确保变压器绝缘油在所述前置管道内温度恒定。

s702：将温度恒定的变压器绝缘油注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率。

s703：采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率。

s704：根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

参见图8，图8是本发明第八实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图，所述方法由第三实施例中的装置实现，包括：

s801：将变压器绝缘油注入所述前置管道，通过所述油样恒温检测器检测所述前置管道中的变压器绝缘油的温度，确保变压器绝缘油在所述前置管道内温度恒定。

s802：将温度恒定的变压器绝缘油注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率。

s803：采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率。

s804：根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

参见图9，图9是本发明第九实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图，所述方法由第四实施例中的装置实现，包括：

s901：通过控制所述阀门的开关，将变压器绝缘油注入所述前置管道，通过所述油样恒温检测器检测所述前置管道中的变压器绝缘油的温度，确保变压器绝缘油在所述前置管道内温度恒定。

s902：将温度恒定的变压器绝缘油注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率。

s903：采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率。

s904：根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

参见图10，图10是本发明第十实施例中变压器绝缘油水分含量在线监测方法流程图，所述方法由第五实施例中的装置实现，包括：

s1001：所述油泵将变压器绝缘油从变压器中泵至所述外循环回路中，所述阀门开启，将变压器绝缘油注入所述前置管道，通过所述油样恒温检测器检测所述前置管道中的变压器绝缘油的温度，确保变压器绝缘油在所述前置管道内温度恒定。

s1002：将温度恒定的变压器绝缘油注入所述油样恒温检测腔，根据所述振荡频率计数器记录所述晶振的初始频率。

s1003：采用所述振荡频率计数器，记录水分吸附平衡状态后的晶振的频率。

s1004：根据所述初始频率及水分吸附平衡状态后的晶振的频率，采用质量算法计算并得到变压器绝缘油水分含量。

本发明第十一实施例在第十实施例的基础上，引入了各个参数的具体数值，包括：

将at切单面被聚酰亚胺的石英晶体谐振片装入油样恒温检测腔中，并通过导线与ttl振荡频率计数器连接。

在某500kv变压器上安装一条外循环回路，开启油泵循环10分钟后，打开油样恒温检测器前置阀门，往油样恒温检测器前段管道中定量注入5立方厘米的油样。3分钟后，待测变压器油温度恒定，再次打开油样恒温检测器前置阀门，往油样恒温检测器前段管道中定量注入5立方厘米的油样，之前已恒温的待测变压器则注入油样恒温检测腔中。

记录油样注入后初始状态石英晶体谐振片的频率f1，2分钟后记录水分吸附平衡状态石英晶体谐振片的频率f2，由频率变化δf(δf＝f1-f2)根据sauerbrey方程计算出试验前后石英晶体谐振片质量的变化，即所注入油样中水分的质量，从而计算出变压器油中水分的含量为7mg/l。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。