一种海上变压器呼吸器过滤性能评估方法与流程

1.本发明属于高压电力设备性能评估领域，更具体地，涉及一种海上变压器呼吸器过滤性能评估方法。


背景技术：

2.社会飞速发展的同时带来了能源危机、环境破坏等问题，新能源的开发利用是国家可持续发展战略的重中之重，其中海洋能发电凭借可再生、形式多样、清洁环保等优点成为研究热点。作为海洋发电站的核心装置，海上变压器将发出的电能升压后运输，以降低损耗、提高效率。海上变压器价格昂贵且维修的难度与成本均大大超过陆地变压器，因此提高其运行可靠性具有重大意义。
3.呼吸器主要用于维持变压器油箱内外气压平衡，能够清除吸入空气中的微粒和水分，以保证变压器稳定运行。海上平台湿度高、盐雾大的运行环境对海上变压器呼吸器过滤性能提出了更高的要求。若呼吸器过滤性能较差，空气中的杂质和水分不断进入变压器内部，会加速绝缘老化甚至引起击穿。因此急需一种海上变压器呼吸器过滤性能评估方法，为海上变压器呼吸器的选择提供依据，提高运行的安全性和可靠性。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种海上变压器呼吸器过滤性能评估方法，可以判断高湿度、高盐密环境下海上变压器呼吸器过滤性能的优劣，并为海上变压器呼吸器的选择提供依据，避免因空气中微粒与水分进入变压器内部引发故障，提高运行的安全性和可靠性。
5.一种海上变压器呼吸器过滤性能评估方法，包括以下步骤：
6.第一步，搭建海上变压器呼吸器过滤性能测试平台
7.所述海上变压器呼吸器过滤性能测试平台由恒温盐雾试验箱(1)、恒温盐雾试验箱控制器(2)、海水(3)、空气粒子测量仪(4)、空气粒子测量仪电源(5)、湿度传感器(6)、海上变压器呼吸器(7)、海上变压器绕组(8)、模拟负载电源(9)、油箱(10)、绝缘油(11)、油枕(12)、油管(13)、阀片(14)构成，其中：
8.恒温盐雾试验箱(1)上方填充海水(3)雾化后模拟海上高湿度、高盐密的环境，正面放置恒温盐雾试验箱控制器(2)以便对箱内温度和湿度进行控制；模拟负载电源(9)连接海上变压器绕组(8)，空气粒子测量仪电源(5)连接空气粒子测量仪(4)进行供电；海上变压器绕组(8)放置于充满绝缘油(11)的油箱(10)中，油枕(12)放置于油箱(10)上侧通过油管(13)与湿度传感器(6)连接；海上变压器呼吸器(7)通过油管(13)分别与湿度传感器(6)和空气粒子测量仪电源(5)相连，后者连接油管(13)中加有阀片(14)以控制空气流通；
9.第二步，测试常温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
10.1)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区平均温度ta，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录
此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a1
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
a1
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a1
，单位为mg/m3；
11.2)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区平均温度ta，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a2
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
a2
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a2
，单位为mg/m3；
12.3)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区平均温度ta，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a3
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
a3
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a3
，单位为mg/m3；
13.4)利用公式(1)计算所测海上变压器呼吸器(7)的常温过滤因子ga：
[0014][0015]
第三步，测试高温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
[0016]
1)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区最高温度th，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h1
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
h1
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h1
，单位为mg/m3；
[0017]
2)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区最高温度th，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h2
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
h2
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h2
，单位为mg/m3；
[0018]
3)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地
区最高温度th，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h3
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
h3
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h3
，单位为mg/m3；
[0019]
4)利用公式(2)计算所测海上变压器呼吸器(7)的高温过滤因子gh：
[0020][0021]
第四步，测试低温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
[0022]
1)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区最低温度t
l
，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l1
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
l1
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l1
，单位为mg/m3；
[0023]
2)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区最低温度t
l
，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l2
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
l2
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l2
，单位为mg/m3；
[0024]
3)通过恒温盐雾试验箱控制器(2)设置恒温盐雾试验箱(1)内部温度为待服役地区最低温度t
l
，单位为℃，开启模拟负载电源(9)，使海上变压器绕组(8)进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱(1)绝对湿度为利用空气粒子测量仪(4)记录此时恒温盐雾试验箱(1)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l3
，单位为mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源(9)，利用湿度传感器(6)记录此时油管(13)内空气绝对湿度ρ
l3
，单位为g/m3，打开阀片(14)，利用空气粒子测量仪(4)记录此时油管(13)内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l3
，单位为mg/m3；
[0025]
4)利用公式(3)计算所测海上变压器呼吸器(7)的低温过滤因子g
l
：
[0026][0027]
第五步，计算所测海上变压器呼吸器(7)的过滤指数g：
[0028]
[0029]
其中，为待服役地区空气平均绝对湿度，单位为g/m3，δ0为待服役地区空气平均粒子(粒径》2μm)浓度，单位为mg/m3，ф为待测海上变压器油中微水浓度限值，单位为g/m3，b为待测海上变压器呼吸器油中粒子限值，单位为mg/m3；
[0030]
第六步，评估所测海上变压器呼吸器(7)的过滤性能，如g≤1表示所测海上变压器呼吸器的过滤性能良好，在海上高湿度高盐雾的环境下能够长期保持正常运行，反之则表明所测海上变压器呼吸器(7)的过滤性能较差，无法适应海上工作环境。
[0031]
本发明技术方案的优点在于搭建了海上变压器呼吸器过滤性能测试平台，基于测试数据对海上变压器呼吸器过滤性能进行评估，能够为海上变压器呼吸器的选择提供依据，避免因空气中微粒与水分进入变压器内部引发故障，提高运行的安全性和可靠性。
附图说明
[0032]
图1为本发明方法使用的测试平台结构示意图；
[0033]
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0034]
附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为方便说明，附图某些部件会有省略、尺寸大小变化，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，可以理解附图中某些公知结构及其说明的省略。
[0035]
下面以一海上变压器呼吸器为例对本发明做进一步的说明。该海上变压器油中微水浓度限值ф＝11g/m3，油中粒子(粒径》2μm)限值b＝6mg/m3；待服役地区空气平均绝对湿度空气平均粒子(粒径》2μm)浓度δ0＝14.6mg/m3，对该海上变压器呼吸器过滤性能的评估过程如附图2所示，包含以下步骤：
[0036]
第一步，搭建海上变压器呼吸器过滤性能测试平台
[0037]
所述海上变压器呼吸器过滤性能测试平台由恒温盐雾试验箱1、恒温盐雾试验箱控制器2、海水3、空气粒子测量仪4、空气粒子测量仪电源5、湿度传感器6、海上变压器呼吸器7、海上变压器绕组8、模拟负载电源9、油箱10、绝缘油11、油枕12、油管13、阀片14构成，其中：
[0038]
恒温盐雾试验箱1上方填充海水3雾化后模拟海上高湿度、高盐密的环境，正面放置恒温盐雾试验箱控制器2以便对箱内温度和湿度进行控制；模拟负载电源9连接海上变压器绕组8，空气粒子测量仪电源5连接空气粒子测量仪4进行供电；海上变压器绕组8放置于充满绝缘油11的油箱10中，油枕12放置于油箱10上侧通过油管13与湿度传感器6连接；海上变压器呼吸器7通过油管13分别与湿度传感器6和空气粒子测量仪电源5相连，后者连接油管13中加有阀片14以控制空气流通；
[0039]
第二步，测试常温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
[0040]
1)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区平均温度ta＝20℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a1
＝10.7mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度
传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
a1
＝4.1g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a1
＝2.3mg/m3；
[0041]
2)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区平均温度ta＝20℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a2
＝14.2mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
a2
＝5.3g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a2
＝2.9mg/m3；
[0042]
3)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区平均温度ta＝20℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
a3
＝18.1mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
a3
＝6.2g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
a3
＝4.0mg/m3；
[0043]
4)计算所测海上变压器呼吸器7的常温过滤因子ga：
[0044][0045]
代入测试数据后得到ga＝0.6585；
[0046]
第三步，测试高温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
[0047]
1)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最高温度th＝30℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h1
＝11.2mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
h1
＝4.4g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h1
＝2.7mg/m3；
[0048]
2)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最高温度th＝30℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h2
＝14.9mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
h2
＝6.1g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h2
＝3.5mg/m3；
[0049]
3)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最高温度th＝30℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
h3
＝18.5mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
h3
＝7.3g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
h3
＝4.2mg/m3；
[0050]
4)计算所测海上变压器呼吸器7的高温过滤因子gh：
[0051][0052]
代入测试数据后得到gh＝0.4742；
[0053]
第四步，测试低温状态下海上变压器呼吸器的过滤性能
[0054]
1)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最低温度t
l
＝10℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l1
＝11.8mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
l1
＝5.3g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l1
＝3.2mg/m3；
[0055]
2)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最低温度t
l
＝10℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l3
＝15.7mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
l2
＝6.6g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l2
＝3.8mg/m3；
[0056]
3)通过恒温盐雾试验箱控制器2设置恒温盐雾试验箱1内部温度为待服役地区最低温度t
l
＝10℃，开启模拟负载电源9，使海上变压器绕组8进入额定运行状态，1小时后设置恒温盐雾试验箱1绝对湿度为利用空气粒子测量仪4记录此时恒温盐雾试验箱1内空气中粒子(粒径》2μm)浓度δ
l3
＝19.8mg/m3，24小时后关闭模拟负载电源9，利用湿度传感器6记录此时油管13内空气绝对湿度ρ
l3
＝8.3g/m3，打开阀片14，利用空气粒子测量仪4记录此时油管13内空气中粒子(粒径》2μm)浓度β
l3
＝4.6mg/m3；
[0057]
4)计算所测海上变压器呼吸器7的低温过滤因子g
l
：
[0058][0059]
代入测试数据后得到g
l
＝0.4973；
[0060]
第五步，计算所测海上变压器呼吸器7的过滤指数g：
[0061][0062]
代入数据后得到g＝0.8930；
[0063]
第六步，评估所测海上变压器呼吸器7的过滤性能，如表示该海上变压器呼吸器过滤指数g＜1，表示其过滤性能良好，在海上高湿度高盐雾的环境下能够长期保持正常运行。
[0064]
上述实例仅服务于本发明的介绍说明，并非其所有保护范围，任何基于本发明的非创造性修改、改进等，均应属于其权利要求的保护范围之内。