CN105137305A - 一种变压器内部故障模拟装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器内部故障模拟装置，包括：至少两种局部放电模型；其中，变压器绕组内部设置至少两个任意种类的所述局部放电模型；所述变压器的绕组外部设置任意种类的所述局部放电模型。该装置，在变压器绕组内部设置至少两个任意种类的局部放电模型，且变压器绕组外部设置有任意种类的局部放电模型，使得该模拟装置能够同时模拟多源局部放电故障，与现有技术中只能模拟单源局部放电相比，可以更加真实的模拟变压器内部故障，且更加符合实际情况。此外，本发明还公开一种变压器内部故障模拟系统。

Description

一种变压器内部故障模拟装置及系统

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别是涉及一种变压器内部故障模拟装置及系统。

背景技术

当前，我国的电网规模及发电总量已跃居世界首位，其持续增长的用电负荷对电网安全可靠运行的要求不断提高。为了适应国民经济的快速发展，变压器作为最重要的变电设备，其不断攀升的电压等级和容量水平对绝缘提出了更高的要求。变压器一旦发生故障，可能会导致一个地区大面积、长时间的停电，影响人们的正常工作和生活，并造成极大的经济损失。变压器在其全寿命周期内，需要开展必要的检修工作以使其保持、恢复或改善运行状态。相比于传统的故障维修和定期检修模式，现如今普遍采取的状态检修模式实施起来更加高效。变压器在运行过程中，不仅长期承受额定电压的作用，还要经受各种过电压、油气腐蚀、高温等因素的考验，其内部会产生各类不同形式、不同强度的绝缘缺陷和故障。因此，对变压器内部绝缘缺陷故障进行模拟和特性研究、累积充足的先验知识是实现状态检修(包括检测、评价和诊断)的关键和基础。

目前，已有多种类型的故障模拟装置，用于仿真实际运行变压器内部可能产生的缺陷和故障类型。但是，现有方案中普遍存在些许不足。例如，现有故障模拟装置更多地是考虑单源局部放电缺陷故障的模拟；但在实际运行现场中，变压器内部往往会出现多源(多个放电点和多种放电类型)的局部放电情况；这种多源局部放电可能是同一种放电类型也可能是多种放电类型发生在不同相的不同绕组处，针对这种故障情况，现有故障模拟装置往往都无法进行模拟研究。

由此可见，如何实现模拟变压器出现的多源局放故障是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器内部故障模拟装置，用于实现模拟变压器出现的多源局部放电故障。此外，本发明的目的还提供包含该装置的变压器内部故障模拟系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种变压器内部故障模拟装置，包括：至少两种局部放电模型；

其中，变压器绕组内部设置至少两个任意种类的所述局部放电模型；

所述变压器的绕组外部设置任意种类的所述局部放电模型。

优选地，所述变压器绕组内部的设置方式为：

在变压器内部低压线圈和高压线圈之间设置至少两个任意种类的所述局部放电模型。

优选地，所述变压器的绕组外部的设置方式为：

所述变压器的高压绕组外部和油箱壁之间至少设置一个任意种类的所述局部放电模型。

优选地，还包括：

与所述局部放电模型的种类对应的固定装置，用于固定对应的局部放电模型，且该固定装置内可同时并联放置两个所述局部放电模型；

其中，所述固定装置与所述局部放电模型可拆离，且所述固定装置包含有高压引出线和接地引出线。

优选地，所述局部放电模型的种类为5种，分别为：

针板放电模型、平板放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和气泡放电模型。

优选地，在所述变压器内部三相低压线圈和高压线圈之间各设置一个所述固定装置，每个所述固定装置最多设置两个局部放电模型。

一种变压器内部故障模拟系统，包括：上述所述的变压器内部故障模拟装置，还包括：用于与所述变压器内部故障模拟装置配合的变压器；其中，所述变压器的绕组的内部预留有放置局部放电模型的空间。

优选地，还包括：

设置在所述变压器油箱两侧的内置局部放电检测探头。

本发明所提供的变压器内部故障模拟装置，在变压器绕组内部设置至少两个任意种类的局部放电模型且变压器绕组外部设置有任意种类的局部放电模型，使得该模拟装置能够同时模拟多源局部放电故障，与现有技术中只能模拟单源局部放电相比，可以更加真实的模拟变压器内部故障，且更加符合实际情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的变压器的正视图；

图2为本发明提供的变压器的左视图；

图3为本发明提供的变压器的后视图；

图4为本发明提供的变压器的右视图；

图5为本发明提供的变压器的内视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种变压器内部故障模拟装置及系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

一种变压器内部故障模拟装置，包括：至少两种局部放电模型；

其中，变压器绕组内部设置至少两个任意种类的局部放电模型；

变压器的绕组外部设置任意种类的局部放电模型。

在具体实施中，与变压器配合使用的变压器内部故障模拟装置包含至少两种类型的局部放电模型。其中，局部放电模型的类型可以包括针板放电模型、平板放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和气泡放电模型，但是不局限于这5种。在变压器内部设置至少两个任意种类的局部放电模型。例如，可以设置一个针板放电模型和一个平板放电模型；或者设置一个针板放电模型、一个平板放电模型和一个悬浮放电模型；或设置两个平板放电模型和一个悬浮放电模型。以上均是举例说明，只要是两个以上的局部放电模型即可。之所以在变压器内部设置至少两个局部放电模型是因为变压器绕组内部时常出现多个放电点和多种放电类型，因此，当在变压器绕组内部设置多个局部放电模型时，可以更加真实的模拟变压器内部故障，且更加符合实际情况，为实际生产现场中的变压器状态检修工作提供更加可靠的理论依据和决策参考。

本发明提供的变压器内部故障模拟装置，在变压器绕组内部设置至少两个任意种类的局部放电模型且变压器绕组外部设置有任意种类的局部放电模型，使得该模拟装置能够同时模拟多源局部放电故障，与现有技术中只能模拟单源局部放电相比，可以更加真实的模拟变压器内部故障，且更加符合实际情况。

需要说明的是本发明中的局部放电模型均是可以自由更换的，需要什么类型的局部放电模型，只需要在变压器相应的位置更换即可。

作为一种优选的实施方式，变压器绕组内部的设置方式为：

在变压器内部低压线圈和高压线圈之间设置至少两个任意种类的局部放电模型。

考虑到变压器局部放电的特点，本发明的局部放电模型选择放置在变压器内部低压线圈和高压线圈之间。

作为一种优选的实施方式，变压器的绕组外部的设置方式为：

变压器的高压绕组外部和油箱壁之间至少设置一个任意种类的局部放电模型。至于局部放电模型的种类不受限制，在模拟过程中，根据实际需要跟换不同的局部放电模型即可。

考虑到变压器局部放电的特点，本发明的局部放电模型选择放置在变压器的高压绕组外部和油箱壁之间。至于局部放电模型的种类不受限制，在模拟过程中，根据实际需要跟换不同的局部放电模型即可。

作为一种优选的实施方式，变压器内部故障模拟装置还包括：

与局部放电模型的种类对应的固定装置，用于固定对应的局部放电模型，且该固定装置内可同时并联放置两个所述局部放电模型；

其中，固定装置与局部放电模型可拆离，且固定装置包含有高压引出线和接地引出线。

为了保证模拟过程中系统的稳定性，本发明通过固定装置来固定局部放电模型。由于不同的局部放电模型的尺寸不同，因此，对于每种局部放电模型均有与其对应的固定装置。固定装置和局部放电模型可拆离，便于更换。每个固定装置均包含有高压引出线和接地引出线，用于引出变压器的高压引出线和低压引出线。

作为一种优选的实施方式，在变压器内部三相低压线圈和高压线圈之间各设置一个所述固定装置，每个所述固定装置最多设置两个局部放电模型。

为了模拟到变压器三相各自的局部放电过程，本发明的优选的实施方式中，在变压器内部低压线圈和高压线圈之间设置三个固定装置，三个固定装置中的局部放电模型与变压器的三相一一对应。需要说明的是这三个固定装置中的局部放电模型的类型可以相同，可以不同，根据实际需求灵活更换。

实施例二

一种变压器内部故障模拟系统，包括：实施例一的变压器内部故障模拟装置，还包括：用于与变压器内部故障模拟装置配合的变压器；其中，变压器的绕组的内部预留有放置局部放电模型的空间。

为了使本领域技术人员更加理解本发明提供的变压器和故障模拟装置的结构，以下详细说明。图1为本发明提供的变压器的正视图。图2为本发明提供的变压器的左视图。图3为本发明提供的变压器的后视图。图4为本发明提供的变压器的右视图。图5为本发明提供的变压器的内视图。为了说明具体的应用场景，在图1-5中，设置了4个固定装置，每个固定装置内可根据试验需要设置相应的局部放电模型；其中3个设置在变压器的各高压绕组和低压绕组之间，另外一个设置在高压绕组和油箱壁之间。

如图1-5所示，具体为：油箱25、套管1-14(具体为高压绕组引出线套管1-3，低压绕组引出线套管4-6，低压绕组中性点引出线套管7，铁芯接地引出线套管8、铁芯夹件接地引出线套管9、固定装置高压引出线套管10-13和固定装置接地引出线套管14)、压力释放阀15、阀门16-22(具体为检测探头阀门16-19、油循环阀门20和21、绝缘油离线取样阀门22)、油泵管道23、油泵24、高压绕组26-28，低压绕组29-31、固定装置32-35。

变压器油箱25为全封闭的长方体，内部封装变压器油，油箱上部装有带密封圈的可拆卸盖板。高压绕组26-28的出线端有高压绕组套管1-3从变压器后侧向上引出，采用了具有末屏的电容式套管；低压绕组29-31的出线则由低压绕组套管4-6由变压器正面平行引出，低压绕组中性点引出线套管7、铁芯接地引出线套管8和铁芯夹件接地引出线套管9也采取同样的引出方式。

其中，变压器内部故障模拟系统，还包括：设置在变压器油箱两侧的内置局放检测探头，例如特高频局放检测探头。在变压器油箱25两侧，分别布置了两组阀门16-17和18-19，以放置检测探头，用于检测特高频局部放电信号，可实现外置和内置检测方法的差异性对比。

除此之外，在油箱25两侧还分别设置了一个油循环阀门20和21，结合油泵管道23和油泵24，可实现油箱25内部绝缘油循环的功能，继而开展油流带电的研究工作。最后，为了实现多源局部放电故障的模拟，在变压器内部高低压绕组间开辟了预留空间，用于放置固定装置32-34，所对应的高压引出线则通过固定装置高压引出套管10-12从变压器油箱正面引出。需要说明的是，所有固定装置的接地引出线均由固定装置接地引出线套管14引出，实现外部接地连接。

如图5所示，当需要变压器产生局部放电故障时，首先根据试验目标，在不同的固定装置32-35中分别设置所需的局部放电模型(或空置，即无局部放电)。随后，将油箱25的外壳、低压绕组中性点引出线套管7、铁芯接地引出线套管8和固定装置接地引出线套管9进行可靠接地。根据试验目的，对低压绕组引出线套管4-6进行加压(可三相加压或单相加压)，通过变压器自身感应在高压套管处产生高电压和在绕组内部感应出高电场。调节低压侧加压值，能够连续地调节局部放电的激烈程度；随着电压升高，绕组内部电场强度加大，局部放电模型产生的放电现象越剧烈；随着电压降低，局部放电现象逐渐减弱，直至消失。考虑到局部放电模型需预先置于变压器内部、且内部感应出的内部电场强度无法准确测量，可以通过将固定装置的高压引出线套管10-12接至高压绕组引出线套管1-3来进行局部放电测量。这样一来，便可以准确测量内置的局部放电模型的起始放电、熄灭和击穿电压值，提供可靠的数据参考。

本发明提供的模拟系统，包含有变压器内部故障模拟装置，该装置在变压器绕组内部设置至少两个任意种类的局部放电模型且变压器绕组外部设置有任意种类的局部放电模型，使得该模拟装置能够同时模拟多源局部放电故障，与现有技术中只能模拟单源局部放电相比，可以更加真实的模拟变压器内部故障，且更加符合实际情况。

以上对本发明所提供的变压器内部故障模拟装置及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种变压器内部故障模拟装置，其特征在于，包括：至少两种局部放电模型；

其中，变压器绕组内部设置至少两个任意种类的所述局部放电模型；

所述变压器的绕组外部设置任意种类的所述局部放电模型。

2.根据权利要求1所述的变压器内部故障模拟装置，其特征在于，所述变压器绕组内部的设置方式为：

在变压器内部低压线圈和高压线圈之间设置至少两个任意种类的所述局部放电模型。

3.根据权利要求1所述的变压器内部故障模拟装置，其特征在于，所述变压器的绕组外部的设置方式为：

所述变压器的高压绕组外部和油箱壁之间至少设置一个任意种类的所述局部放电模型。

4.根据权利要求2或3所述的变压器内部故障模拟装置，其特征在于，还包括：

与所述局部放电模型的种类对应的固定装置，用于固定对应的局部放电模型，且该固定装置内可同时并联放置两个所述局部放电模型；

其中，所述固定装置与所述局部放电模型可拆离，且所述固定装置包含有高压引出线和接地引出线。

5.根据权利要求4所述的变压器内部故障模拟装置，其特征在于，所述局部放电模型的种类为5种，分别为：

针板放电模型、平板放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和气泡放电模型。

6.根据权利要求4所述的变压器内部故障模拟装置，其特征在于，在所述变压器内部三相低压线圈和高压线圈之间各设置一个所述固定装置，每个所述固定装置最多设置两个局部放电模型。

7.一种变压器内部故障模拟系统，其特征在于，包括：如权利要求1-6任意一项所述的变压器内部故障模拟装置，还包括：用于与所述变压器内部故障模拟装置配合的变压器；其中，所述变压器的绕组的内部预留有放置局部放电模型的空间。

8.根据权利要求7所述的变压器内部故障模拟系统，其特征在于，还包括：

设置在所述变压器油箱两侧的内置局部放电检测探头。