CN106093651A - 一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，包括主体和设置于主体上的热源元件；所述热源元件设置于变压器接头处用于对变压器绕组回路进行加热；所述主体设置有固定模块和导热模块；所述固定模块用于将热源元件固定于变压器接头上；所述导热模块用于增大热源元件与变压器接头的接触面积。本发明提供的装置利用外置加热装置对变压器进行加热温升，无需变压器内部热源且可以实现绕组两端温度差异，对变压器的温升无需变压器内部热源，可以用于变压器离线检测试验。实用性强和成本较低，会造成破坏性影响，是一种无损检测方法，是一种工程实用性非常强的检测方法，适合电网公司和电力用户推广使用。

Description

一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置及方法

技术领域

本发明涉及变压器检测领域，特别是一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置。

背景技术

绕组是变压器最重要的组成部分之一，在变压器运行过程中需要承受高电压、大电流、高场强和机械负荷、热负荷的作用，因此要求变压器绕组材质具备良好的导电性能、机械强度以及耐热能力，并且能够承受一定的过载和短路冲击。国家标准对变压器绕组相关的一些性能参数比如负载损耗、直流电阻、热点温升等都有详细的规定。国家标准规定每台电力变压器都要进行例行试验，同型变压器部分进行型式试验，特殊要求的还要进行特殊试验。

温升试验是变压器型式试验的一种，验证变压器在运行状态下热平衡时的温度是否超标。温升试验的方法主要有直接负载法、相互负载法、循环电流法、零序法和短路法。现有的温升方法都基于变压器运行状态，热源为变压器内部损耗，不能适用于基于变压器离线状态的试验。一些特殊的变压器实验，如变压器绕组材质检测试验，需要在变压器离线状态下对变压器进行温升，只能使用外置的温升加热装置。而且现有温升方法都是对变压器进行整体温升，绕组上的温度梯度较小，不能实现绕组两端的温度差异。

目前，现有的变压器温升方法不适用于变压器离线检测，且不能实现绕组两端的温度差异。因此，需要一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置；该装置自身产生热量，通过热传导的方式将热量传递给变压器，再由变压器自身散热产生较大的温度梯度，实现绕组两端的温度差异。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，包括主体和设置于主体上的热源元件；所述热源元件设置于变压器接头处用于对变压器绕组回路进行加热；所述主体设置有固定模块和导热模块；所述固定模块用于将热源元件固定于变压器接头上；所述导热模块用于增大热源元件与变压器接头的接触面积。

进一步，所述热源元件为温度可控的PTC陶瓷加热片；所述PTC陶瓷加热片与变压器接头的导电杆金属直接接触。

进一步，所述固定模块上设置有带螺纹圆孔，所述螺纹圆孔与变压器接头匹配；所述螺纹圆孔四周分别布置二至四个PTC陶瓷加热片预置槽。

进一步，所述主体采用长方形紫铜。

进一步，所述PTC陶瓷加热片为PTC陶瓷恒温加热片。

本发明提供的实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，包括以下步骤：

将主体设置于变压器导电杆处；

通过热源元件对主体升温并快速到达恒定温度；

通过导热模块将热源元件的热量传递给变压器导电杆使得变压器导电杆的温度达到预设温度梯度。

进一步，所述预设温度梯度是通过变压器绕组达到热平衡时变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值来实现的。

进一步，所述变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值为30℃到50℃。

进一步，所述主体的温度为200～250℃。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明提供的装置利用外置加热装置对变压器进行加热温升，无需变压器内部热源且可以实现绕组两端温度差异，对变压器的温升无需变压器内部热源，可以用于变压器离线检测试验。装置区别于传统温升方法的整体温升，可以实现温度差异；能够实现变压器试验对温升和试验条件等的特殊要求，相比于传统的温升方法而言，本装置实用性强和成本较低；该实验平台对配电变压器不会造成破坏性影响，是一种无损检测方法。本实验平台的实验时间周期短、操作方便、对实验环境无特殊要求，是一种工程实用性非常强的检测方法，适合电网公司和电力用户推广使用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为发明的装置俯视图。

图2为安装位置图。

图3为热传递过程。

图4为温度距离分布图。

图中，1表示主体；2表示热源元件、3为加热模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图所示，本实施例提供的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，包括主体和设置于主体1上的热源元件2；所述热源元件设置于变压器接头处用于对变压器绕组回路进行加热；所述主体设置有固定模块和导热模块；所述固定模块用于将热源元件固定于变压器接头上；所述导热模块用于增大热源元件与变压器接头的接触面积。

所述热源元件为温度可控的PTC陶瓷加热片；所述PTC陶瓷加热片与变压器接头的导电杆金属直接接触。

所述固定模块上设置有带螺纹圆孔，所述螺纹圆孔与变压器接头匹配；所述螺纹圆孔四周分别布置二至四个PTC陶瓷加热片预置槽。

所述主体采用长方形紫铜。

所述PTC陶瓷加热片为PTC陶瓷恒温加热片。

本实施例提供的实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，包括以下步骤：

将主体设置于变压器导电杆处；

通过热源元件对主体升温并快速到达恒定温度；

通过导热模块将热源元件的热量传递给变压器导电杆使得变压器导电杆的温度达到预设温度梯度。

所述预设温度梯度是通过变压器绕组达到热平衡时变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值来实现的。

所述变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值为30℃到50℃。

所述主体的温度为200～250℃。

实施例2

本实施例提供的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置；具有无损检测、实用性强和成本较低等优点。首先由温升装置自身产生热量，通过热传导的方式将热量传递给变压器，再由变压器自身散热产生较大的温度梯度，实现绕组两端的温度差异。

变压器温升装置可以安装在变压器接头处对变压器绕组回路进行加热。装置主要由热源元件和主体部分组成。热源元件的选择需要同时考虑加热的效率和不能带来额外误差两方面因素。常见的热源元件按照加热原理主要可分为电磁加热、红外线加热和电阻加热三种。电磁加热又叫电涡流加热，适用于对金属类材料加热，利用交变磁场切割磁力线在金属部分产生涡流，涡流在有电阻的金属中流过会产生损耗，从而有金属自身的焦耳热起到加热的目的。红外加热的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量，物体吸收红外电磁波之后内部分子或原子产生振动、碰撞等现象使得物体温度升高，达到加热目的。电阻加热最为常见，利用电流流过加热体产生热量，最原始的方式就是电阻丝加热。新型的陶瓷、半导体加热器原理上也是电阻加热，但效率更高，温度可控，应用已十分广泛。

由于电磁加热和红外加热产生的电磁场和红外线难免对变压器导电杆和绕组回路的电荷产生影响，给实验结果带来不必要的误差。电阻加热方式中普通的电阻丝如铁铬铝或镍铬电阻丝的加热体本身温度非常高，通常不能直接接触被加热元件，而空气加热的方式效率又太低，也不适合对变压器导电杆和绕组回路进行加热。因此，方案选择温度可控的PTC陶瓷恒温加热片。

PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，即正温度系数热敏电阻，泛指正温度系数很大的半导体材料或陶瓷元器件。材料的正温度系数特性使得材料刚加热时初始温度较低，电阻率也较低，电流较大，温度迅速升高；当温度升高后，电阻率增大，电流减小，温升速率降低直至趋于恒温，从而达到温度可控的目的。而且，PTC的加热效率较高，也不会因为散热不好等造成过热的现象。

本实施例采用的热源元件是PTC陶瓷恒温加热片，型号选择220V/260℃/300W，规格为56*56*7毫米。PTC陶瓷恒温加热片可以与金属直接接触，固体传热，传热效率高。同型号的多片PTC可以并联使用以提高加热功率。

温升装置主体部分主要有两方面的功能，包括固定支撑的机械结构作用和增大接触面积的导热作用。因为PTC加热片都是直接采购的标准形状，通常长方体片状形状，为了将其安装固定到实验需要的位置，需要主体部分提供固定支撑的辅助作用。另一方面，根据热传导规律，接触面积越大，接触方式越紧密，热传导效率越高。因此，可以通过定制设计的主体部分形状，连接加热片与变压器导电杆，与两者充分接触，可以有效的提高加热效率。

本实施例的主体部分形状为长方体，长宽高分别为90*80*75毫米。长方体中间留有带螺纹圆孔，螺纹及尺寸与变压器接头匹配，对应有Ф12mm、Ф20mm等型号。圆孔四周分别布置二至四个PTC加热片预置槽，可根据需要选择放置PTC加热片。主体部分材质采用导热性能优良的紫铜(铜号Cu T3)。

PTC加热模块3使用工频220V交流电源，最大功率可达1200W，使用时PTC加热片表面温度最高为255℃，加热模块3主体温度约为200～250℃。

本实施例提供的装置的工作过程：接通温升装置的220V交流电源；装置的热源元件即PTC陶瓷恒温加热片开始温升并快速到达恒定温度260℃；PTC产生的热量通过热传导传递给主体部分，主体部分的温度随之升高到200～250℃；主体部分的热量通过热传导传递给变压器，使得变压器的温度逐渐升高并建立一定的温度梯度；约30分钟系统达到热平衡，变压器绕组两端的温度差异稳定在30℃以上。如图3所示，温升装置将热量传递给导电杆，导电杆传递给铜排，铜排传递给绕组和变压器油。

本实施例提供的由外置加热装置对变压器进行加热温升，可以适用于变压器离线检测试验。对变压器进行不均匀加热，非整体温升，可以实现温度差异分布。热源元件部分采用PTC陶瓷恒温加热片，恒温加热，加热效率高，使用220V交流电源。装置可安装固定在变压器接头导电杆上，且对应变压器导电杆尺寸有多种型号，安装使用方便，工程实用性强。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，其特征在于：包括主体和设置于主体上的热源元件；所述热源元件设置于变压器接头处用于对变压器绕组回路进行加热；所述主体设置有固定模块和导热模块；所述固定模块用于将热源元件固定于变压器接头上；所述导热模块用于增大热源元件与变压器接头的接触面积。

2.如权利要求1所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，其特征在于：所述热源元件为温度可控的PTC陶瓷加热片；所述PTC陶瓷加热片与变压器接头的导电杆金属直接接触。

3.如权利要求1所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，其特征在于：所述固定模块上设置有带螺纹圆孔，所述螺纹圆孔与变压器接头匹配；所述螺纹圆孔四周分别布置二至四个PTC陶瓷加热片预置槽。

4.如权利要求1所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，其特征在于：所述主体采用长方形紫铜。

5.如权利要求2所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升装置，其特征在于：所述PTC陶瓷加热片为PTC陶瓷恒温加热片。

6.一种实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，其特征在于：包括以下步骤：

将主体设置于变压器导电杆处；

通过热源元件对主体升温并快速到达恒定温度；

通过导热模块将热源元件的热量传递给变压器导电杆使得变压器导电杆的温度达到预设温度梯度。

7.如权利要求6所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，其特征在于：所述预设温度梯度是通过变压器绕组达到热平衡时变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值来实现的。

8.如权利要求7所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，其特征在于：所述变压器绕组两端的温度差异稳定在预设阈值为30℃到50℃。

9.如权利要求6所述的实现绕组两端温度差异的变压器温升方法，其特征在于：所述主体的温度为200～250℃。