连续监测液体品质和水分参数的方法和设备技术

本申请涉及用于确定液体老化的方法和系统。该方法包括步骤用于，在第一测量步骤在第一温度(T1)测量该液体的相对含水量(rS1)，在第二测量步骤在第二温度(T2)测量该相对含水量(rS2)，执行该第一和第二测量步骤以使绝对含水量(w)在这两次测量之间基本上保持不变，并且基于这些至少两测量值(rS1,T1,rS2,T2)，对于该液体确定第一水于油中溶解度系数(B)。依据本发明专利技术，基本上连续监测该第一水于油中溶解度系数(B)以确定该液体品质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液体状态监测及诊断的领域，本专利技术的优选实施例中为电力电器的液体，并且更特别涉及联机监测绝缘液体品质和有关液体介质中存在水的参数的方法和装置。
技术介绍
绝缘液体中水(也称为水分)的存在对于包含大型，中型和小型液体填充变压器的电器的可靠性操作来说是最为关心的事情其中之一。水对于液体绝缘和固体绝缘两者都有害；其加速老化并且分别危害任意电气设备的介质完整性。因此液体绝缘和固体绝缘两者中的含水量都评估是任何基于状态的监测程序的关键和必要的部分。当制造电力变压器时，其绝缘系统具有低含水量。随着该变压器老化，或者通过从该变压器外部进入，或者通过绝缘材料的化学分解，水分迁移至该绝缘系统。随着绝缘液体老化，绝缘材料中水的溶解度变化显著。水的参数包括绝缘体中的绝对和相对含水量连同其溶解度特性，因此可以用来指示绝缘液体的状态和变压器整体上的健康状况。传统上，使用化学方法来测定绝缘液体中的含水量，例如卡尔·费希尔滴定法。这些方法是劳动密集型的，使用危险试剂并且仅能使用于实验室中，由此不适合于连续联机评估。实验室方法的另一缺点是由于测量的不确定性，麻烦的采样过程以及人为误差引起的误差的可能。在过去的十年里，基于电容聚合物薄膜技术的联机水分传感器已经成功用于按照百分比测定油中水的相对饱和度。这些传感器一般不提供按照诸如毫克/千克来测量的绝对含水量的测定，并且因此不能用于符合相关工业标准和准则的基准，趋势及水分评估。美国专利6809528描述了用于测量液体含水量的方法和设备，其中该液体性质的测量同时使用了相对值和绝对值测量方法。为完成这项工作，同时使用了两种不同的方法，一种是相对于液体含水量的饱和值直接测量，而另一种是通过测量液体介电常数预测含水量的绝对值。众所周知，介电常数取决于绝缘液体的类型，化学成分，酸性以及水分含量。该专利技术描述了计算干燥液体介电常数的方法，并且因此能够计算绝对含水量，但是由于绝缘液体的含水量低，所需施行的介电常数测量难以实现。因此所述专利技术的实施非常受限制。美国专利7036356描述了一种用于测量液体中总含水量的方法和设备。根据该方法，液体的相对含水量(aw)在第一测量步骤中在第一温度(T1)测量。根据公布，所测量液体的温度自第一温度(T1)改变，并且在第二测量步骤中在改变的第二温度(T2)测量相对含水量，由此，基于这些至少两测量值(aw(1)T10aw(2)T2)，总含水量通过水溶解于测量下的液体的温度依赖性来确定。美国专利5644239描述了一种方法，其中液体介电特性的测量用于计算液体的品质参数。该方法包括用于测量所述液体不透光性的装置，以及测量液体电导率的装置。众所周知，液体的电导率取决于含水量，化学成分，酸性以及其他污染物。区分各种参数对油的品质的影响以及任意特定参数对液体的影响程度是困难或不可能的。由于相对成本高和复杂，这些方法和装置没有一个实现任何实质程度的商业成功，并且因此需求可靠的低成本的，简单的方法和设备，用于测量绝缘液体的品质连同绝缘液体的绝对含水量和水溶解度特性。因此，本专利技术的目的在于提供实用的方法和设备，用于鉴定绝缘液体的绝对含水量，水溶解度系数，包括所述绝缘液体的亨利定律常数。本专利技术的另一目的在于提供测量，用于鉴定绝缘液体的状态，例如液体品质指数。
技术实现思路
本专利技术目的在于通过温度和湿度测量来确定液体的老化。这些及其他目的通过本专利技术实现，如下文所描述及主张。因此，本专利技术所涉及的方法包括步骤用于，在第一测量步骤在第一温度(T1)测量该液体的相对含水量(rS1)，在第二测量步骤在第二温度(T2)测量该相对含水量(rS2)，执行该第一和第二测量步骤以使绝对含水量(w)在这两次测量之间基本上保持不变，对于该液体确定第一水于油中溶解度系数(B)以基本上连续监测该第一水于油中溶解度系数(B)，从而确定该液体品质。一种方法，优选包括该第一水于油中溶解度系数(B)限定为所述rS1,T1,rS2和T2的函数。一种方法，优选包括该第一水于油中溶解度系数限定为或其他数学解答。一种方法，优选包括液体品质指数(LQI)形成为B的函数。一种方法，优选包括液体品质指数(LQI)基于等式或其他数学解答形成。一种方法，优选包括对于一种油的类型通过实验室测量(图2)，通过在第一(B)和第二油溶解度系数(A)之间形成数学关系式确定第二油溶解度系数(A)，使用这种数学关系式来从该第一油溶解度系数(B)解答该第二油溶解度系数(A),并且从等式或其他数学解答确定绝对含水量。一种方法，优选包括使用回归方法作为数学关系式。一种方法，优选包括评估变压器的油。一种方法，优选包括，该测量用两湿度传感器执行，包括位于该测量目标的位置的温度传感器以使测量期间在该传感器之间具有温度差异。一种方法，优选包括，该测量用一湿度传感器执行，包括具有旁通管的温度传感器，以及用于输送该液体至该旁通管的阀，用以交替待测量的该液体的该温度。一种方法，优选包括将该传感器彼此相对设置于不同高度。一种方法，优选包括将该传感器设置于用于该液体的冷却器的进口和出口。一种方法，优选包括将该传感器设置于油干燥器的进口和出口。通过观察液体的水溶解度特性的改变来测量该绝缘液体品质是一种新颖的方式。有益效果在本专利技术的帮助下，各种目标的液体品质可以联机监测。这样可以节约成本，特别是对于像变压器一样的大型单元，其中老化的液体可能引起变压器严重损坏。与基于该变压器现场所采样品在实验室中测试该液体的方法进行比较，联机测量同样节约了成本。附图说明图1为变压器的示意图，配备有组成本专利技术设备的水分和温度传感器。图2A图示表示溶解度系数A和B之间的关系。图2B为另一图示表示溶解度系数A和B之间的关系。图3为变压器的示意图，配备有根据本专利技术另一实施例的水分和温度传感器。图4为变压器的示意图，配备有根据本专利技术另一实施例的水分和温度传感器。图5为根据本专利技术一替代的实施例的示意图。具体实施方式仅为图解的目的而非限制一般性，本专利技术现将根据油填充大型电力变压器的模型来进行解释。无论如何，应当认识到本专利技术适用于其他类型的液体填充电器，例如仪表用变压器，自耦变压器，整流变压器，电抗器以及抽头变换器。对于熟知本领域的人来说，不难看出本专利技术还能够应用于实验室环境来测试介电液体水分含量以及液体品质。当用于实验室环境中时，还应当认识到当前专利技术能够用于非绝缘液体，例如润滑油和液压油。图1所示为电力变压器的例子，包括箱体10，顶部冷却器管20；带有嵌入式顶部温度传感器30A和顶部水分传感器30B的顶部水分和温度探测器30；带有嵌入式底部温度传感器40A和底部水分传感器40B的底部水分探测器40；以及底部冷却器管50。所有所述传感器为市场上可买到的。该绝缘液体由流经绕组60的交流电导致的电力损失加热，因此该液体通常在变压器箱体10顶部较热而在底部较冷。在这种布置中，该绝缘液体用作冷却剂和绝缘体。该液体由冷却装置70冷却，其可为各种设计中的一种，例如基于自然热对流的散热器或者由风扇辅助，或者由泵辅助的水冷却器。该水分传感器30B和40B在上面位置测量水于该液体中的相对饱和度。为确定该液体的绝对含水量，下面的公式为本领域所熟知。w=rS×exp(A-ST)/100,---(1)]]>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定液体老化的方法，该方法包括步骤：在第一测量步骤中在第一温度(T1)测量该液体的相对含水量(rS1)，在第二测量步骤中在第二温度(T2)测量该相对含水量(rS2)，执行该第一和第二测量步骤，使得绝对含水量(w)在这两次测量之间基本上保持不变，并且基于这些至少两测量值(rS1,T1,rS2,T2)，对于该液体确定第一水于油中溶解度系数(B)，其特征在于基本上连续监测该第一水于油中溶解度系数(B)以确定该液体品质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.06 AU 2013904288;2013.12.18 FI 201362811.一种用于确定液体老化的方法，该方法包括步骤：在第一测量步骤中在第一温度(T1)测量该液体的相对含水量(rS1)，在第二测量步骤中在第二温度(T2)测量该相对含水量(rS2)，执行该第一和第二测量步骤，使得绝对含水量(w)在这两次测量之间基本上保持不变，并且基于这些至少两测量值(rS1,T1,rS2,T2)，对于该液体确定第一水于油中溶解度系数(B)，其特征在于基本上连续监测该第一水于油中溶解度系数(B)以确定该液体品质。2.一种根据权利要求1的方法，其特征在于，该第一水于油中溶解度系数(B)限定为所述rSbo,Tbo,rStop和Ttop的函数。3.一种根据权利要求2的方法，其特征在于，该第一水于油中溶解度系数限定为或其他数学解答。4.一种根据权利要求1,2或3的方法，其特征在于，液体品质指数(LQI)形成为B的函数。5.一种根据权利要求4的方法，其特征在于，液体品质指数(LQI)为基于等式或其他数学解答形成。6.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，对于一种油的类型通过实验室测量(图2A和2B)，通过在该第一(B)和第二油溶解度系数(A)之间形成数学关系式(公式(5和6))确定第二油溶解度系数(A)，使用这种数学关系式来从该第一油溶解度系数(B)解出该第二油溶解度系数(A),并且从等式或其他数学解答确定绝对含水量。7.一种根据权利要求4的方法，其特征在于，使用回归方法作为数学关系式。8.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，评估变压器的该油。9.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，该测量用两湿度传感器(30B,40B)执行，包括位于该测量目标的位置的温度传感器以使测量期间在该传感器(30B,40B)之间具有温度差异。10.一种根据任意权利要求1-8的方法，其特征在于，该测量用一湿度传感器(30B)执行，包括具有旁通管(100)的温度传感器(30A)，以及用于输送该液体至该旁通管(100)的阀(110,120)，用以交替待测量的该液体的该温度。11.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，将该传感器(30,40)彼此相对设置于不同高度。12.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，将该传感器(30,40)设置于用于该液体的冷却器(70)的进口和出口。13.一种根据任意前述权利要求的方法，其特征在于，将该传感器(30,40)设置于油干燥器(90)的进口和出口。14....

【专利技术属性】
技术研发人员：奥列格·罗伊兹曼，
申请(专利权)人：英特尔能量有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU