在线监测变压器绝缘油含水量新方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.comJ广呵笫i—f4卷第2阍华东交通大学学报VoI．14No．2l997年6月』JournaIofEasfChinaJiaotogUn1verstyJun．I997在线监测变压器绝缘油含水量新方法揭景耀刘宏—_——-_--一(机械I程．寮)(电气I程未)摘要介绍1一种薄膜电容湿度传感器并论证其在监测变压嚣油中含水量的用途关键词．里堡韭整擘；耋匡墨塑；分类号TM8550引言在高压电气设备故障中，绝缘损坏故障占8O，因而要求电业工作人员必须加强电气设备绝缘

2、的监测与诊断，及时发现隐患以确保电力设备和人身安全．电力变压器的绝缘性能取决于其设备绝缘中含水量程度．在电力变压器中设备绝缘(固体的、液体的)必须保持一定干燥程度，其中最常见液体绝缘为变压器油，其离线预防性捡测为例行取漓样，并在实验室中进行分析．其缺点是分析费时，在油样运输、蓄存期间，变压器油的水份含量可能改变，而且也存在分析误差．．对油浸电力变压器中绝缘油含水量在线监测要求．是电业工作人员的多年愿望．另一方面．在油处理领域，其他测试装中也有在线监}jI4含术量的要求．一种理想的监测方法应能准确

3、地、灵敏地监测绝缘油含水量的变化；应能侠速响应、重复性好；应能耐受i由环境，特别能耐受变压器中热油环境．然而已商品化的湿度传感器．仅可用于气体环境的水份监剐．而且传感器的结梅材料和应用条件很难用于监测变压器绝缘油：．近来高分子薄膜电容传感器常用于在线连续监测．由于高分子聚合物薄膜暴露在液体、气体中，使其介电常数产生变化．结果引起电容变化并能换为电压、电流输出就可以计算水份含．初步研究表明，大部分薄膜电存传感器在空气中能工作得很好．但不适甩于热变压器油中．显然设计制造湿度传感器应该片j耐高温聚合物

4、薄膜．1高分子薄膜电容湿度传感器l工作原理圈l所示为一种电容式湿度传感器，在一对电极问夹有高分子薄膜，它是以伴随高分子膜lf_苦日胡：l096一a9一(I1．揭景耀．舛．】R年生．剐教授维普资讯http://www.cqvip.com6华末吏：毫太学学挂吸收或放出水分而引起电导率或电容的变化来测量环境榴对湿度的装置．测定电容器的容量值变化来测量环境中相对湿度．其中，电报是搬薄的金属燕镀膜，透过电极，高分子膜吸收或放出水份．1．2基本结构聚酰亚胺是一种耐高温的电容式湿敏元件的优质材料．由聚酰亚胺薄

5、膜构成的电容传感器能工怍于电力变压器高温绝缘油中．传感器是一个4mm×4mm厚o．65mm，由几层组成的苍片，基片是几乎同样厚的氧化铝片．把一对叉指型的电彀沉积在基片上，在它上面是聚酰亚胺感湿薄膜层(1m厚)．一种圈l电窖式湿度传感器原理图导电性网孔屏沉积在该薄膜上面(另一电投)，最上面是男一层聚酰亚胺薄膜组成的保护层．如图2显示传感器结构黼图．1．3湿度(水份)变送器的构成图3为一实用的湿度(水份)变送器的照片．有机高分子电容式湿度传感器就安装在该湿度变送器长杆的下端．传感器和播座形成可拆结构

6、．通过同轴电缆引出信号，传赢器输出电压信号，也可变换戚电流信号输出，然后再变换成蜗rs和ppm值．变送嚣使用直流24v供电．只要将变送嚣的比杆插人荷测电力变压器绝缘油中，实现变压器绝缘油含水量在线监测．在变送器表头中可读出所测的含水量．1．4吸温机理聚髋韭胺薄膜吸艋机理在过去已有研究．可以相信，在聚酰亚胺单分子体之间，由于氢键作甩把水分子结合在一起如图4所示．聚醮亚胺的介电常数，随吸收水份而变化．电容以同样形式变化，湿敏电容的电容量随环境相对湿度的改变而圈2传感器结构筒圈变化．、1．5传感器的特

7、性1．s．1传感器在空气中的特性空气中Hy·J湿度传感器主要技术指标：薄膜类型：热固型高温聚合物薄膜；测湿范围；0～l00RH；维普资讯http://www.cqvip.com第2期揭卡耀等：在鲺监测变压器绝I崞油含术量新方法应用温度范围：一45～l85℃(一般用一40～80℃)；线性：极好．±1RH；迟滞：低，±1；精度：±2．5RH(在25℃0～93％RH)；±lRH(运用在用户设定值l0RH内)；可重复性：±0．5RH；传感器输出：4～20mA(相应于0～l00RH)．、图3湿度(水份)变

8、送器1．5．2传感器在变压器油中的特性传感器应用于变压器绝缘油中，经试驻显示出传感器能很好响应变压器绝缘油中水甜变化，它也能很好响应其他H绝缘液体中水转变化．将传感器适当校CO准后能测出绝缘液体中水份含量．r面为该传感器在变压器绝缘油中L测试情况；O(1)温度范围侧行校准在20～l0O℃范围，使用在变压器中时，应用温度范围为0～80℃，可以相信该传感器在零下温度也能很好工作，在短期应用中油温高达125℃也无不利影响．(2)响应网4臻酰亚胺吸湿机理传感器的响应通过适当变换装置可输出为(以下表示方法