CN104133101B - 一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，包括一个有机玻璃罐状容器、置于容器内的改进型三电极系统、三电极系统与容器的连接装置以及油流控制装置。本发明装置能够模拟变压器油道不同油隙宽度、不同油流速度的工况，形成一定密闭的油隙空间，能够排除油隙外的绝缘油对测量带来的影响，准确测量通过变压器油的体电流。
Description
技术领域
本发明属于变压器绝缘状态检测领域，具体涉及一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置。
背景技术
油浸式变压器是目前超高压、特高压输变电系统中主变压器的唯一选择，变压器的运行可靠性直接关系到相关电力系统的安全稳定，变压器是电力系统中的核心设备。据统计，变压器的运行事故主要原因是其绝缘系统故障，变压器油是油浸式变压器内绝缘主要是组成部分。变压器油是从石油中制取的，它是各种烃和其它杂质的混合物，这些物质不都是稳定的，在温度、电场和混入油中的杂质、气体等因素的作用下，变压器油会不断地老化，其导电特性会有显著变化。导电特性宏观的表现即为通过导电介质的电流，因此准确测量变压器油导电体电流是研究其导电特性变化的基础。
目前所采用的测量装置与测量方法有两电极系统和三电极系统，在容器中注入变压器油进行测量。两电极系统仅由电压电极和测量电极组成，则两电极系统中电压电极和测量电极中间形成的油隙为完全为非密闭性的，形成的油隙大小远远小于容器的体积，则不能排除油隙外的容器中变压器油对测量带来影响。若在两电极系统基础上采取措施将油隙四周周边封住形成密闭空间，则密封物表面必会紧贴电压电极与测量电极，测量将会受到来自所用密封物边沿泄漏电流的影响，降低测量的准确性，所以该方法并不能提升测量的准确性。此外，实际变压器油道内存在油流现象，具有一定的流速，现有的测量装置与方法不能有效模拟油道内的油流。若采用普通的三电极系统，虽然密封物边沿泄 漏电流能够从保护电极流过，避免了对测量电极的影响，但是由于测量电极与保护电极之间不接触，为一圆环形的孔隙，其空间体积相对油隙仍然较大，仍无法避免油隙外界的变压器油对测量的影响，并且无法有效的控制模拟的变压器油道流速。
发明内容
针对现用测量装置与方法不能排除油隙外部的绝缘油对测量带来影响，并且不能模拟变压器油道内油流现象的缺陷，本发明的目的是提供一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，使之能克服现有技术的以上不足。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，包括一个有机玻璃罐状容器、置于容器内的由保护电极、测量电极和电压电极构成的三电极系统、连接装置以及油流控制装置。环状的测量电极(9)的极板与圆状的保护电极(10)的极板共面同圆心设置，电压电极(13)的极板置于测量电极(9)的极板和保护电极(10)的极板的下面并平行于测量电极的极板和保护电极的极板；环状的测量电极(9)的极板与圆状的保护电极(10)的极板之间嵌入O型密封圈(8)，型密封圈(8)上置有出油孔(7)。
所述电压电极(13)的外缘置有U型圈(12)。
使用时，首先通过旋转空心螺纹丝杆(16)，即可调整测量电极(10)与电压电极(13)间的距离，刻度(24)可显示距离大小，模拟变压器油道油隙宽度；
然后，将进油软管(11)与空心螺纹丝杆(16)相连，利用注射器(17)向装置内注油，油流通过出油管(22)流经流速监测传感器(23)即可监测流速，模拟变压器油道的油流速度。
采用如上的结构，本发明装置能够模拟变压器油道不同油隙宽度、不同油 流速度的工况，形成一定密闭的油隙空间，能够排除油隙外的绝缘油对测量带来的影响，准确测量通过变压器油的体电流。
附图说明
图1本发明实验装置和外测量电路总体结构示意图
图2本发明实验装置三电极结构示意图
图3测量电极、保护电极的俯视图
图4电压电极俯视图
图5实验操作步骤流程图
图6本实验装置实际电流测量曲线
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实验装置和外测量电路总体结构示意图。从图中可以看出，一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，包括一个有机玻璃罐状容器、置于容器内的改进型三电极系统、三电极系统与容器的连接装置以及油流控制装置：保护电极接线(1)、1号螺纹丝杆(2)、1号螺母(3)、1号螺纹法兰(4)、容器顶盖(5)、容器器身(6)、出油孔(7)、O型密封圈(8)、保护电极(9)、测量电极(10)、进油软管(11)、U型圈(12)、电压电极(13)、2号螺纹法兰(14)、2号螺母(15)、空心螺纹丝杆(16)、注射器(17)、测量电极接线(18)、2号螺纹丝杆(19)、3号螺母(20)、3号螺纹法兰(21)、出油管(22)、流速监测传感器(23)、刻度(24)、螺丝(25)、电压电极接线(26)、烧杯(27)。外测量电路包括：开关(28)、数字信号发生器(29)、微电流测试仪(30)。
容器顶盖(5)、容器器身(6)、出油管(22)采用有机玻璃制作，容器顶盖(5)通过螺纹与容器器身(6)相连。1号螺纹丝杆(2)通过1号螺纹法兰(4)与容器顶 盖(5)相连，保护电极接线(1)缠绕在1号螺纹丝杆(2)上，用1号螺母(3)固定。2号螺纹丝杆(19)通过3号螺纹法兰(21)与容器顶盖(5)相连，测量电极接线(18)缠绕在2号螺纹丝杆(19)上，用3号螺母(20)固定。保护电极(9)下表面与容器器身(6)内壁紧密接触，当保护电极(9)上方容器腔体充以变压器油时，不允许有油漏至保护电极(9)下方容器腔体内的现象发生。保护电极(9)与测量电极(10)中间嵌入O型密封圈(8)，然后在O型密封圈(8)上均匀对称的取8个相同的圆孔，用做出油孔(7)，则可使油流在各个方向均匀，要求测量电极(10)、保护电极(9)和O型密封圈(8)的下表面在同一水平面上。电压电极(13)套入U型圈(12)中，U型圈(12)的上下面与电压电极(13)的上下面应在同一水平面上，电压电极(13)与空心螺纹丝杆(16)通过螺纹连接，空心螺纹丝杆(16)贯穿电压电极(13)正中间，空心螺纹丝杆(16)通过螺纹与楔入容器器身(6)底座的2号螺纹法兰(14)相连，用2号螺母(15)固定。安装中要求电压电极(13)上表面在刻度(24)的量程范围内。电压电极接线(26)缠绕在螺丝(25)上，使电压电极接线(26)能够紧密的与2号螺纹法兰(14)接触，防止接触不良。进油软管(11)与空心螺纹丝杆(16)相连，利用注射器(17)通过进油软管(11)与空心螺纹丝杆(16)向装置内注油，油流通过出油管(22)流经流速监测传感器(23)即可监测流速。数字信号发生器(29)能够发出峰-峰范围为1～20V的交流电压信号，微电流测试仪(30)能够测试200fA～200μA范围内的电流信号。
由图1可以看出容器器身(6)从上往下依次为：圆柱形螺纹接口、圆台形器身、圆柱形器身与底座。设计尺寸如下：圆柱形螺纹接口高10mm，内径94mm，外径100mm；圆台形器身高40mm，上底面内径94mm，外径100mm，下底面内径74mm，外径80mm；圆柱形器身高100mm，内径74mm，外径80mm；底座高50mm，内径74mm，外径80mm。容器整体壁厚3mm。
出油管(22)内径5mm外径8mm，出油管(22)保护电极为10mm；进油软管(11)5mm外径8mm；1号螺纹丝杆(2)、2号螺纹丝杆(19)长度均为70mm，直径5mm。
图2为本发明实验装置改进后的三电极结构示意图。本装置三电极设计尺寸如下：保护电极(9)外径74mm，内径68mm；测量电极(10)直径60mm；电压电极(13)直径70mm；保护电极(9)、测量电极(10)和电压电极(13)厚度均为10mm。
图3为保护电极(9)、测量电极(10)的俯视图，从图中可以看出：O型密封圈(8)嵌入保护电极(9)、测量电极(10)中间，O型密封圈(8)内径60mm，外径68mm，厚度10mm；O型密封圈(8)均匀对称的取有8个孔用做出油孔(7)，出油孔(7)直径3mm；测量电极(10)通过内螺纹与2号螺纹丝杆(19)连接，2号螺纹丝杆(19)横截面直径5mm。
图4为电压电极(13)俯视图。从图中可以看出，电压电极(13)外面套以U型圈(12)，U型圈(12)内径70mm，外径74mm，厚度10mm；电压电极(13)中间贯穿以空心螺纹丝杆(16)，电压电极(13)中间空心圆柱直径5mm，空心螺纹丝杆(16)外径5mm，内径3mm，长度100mm。
图5为实验操作步骤流程图。结合图1实验装置图可以看出实验操作步骤为：1)旋转与电压电极(13)相连的空心螺纹丝杆(16)，调整电压电极(13)与测量电极(10)间的距离至实验所需值；2)将电压电极接线(26)、测量电极接线(18)、保护电极接线(1)分别于外测试电路连接，使测量电路开路；3)利用注射器(17)通过进油软管(11)与空心螺纹丝杆(16)向装置内注入变压器油，直至变压器油通过出油管(22)流经流速监测传感器(23)，得到实验所需流速；4)将测量电路变成通路，进行实验测量。
实验举例：
图6为本实验装置测量曲线。利用图1所示实验装置和外测量电路进行实验测量。数字信号发生器发出正弦电压信号：峰-峰值2V，频率f＝1mHz，油隙厚度为1mm，变压器油流速控制为2mm/s～3mm/s。
Claims (2)
1.一种测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，包括：保护电极接线(1)、1号螺纹丝杆(2)、1号螺母(3)、1号螺纹法兰(4)、容器顶盖(5)、容器器身(6)、出油孔(7)、O型密封圈(8)、保护电极(9)、测量电极(10)、进油软管(11)、U型圈(12)、电压电极(13)、2号螺纹法兰(14)、2号螺母(15)、空心螺纹丝杆(16)、用于向装置内注油的注射器(17)、测量电极接线(18)、2号螺纹丝杆(19)、3号螺母(20)、3号螺纹法兰(21)、出油管(22)、流速监测传感器(23)、刻度(24)、缠绕在螺丝(25)上的电压电极接线(26)、烧杯(27)；进油软管(11)与空心螺纹丝杆(16)连通；出油管(22)一端与容器器身(6)连通，另一端置于烧杯(27)内，出油管上置有流速监测传感器(23)；其特征在于：其结构组成：
第一步：电压电极(13)套入U型圈(12)中，电压电极(13)与空心螺纹丝杆(16)通过螺纹连接，空心螺纹丝杆(16)贯穿电压电极(13)正中间，空心螺纹丝杆(16)通过螺纹与楔入容器器身(6)底座的2号螺纹法兰(14)相连，用2号螺母(15)固定，安装中要求电压电极(13)上表面在刻度(24)的量程范围内；
第二步：保护电极(9)为一内径大于测量电极(10)直径的与测量电极(10)同心的圆环，O型密封圈(8)嵌入保护电极(9)与测量电极(10)中间，然后在O型密封圈上均匀对称的取8个相同的圆孔，用做出油孔(7)，能够保证均匀控制油流流速；安装中要求测量电极(10)、保护电极(9)和O型密封圈(8)的下表面在同一水平面上；
第三步：测量电极(10)、保护电极(9)和O型密封圈(8)组成的整体卡在容器器身(6)中，测量电极(10)通过2号螺纹丝杆(19)与容器顶盖(5)相连，保护电极(9)通过1号螺纹丝杆(2)与容器顶盖(5)相连，安装中要求测量电极(10)、保护电极(9)和O型密封圈(8)的下表面在刻度(24)显示0处平齐；
第四步：1号螺纹丝杆(2)通过1号螺纹法兰(4)与容器顶盖(5)相连，保护电极接线(1)缠绕在1号螺纹丝杆(2)上，用1号螺母(3)固定，2号螺纹丝杆(19)通过3号螺纹法兰(21)与容器顶盖(5)相连，测量电极接线(18)缠绕在2号螺纹丝杆(19)上，用3号螺母(20)固定，容器顶盖(5)通过螺纹与容器器身(6)相连。
2.根据权利要求1所述的测试不同油流速度下变压器油体电流的实验装置，其特征在于，所述电压电极(13)的外缘置有U型圈(12)，U型圈(12)的上下面均与电压电极(13)的上下面在同一平面上。
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