CN105759153B - 一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法，属于电气设备绝缘在线监测与故障诊断领域。该装置包括密封罐，铜电极，通气阀，传感器支架，密封罐用于保证老化过程中变压器绕组处于的密封无氧的条件，铜电极用于传导电流和固定变压器绕组，通气阀用于通入氮气排出空气，传感器支架用于安装传感器，测量罐体内绕组温度及各区域油温。本发明提供的模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法，以温度为目标，通过调节流经绕组电流大小来达到目标温度的方式进行油纸绝缘加速热老化试验。从而分析变压器在过载条件下油纸绝缘老化规律。

Description

一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法

技术领域

本发明属于电气设备绝缘在线监测与故障诊断领域，涉及一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法。

背景技术

电力变压器作为电能传输和配送过程中能量转换的核心，其失效引发的事故将导致电力供应的中断，并造成巨大的经济损失。电力变压器过负载能力同时成为制约电网变电容量限额进一步提高的主要原因，当变电站出现N-1的事故情况,如果变压器有较高的过载能力，不仅能够避免变压器因过载发生损坏，还能够给调度留出一定时间，将负荷控制在安全稳定范围内“通过提高变压器过载能力能够有效提高并列运行主变的运行限额，提高主变负荷率，对电网安全稳定的运行意义重大”。

变压器油纸绝缘***作为变压器内绝缘的重要组成部分，由其引发的变压器故障占主要比例。油纸在长期运行过程中受到电、热、机械、水分及腐蚀等因素影响而逐渐老化，绝缘性能下降并导致出现绝缘缺陷，甚至引发变压器主纵绝缘故障，从而威胁变压器的安全运行。变压器在过载条件下其热点温度显著提高，其绝缘老化速率加剧，而目前实验室采用加速老化试验的方法研究变压器油纸绝缘***的老化规律，其往往以绕组与绝缘油按一定油纸比例用无温差同时加热的方式进行，考虑到变压器油闪点问题，其加热温度通常不能超过140℃，不能较为全面地反应变压器在过载条件下的绕组温升老化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置及方法，通过以温度为控制量，在密闭环境中通过电流流经绕组发热的到预定温度的方式进行油纸绝缘加速热老化试验。

本发明的目的之一是提供一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，通过以下技术方案实现：

一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，包括密封罐，铜电极，通气阀，传感器支架；所述密封罐的盖上设置有通气阀开口，传感器***口，及铜电极开口，所述通气阀开口用于安装通气阀，所述传感器***口用于安装传感器支架，所述传感器支架上设置有传感器，所述铜电极开口用于设置铜电极，铜电极与密封罐的连接处采用环氧树脂扣件进行压紧，所述铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组。

进一步，所述密封罐包括罐体、密封盖、密封垫圈以及紧固扣件，罐体开口四周与密封盖的底层四周设置有凹形槽，密封垫圈置于凹形槽内，用于保证罐体与密封盖密闭。

进一步，所述通气阀为两个，分别设置在密封罐盖的左右两端，用于对罐体内空气进行排空处理。

进一步，所述铜电极为两个，每个铜电极分别采用两个环氧树脂扣件在密封罐盖的正反面进行压紧，再通过螺母与铜电极自身的螺纹进行旋紧。

进一步，所述铜电极的上下端部分别设置孔，用于穿过变压器绕组，铜电极的上下端部垂直打孔攻丝，与孔连通。

进一步，所述传感器支架包括竖直杆、若干水平杆及套件，所述水平杆通过套件与竖直杆连接；所述竖直杆为水平杆提供支撑，调节水平杆的高度；水平杆设有开孔，用于安装温度传感器。

本发明的目的之二是提供一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，通过以下技术方案实现：

一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，包括以下步骤：

步骤1)将变压器绕组绕制成待测形状；

步骤2)对变压器油以及变压器绕组进行干燥处理；

步骤3)将变压器绕组铜线放入密封罐中，与设置在密封罐中的铜电极连接，将传感器安置于变压器绕组附近；铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组

步骤4)将经步骤2)处理过的变压器油倒入罐体中，变压器绕组浸于油中，调节安装在密封罐中的传感器支架位置，盖上罐体的密封盖，加固，使变压器绕组和传感器处于密封环境；

步骤5)将密封罐中的空气排出；

步骤6)对铜电极进行通电，使变压器绕组自身发热，进行老化试验。

进一步，所述步骤1)根据需要将变压器绕组绕制成既定形状。

进一步，所述步骤5)通过输入氮气将密封罐中的空气排出，密封罐的密封盖上设有两个通气阀，一个通气阀用于输入氮气，另一个通气阀用于排出空气。

进一步，所述步骤2)中干燥处理具体包括以下步骤：步骤21)将油与变压器绕组在90℃/50Pa环境中，干燥48小时；步骤22)将变压器绕组放入油中，在40℃/50Pa环境中浸油24小时。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，该装置提供了密封且无氧实验条件，保证试验方法可以实现变压器绕组在不超过变压器油闪点(140℃)的情况下模拟绕组过载条件下更高温度(≥140℃)下的老化试验，从而分析变压器在过载条件下油纸绝缘老化规律。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明所述装置的结构示意图；

图2为密封罐体的结构图；

图3为传感器支架的机构图；

其中，1为通气阀，2为传感器***口，3为环氧树脂扣件，4为铜电极，5为传感器支架的竖直杆，6为传感器支架的水平杆及套件，7为传感器，8为铜电极开孔。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，该装置包括提供老化环境的不锈钢密封罐，铜电极，通气阀，传感器支架；密封罐的盖上设置有通气阀开口，传感器***口，及铜电极开口。

密封罐包括罐体、密封盖、密封垫圈以及紧固扣件，罐体开口四周与密封盖的底层四周设置有凹形槽，密封垫圈置于凹形槽内，用于保证罐体与密封盖密闭，密封结构简单、密封效果好。

通气阀开口用于安装通气阀，通气阀为两个，可以为两球形阀门，分别设置在密封罐盖的左右两端，罐体密封完成后将内部的空气用氮气排出，保证老化过程中的无氧实验条件。

传感器***口用于安装传感器支架，传感器支架上安装有温度传感器，在保证气密性的基础上将信号导出，实时测量罐内绕组及油温温度。密封盖上有两个传感器***口。传感器支架包括竖直杆、若干水平杆及套件，水平杆通过套件与竖直杆连接；可根据测量需要安装不同数目的水平支架。套件为带有螺纹具有压紧功能铜环，水平支架与铜环相连，铜环与竖直杆连接为水平杆提供支撑，还可以调节水平杆的高度；水平杆上设有开孔，用于安装温度传感器。在实验过程中，将铜绕组绕制成特定形状后与铜电极固定后置于老化罐密封后进行通电升温，同时通过内部传感器对罐体内绕组的温度及各区域油温进行实时监控。

开口用于设置铜电极，铜电极与密封罐的连接处采用环氧树脂扣件进行压紧，铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组，铜电极为两个，每个铜电极分别采用两个环氧树脂扣件在密封罐盖的正反面进行压紧，通过螺母与铜电极自身的螺纹进行旋紧，使铜电极与密封盖进行牢固结合。铜电极的上下端部分别设置有孔，用于穿过变压器扁平绕组，铜电极的上下端部垂直打孔攻丝，与孔连通，可用螺丝对置于方孔中的铜绕组进行压紧，保证其紧密结合，增强其机械结构稳定性。

本发明还提供了一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，具体包括以下步骤：

步骤1)将变压器绕组绕制成特定形状；

根据需要将变压器绕组绕制成既定形状，如可以绕制成三层式绕组，其各层的首尾相连保证电流连续通过，老化过程中同层绕组温度相同，不同层温度不同，因此可以在实验过程中得三种不同的试验温度进行老化；因此在实验过程中可以在一次试验中得到三个不同温度下的老化。

步骤2)对变压器油以及变压器绝缘绕组进行干燥处理。

干燥处理具体包括以下步骤：步骤21)将油与变压器绕组在90℃/50Pa环境中，干燥48小时；步骤22)将变压器绕组放入油中，在40℃/50Pa环境中浸油24小时。

步骤3)将绕组铜线放入密封罐中，与设置在密封罐中的铜电极连接，将传感器安置于绕组预定位置。铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组。

步骤4)将经步骤2)处理过的变压器油倒入罐体中，变压器绕组浸于油中，调节安装在密封罐中的传感器支架位置，盖上盖子，加固密封；

步骤5)将密封罐中的空气排出；通过输入高纯度氮气排出密封罐中的空气，密封罐的顶部设有两个通气阀，一个通气阀用于输入氮气，另一个通气阀用于排出空气。

步骤6)对铜电极进行通电，使绕组自身发热，进行老化试验。电流通过大电流发生器产生，通过密封盖外露部分的铜电极流入再经过绕组使其发热后再由另一极流出，形成回路。通过内部传感器进行对温度进行控制，保证老化环境温度一致。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，其特征在于：包括密封罐，铜电极，通气阀，传感器支架；所述密封罐的盖上设置有通气阀开口，传感器***口，及铜电极开口，所述通气阀开口用于安装通气阀，所述传感器***口用于安装传感器支架，所述传感器支架上设置有传感器固定装置，所述铜电极开口用于设置铜电极，铜电极与密封罐的连接处采用环氧树脂扣件进行压紧，所述铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组；所述密封罐包括罐体、密封盖、密封垫圈以及紧固扣件，罐体开口四周与密封盖的底层四周设置有凹形槽，密封垫圈置于凹形槽内，用于保证罐体与密封盖密闭；所述通气阀为两个，分别设置在密封罐盖的左右两端，用于对罐体内空气进行排空处理。

2.根据权利要求1所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，其特征在于：所述铜电极为两个，每个铜电极分别采用两个环氧树脂扣件在密封罐盖的正反面进行压紧，再通过螺母与铜电极自身的螺纹进行旋紧。

3.根据权利要求1所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，其特征在于：所述铜电极的上下端部分别设置有孔，用于穿过变压器绕组，铜电极的上下端部垂直打孔攻丝，与孔连通。

4.根据权利要求1所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验装置，其特征在于：所述传感器支架包括竖直杆、若干水平杆及套件，所述水平杆通过套件与竖直杆连接；所述竖直杆为水平杆提供支撑，调节水平杆的高度；水平杆设有开孔，用于安装温度传感器。

5.一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)将变压器绕组绕制成待测形状；

步骤2)对变压器油以及变压器绕组进行干燥处理；

步骤3)将变压器绕组铜线放入密封罐中，与设置在密封罐中的铜电极连接，将传感器安置于变压器绕组及绕组附近；铜电极用于连接罐体内外部分，传导电流和固定变压器绕组；

步骤4)将经步骤2)处理过的变压器油倒入罐体中，变压器绕组浸于油中，调节安装在密封罐中的传感器支架位置，盖上罐体的密封盖，加固，使变压器绕组和传感器处于密封环境；

步骤5)使用氮气将密封罐中的空气排出；

步骤6)对铜电极进行通电，使变压器绕组自身发热，进行老化试验。

6.根据权利要求5所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，其特征在于：所述步骤1)根据需要将变压器绕组绕制成既定形状。

7.根据权利要求5所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，其特征在于：所述步骤5)通过输入氮气将密封罐中的空气排出，密封罐的密封盖上设有两个通气阀，一个通气阀用于输入氮气，另一个通气阀用于排出空气。

8.根据权利要求5所述的一种模拟变压器绕组过载条件下的热老化实验方法，其特征在于：所述步骤2)中干燥处理具体包括以下步骤：步骤21)将油与变压器绕组在90℃/50Pa环境中，干燥48小时；步骤22)将变压器绕组放入油中，在40℃/50Pa环境中浸油24小时。