测量液体绝缘电气部件中的液体量的方法、液体绝缘电气部件以及具有液体绝缘电气部件的铁路车辆技术

本公开的一方面提供了一种用于测量液体绝缘电气部件中的液体量的方法。液体绝缘电气部件包括主箱(1)和与主箱(1)流体连接的膨胀箱(2)。该方法包括测量液体在主箱(1)中的第一点处的第一压力(P1)，测量液体在主箱(1)中的第二点处的第二压力(P2)，第二点在第一点上方的高度(H)处，测量液体在膨胀箱(2)中的第三点处的第三压力(P3)，并基于第一压力(P1)、第二压力(P2)和第三压力(P3)确定液体绝缘电气部件中的液体量。另一方面提供了一种液体绝缘电气部件，特别是变压器，更特别是用于铁路车辆(100)的牵引变压器(101)，以及包括所述液体绝缘电气部件的铁路车辆(100)。缘电气部件的铁路车辆(100)。缘电气部件的铁路车辆(100)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量液体绝缘电气部件中的液体量的方法、液体绝缘电气部件以及具有液体绝缘电气部件的铁路车辆


[0001]本公开的实施例总体上涉及一种用于测量液体绝缘电气部件中、特别是液体绝缘变压器中的液体量的方法。液体绝缘电气部件可以是用于铁路车辆的牵引变压器。本公开的另一实施例涉及一种具有液体绝缘牵引变压器的铁路车辆。

技术介绍

[0002]电动铁路车辆包括一个或多个牵引变压器，以用于向一个或多个牵引马达供电。通常，牵引变压器容纳于填充有绝缘液体的箱中并通过浸没在液体中而热冷却并电绝缘。提供了一个膨胀箱，以允许由温度变化而引起的液体膨胀和收缩。在正常操作中，牵引变压器的绕组完全浸没在绝缘液体中，从而防止绕组与其他部件(例如外壳)之间的电弧。
[0003]液体绝缘变压器的常见故障模式是由于液体量不足。箱焊缝、垫圈、管道、管或配件的故障可导致泄漏。当液体量过低时，绕组的一部分可能从液体暴露，并且然后绕组的暴露部分将会被空气而不是液体绝缘。在这种情况下，绕组和其他部件之间的电弧可能发生。为了防止发生此类故障，牵引变压器通常装配有液位传感器，以用于检测变压器中的液位。这种液位传感器可以提供多个阈值，例如用于提供警告信号的“低”阈值和用于断开主断路器以防止电弧放电的“临界”阈值。然而，由于液体的体积(以及因此液体的液位)在很大程度上取决于其温度，因此现有技术中的液位传感器有些缺点。
[0004]铁路车辆需要在从
‑
50℃到45℃的大范围环境温度中操作。然而，由于电力损耗，在牵引变压器中的绝缘液体在操作期间的温度明显更高，一般为60℃至100℃，并且操作期间的液体体积高于环境温度下的液体体积。当牵引变压器操作时，泄漏在液体温度高时可能发生，并且由于更高温度液体的更大体积，常规液位测量系统可能无法检测到泄漏。当铁路车辆停靠在车站或侧时，液体温度随后下降，此时液体体积也会减少，导致液位显著下降并可能导致变压器绕组暴露。然后，液位测量系统可以检测到“临界”液位，自动断开主断路器并将铁路车辆留在原位。
[0005]由于上述缺点，难以实现对牵引变压器中的液体量的准确测量和监测。因此，操作员必须组织对牵引变压器箱的经常查看检查，以确保没有发生泄漏，这导致增加的维护成本。
[0006]现有技术中的数种方法可用于测量牵引变压器中的液体量。一种方法是使用例如安装在箱中预定液位处的浮子传感器或电容传感器来测量液体体积。然而，由于没有考虑由于温度波动引起的密度变化以及测量的液体体积可能在操作期间随时波动，因此该测量液体体积是不可靠的。
[0007]日本专利申请公开JP2015/046458A中描述了一种检测变压器中绝缘油泄漏的替代方法。其中，储油箱设置有气流传感器，以检测经由空气通道流入和流出储油箱的空气流量。还设置空气温度传感器和油温传感器，以分别用于检测空气和绝缘油的温度。油温度用于确定绝缘油的体积变化，同时累积空气温度和空气流量数据以产生相关数据。与控制值
的比较允许确定是否发生泄漏。然而，这种方法依赖于对从至少两个源收集的累积数据的积分，并且一旦进行积分，这些源中任何一个的任何偏移或误差将导致大误差，从而可能导致错误确定变压器中的油量。
[0008]另一种测量变压器油量的方法在美国专利申请公开号US2011
‑
0156918A1中描述。其中，在膨胀箱中设置压力传感器，并设置至少一个温度传感器来测量油的温度。利用来自箱中的单一压力传感器以及一个或多个油温度传感器的信息，液位监测器通过考虑油密度随其温度的变化而对测量的压力值进行校正，因此获得校正后的油液位高度。虽然这种方法试图解决由于温度波动引起的密度变化，但主箱和膨胀箱中不同位置处的油的温度可能变化。由于温度传感器只能测量单个点处的局部温度，确定箱中的油的平均温度的准确近似值需要测量变压器许多位置的温度并对其平均，从而引入不准确性并增加成本系统。
[0009]美国专利申请公开号9,377,341B1描述了另一种方法。其中，系统测量在油上方的气体的压力以及箱的底部附近的油的压力。对于储油箱型变压器，使用初始估计平均温度来计算估计油体积。估计油膨胀，然后将该油膨胀用于计算估计平均油温度。如果估计平均油温度不在要求的准确度范围内，则重新计算并迭代油高度和体积，直到结果在要求的准确度范围内。
[0010]有鉴于此，期望通过提供一种用于准确可靠地测量液体量的方法和设备来克服现有技术中的至少一些问题。

技术实现思路

[0011]本公开的第一方面提供了一种用于测量液体绝缘电气部件中的液体量的方法。液体绝缘电气部件包括主箱以及流体连接到主箱的膨胀箱。方法包括测量液体在主箱中的第一点处的第一压力，测量液体在主箱中的第二点处的第二压力，第二点高于第一点的高度处，测量液体在膨胀箱中的第三点处的第三压力，并基于第一压力、第二压力和第三压力确定液体绝缘电气部件中的液体量。
[0012]本公开的第二方面还提供了一种液体绝缘电气部件，液体绝缘电气部件包括包含电气部件的主箱、流体连接到主箱的膨胀箱、设置在主箱中并被配置用于测量液体的第一压力的第一压力传感器，设置在主箱中并被配置用于测量液体的第二压力的第二压力传感器，第二压力传感器设置在第一压力传感器上方的高度处，设置在膨胀箱中用于测量液体的第三压力的第三压力传感器，以及确定单元，确定单元被配置用于实施根据第一方面的测量液体量的方法。
[0013]本专利技术的第三方面还提供了根据第二方面的液体绝缘电气部件，其中，液体绝缘电气部件为变压器，特别是用于铁路车辆的牵引变压器。
[0014]本公开的第四方面还提供一种铁路车辆，铁路车辆包括根据第三方面的液体绝缘电气部件。
[0015]本公开中描述的实施例允许准确且可靠地测量液体绝缘电气部件中的液体量。特别地，这里描述的实施例考虑了由操作中的温度波动引起的液体绝缘电气部件中的液体体积的变化。此外，本文描述的实施例允许对具有液体绝缘部件(例如液体绝缘牵引变压器)的铁路车辆进行更经济有效的维护和操作。
[0016]根据从属权利要求、权利要求组合、说明书和附图，可以与本文描述的实施例组合
的其他优点、特征、方面和细节是显而易见的。
附图说明
[0017]下面参照附图进行详细说明，其中：
[0018]图1是根据本公开的各方面的液体绝缘电气部件的示意性横截面图；
[0019]图2是根据本公开的各方面的具有可变主箱容积的液体绝缘电气部件的示意性横截面图；以及
[0020]图3是根据本公开的各方面的具有牵引变压器的铁路车辆的示意性横截面图。
具体实施方式
[0021]现在将详细参考各种实施例，各种实施例的一个或多个示例在每幅图中示出。每个示例均是通过解释的方式提供的并不意味着限制。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合使用以产生又一实施例。本公开旨在包括这种修改和变化。
[0022]在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于测量液体绝缘电气部件中的液体量的方法，所述液体绝缘电气部件包括主箱(1)以及与所述主箱(1)流体连接的膨胀箱(2)，所述方法包括：测量液体在所述主箱(1)中的第一点处的第一压力(P1)；测量液体在所述主箱(1)中的第二点处的第二压力(P2)，所述第二点在高于所述第一点的高度(H)处；测量液体在所述膨胀箱(2)中的第三点处的第三压力(P3)；以及基于所述第一压力(P1)、第二压力(P2)、第三压力(P3)确定所述液体绝缘电气部件中的液体量。2.根据权利要求1的方法，其中，所述第一点在所述主箱(1)的基部处，所述第二点在所述主箱(1)的顶部处，和/或所述第三点在所述膨胀箱(2)的基部处。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述液体量基于以下各项中的至少一项：液体总质量(m
total
)、所述膨胀箱中的液体质量(m
exp
)、所述主箱中的液体质量(m
main
)和所述主箱中的液体平均密度(ρ
avg
)。4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述液体量是取决于所述膨胀箱中的液体质量(m
exp
)和所述主箱中的液体平均密度(ρ
avg
)的函数。5.根据权利要求4的方法，其中，所述液体量根据等式(A)来确定：Q
total
＝α
×
P3+β
×
(P2‑
P1)...(A)其中，α和β是预定的值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括使用低通滤波器、尤其是无限脉冲响应(IIR)滤波器或有限脉冲响应(FIR)滤波器来过滤所述第一压力P1、所述第二压力P2、所述第三压力P3和所述液体量中的至少一个。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述方法还包括使用预定模型基于所述第一压力P1和第二压力P2的值来确定实际主箱容积(V
main，actual
)。8.根据权利要求7的方法，其中，所述液体量根据等式(B)来确...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：