一种现场套管绝缘老化状态的评估方法

摘要

本发明公开了一种现场套管绝缘老化状态的评估方法，包括以下步骤：1)测试套管外绝缘温度；2)估算套管内的热点温度；3)测量套管导电管两端点处的温度；4)估算套管内热点温度的位置；5)评估套管的绝缘老化状态；6)评估套管绝缘老化的风险系数。本发明能够在不破坏套管内绝缘的条件下准确得到套管内的热点温度值和热点温度位置，并通过热点温度与聚合度关系可以有效评估现场中一定运行年限后套管的老化状态，进而对套管绝缘老化的风险系数做出有效评估，不影响变压器的运行，有利于居民的正常供电。

权利要求

1.一种现场套管绝缘老化状态的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：测试套管的外绝缘温度；

测试套管外绝缘上瓷套的温度，记录测试结果为T1，测试套管法兰的温度，记录测试结果为T2，读取变压器油箱温度测试仪的显示结果，并记录显示结果为T3；

第二步：估算套管内的热点温度；

根据如下公式可估算套管内的热点温度值，记为TM；

第三步：测量套管导电管两端点处的温度；

测试套管导电管将军帽处温度，记为T4，读取套管导电管在变压器油箱处温度，记为T5；

第四步：估算套管内热点温度的位置；

根据如下公式可估算套管内热点温度处距套管导电管较冷端的位置，记为LM；

其中，T1～T5、TM的单位为℃；LM的单位为m；

第五步：评估套管的绝缘老化状态；

查看待评估套管初始出厂报告，记录待评估套管出厂运行前的绝缘聚合度，记录绝缘聚合度为DP(0)，设定运行时间t后套管的绝缘聚合度为DP(t)，可根据如下公式评估套管的绝缘老化状态；

DP(t)＝DP(0)-Atexp(-E/R(TM+273.15))·DP(0)2+(Atexp(-E/R(TM+273.15)))2·DP(0)3其中，E是活化能值为113KJ/mol，R是理想气体常量值为8.314J/(mol·K)，A是指前因子值为5.74×108；t的单位为年；

第六步：评估套管绝缘老化的风险系数；

设定套管绝缘寿命达到终点时的聚合度为DP(n)，根据如下公式可评估套管老化状态下的风险系数m；

其中，σ、λ为风险评估参数，当m大于0.842即可判定套管的绝缘老化状态处于风险中。

说明书

一种现场套管绝缘老化状态的评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及套管绝缘状态评估领域，尤其涉及一种现场套管绝缘老化状态的评估方法。

背景技术

[0002] 套管作为变压器与电网的连接设备，起着固定变压器内部出线并实现变压器与电网连接绝缘的作用。随着电压等级的提高，套管的径向尺寸也会随之增大，套管现场运行时在内绝缘介质损耗和载流导电管焦耳发热的双重作用下，内绝缘尺寸过大会造成套管内部散热困难，可能会造成套管内绝缘局部严重过热，而在薄弱处产生热点温度，套管内绝缘的薄弱环节长期在热点温度的作用下会加速套管内绝缘的老化，进而影响套管的服役时间。

[0003] 目前对套管绝缘老化状态的监测手段与评估方法主要是在套管离线或检修状态下采用测量表征套管绝缘老化特征的理化或电气参数，而这些方法或破坏套管绝缘或引入外界干扰，影响评估的可靠性与可行性，并且离线检修会影响居民的正常用电。

[0004] 因此，为了能够可靠地评估套管绝缘老化给套管安全运行带来的风险，急需一种现场套管绝缘老化状态的评估方法。

发明内容

[0005] 为了能够在不破坏套管内绝缘的条件下准确得到套管内的热点温度值和热点温度位置，通过热点温度与绝缘聚合度关系可以有效评估一定运行时间后的老化状态，并对套管绝缘老化的风险系数做出有效评估，本发明提供了一种现场套管绝缘老化状态的评估方法。

[0006] 一种现场套管绝缘老化状态的评估方法，包括以下步骤：

[0007] 第一步：测试套管的外绝缘温度；

[0008] 测试套管外绝缘上瓷套的温度，记录测试结果为T1，测试套管法兰的温度，记录测试结果为T2，读取变压器油箱温度测试仪的显示结果，并记录显示结果为T3；

[0009] 第二步：估算套管内的热点温度；

[0010] 根据如下公式可估算套管内的热点温度值，记为TM；

[0011]

[0012] 第三步：测量套管导电管两端点处的温度；

[0013] 测试套管导电管将军帽处温度，记为T4，读取套管导电管在变压器油箱处温度，记为T5；

[0014] 第四步：估算套管内热点温度的位置；

[0015] 根据如下公式可估算套管内热点温度处距套管导电管较冷端的位置，记为LM；

[0016]

[0017] 其中，T1～T5、TM的单位为℃；LM的单位为m；

[0018] 第五步：评估套管的绝缘老化状态；

[0019] 查看待评估套管初始出厂报告，记录待评估套管出厂运行前的绝缘聚合度，记录绝缘聚合度为DP(0)，设定运行时间t后套管的绝缘聚合度为DP(t)，可根据如下公式评估套管的绝缘老化状态；

[0020] DP(t)＝DP(0)-Atexp(-E/R(TM+273.15))·DP(0)2+(Atexp(-E/R(TM+273.15)))2·DP(0)3

[0021] 其中，E是活化能值为113KJ/mol，R是理想气体常量值为8.314J/(mol·K)，A是指前因子值为5.74×108；t的单位为年；

[0022] 第六步：评估套管绝缘老化的风险系数；

[0023] 设定套管绝缘寿命达到终点时的聚合度为DP(n)，根据如下公式可评估套管老化状态下的风险系数m；

[0024]

[0025] 其中，σ、λ为风险评估参数，当m大于0.842即可判定套管的绝缘老化状态处于风险中。

[0026] 本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

[0027] 本申请提供了一种现场套管绝缘老化状态的评估方法，与现有技术中需要在套管离线或检修状态下破坏套管绝缘进行检测相比，本申请提供的绝缘老化状态评估方法，可在不破坏套管内绝缘的条件下准确得到套管内的热点温度值和热点温度位置，通过热点温度与绝缘聚合度关系可以有效评估一定运行时间后的老化状态，并对套管绝缘老化的风险系数做出有效评估。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0029] 图1为本申请实施例提供的一种现场套管绝缘老化状态的评估方法流程图。

具体实施方式

[0030] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

[0031] 为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0032] 图1为本申请实施例提供的一种现场套管绝缘老化状态的评估方法流程图，参见图1，该方法包括如下步骤：

[0033] S101：测试套管的外绝缘温度。

[0034] 通过温度传感器或温度测温设备，测定待检测套管的外绝缘温度。其中测试套管外绝缘上瓷套的温度，记录测试结果为T1，测试套管法兰的温度，记录测试结果为T2，读取变压器油箱温度测试仪的显示结果，并记录显示结果为T3。

[0035] 需要说明的是，在检测绝缘上瓷套的温度，套管法兰的温度和变压器油箱的温度时，可对其进行多次检测，获取多次测量的温度数值或分别求取套管各部分的温度平均值，以提高测试温度的准确性，进而提高套管绝缘老化风险系数评估的准确性，有利于工作人员及时对套管进行更换。

[0036] S102：估算套管内的热点温度。

[0037] 根据如下公式可估算套管内的热点温度值，记为TM；

[0038]

[0039] 该热点温度是指高压套管长期运行中，由于内部环境较为密封，导电管焦耳发热产生的热量散失较为困难，且套管在制造时各部位材料性能并非完全一致，可能会造成套管内绝缘局部的严重过热，此时会在套管薄弱处产生较高的热点温度。

[0040] 可能的一种情况下，在计算中套管的热点温度、绝缘上瓷套的温度和法兰的温度值可是多次测量后的平均值，另一种情况下，也可能是多次测量的温度值，将该多次测量的温度值带入公式(1)中，可估算得到多个热点温度值，对其求平均值即为套管内的热点温度。以上两种方式均可提高套管内热点温度估算的准确度，有利于提高对套管绝缘老化状态评估的准确性。

[0041] S103：测量套管导电管两端点处的温度。

[0042] 测试套管导电管将军帽处温度，记为T4，读取套管导电管在变压器油箱处温度，记为T5。在测定套管导电管两端点处的温度时，可对其进行多次测量，并求取两端点处多测测量的平均温度值，以减小测量的误差。

[0043] S104：估算套管内热点温度的位置。

[0044] 根据如下公式可估算套管内热点温度处距套管导电管较冷端的位置，记为LM(单位m)；

[0045]

[0046] 其中，T1～T5、TM的单位为℃；LM的单位为m；

[0047] 在套管长期运行中，由于散热困难而产生局部的过热，在套管薄弱处产生热点温度，随着时间增加，该薄弱环节会在热点温度的作用下加速套管的老化，因此热点温度位置是套管最易发生老化的位置。工作人员可根据热点温度的位置，对套管该部位的老化情况进行重点监测，及时进行维修和更换，避免影响正常供电。

[0048] 在使用以上公式进行热点温度位置计算时，可使用套管内热点温度、变压器油箱温度和导电管将军帽处温度多次测量得到的平均值，减小测量误差，提高热点温度的位置估算的准确度，提高对套管老化位置的判断监测，有利于工作人员及时对套管进行检修和更换，避免给电力系统的运行带来威胁。

[0049] S105：评估套管的绝缘老化状态。

[0050] 需要说明的是，在本申请实施例中，套管的绝缘老化状态通过套管在当前状态下的绝缘聚合度来表征，即运行一定时间后套管的绝缘聚合度来表示。聚合度可直接反映绝缘的老化程度，聚合度的测量是绝缘老化的重要测定方法，根据套管的绝缘聚合度可反映运行一定时间后套管的绝缘老化程度。

[0051] 套管运行时在内绝缘介质损耗和载流导电管焦耳发热的双重作用下，内绝缘尺寸过大会造成套管内部散热困难，可能会造成套管内绝缘局部严重过热，而在薄弱处产生热点温度，而热点温度的作用会加速套管内绝缘的老化，从而改变套管的绝缘聚合度。因而可根据热点温度及套管初始的绝缘聚合度对运行一定时间后套管的绝缘聚合度进行估算。

[0052] 查看待评估套管初始出厂报告，记录待评估套管出厂运行前的绝缘聚合度，记录绝缘聚合度为DP(0)，设定运行时间t后套管的绝缘聚合度为DP(t)，可根据如下公式评估套管的绝缘老化状态；

[0053] DP(t)＝DP(0)-Atexp(-E/R(TM+273.15))·DP(0)2+(Atexp(-E/R(TM+273.15)))2·DP(0)3

[0054] 其中，E是活化能值为113KJ/mol，R是理想气体常量值为8.314J/(mol·K)，A是指前因子值为5.74×108，t的单位为年。

[0055] S106：评估套管绝缘老化的风险系数。

[0056] 设定套管绝缘寿命达到终点时的聚合度为DP(n)，根据如下公式可评估套管老化状态下的风险系数m；

[0057]

[0058] 其中，σ、λ为风险评估参数，当m大于0.842即可判定套管的绝缘老化状态处于风险中。

[0059] 根据套管终点时的绝缘聚合度和套管运行一定时间后的绝缘聚合度，应用公式可计算出套管运行一定时间后的绝缘老化状态的风险系数。风险系数可清晰直接的表明绝缘老化状态，有利于工作人员准确了解套管当前的老化程度，并及时对套管进行检修更换，避免由于更换不及时，而给电力安全运行带来风险，影响居民的正常供电。

[0060] 在对套管的老化状态进行评估时，首先获取套管的外绝缘温度，利用外绝缘温度，采用公式估算套管内的热点温度。根据所得到的热点温度和套管出厂时的初始绝缘温度，通过公式可估算出运行一定时间后套管的绝缘聚合度，进而根据运行一定时间后的绝缘聚合度对套管的绝缘老化状态进行评估。根据运行一定时间后的绝缘聚合度和套管到达终点时的绝缘聚合度，通过公式，可计算出套管老化状态的风险系数，对运行中的套管老化状态的风险系数做出有效的评估。

[0061] 本申请提供了一种在线套管绝缘老化状态的评估方法。与现有技术中需要在套管处于离线或检修的状态下进行取样或绝缘状态参数检测相比，本申请提供的绝缘老化状态评估方法，可在套管在线运行的条件下，得到套管内的热点温度。并通过热点温度评估套管的绝缘老化状态，对其绝缘老化的风险系数做出有效的评估，不影响变压器的正常运行，有利于居民正常用电。

[0062] 需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0063] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

[0064] 应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。