CN107192926A - 一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置 - Google Patents

一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，主要由高压绕组(1)、低压绕组(2)、绕组主绝缘(3)、高压侧直流电源模块(4)、低压侧直流电源模块(5)、流速控制采集模块(6)以及实验箱(7)组成。本发明能够模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化，有助于研究变压器在实际运行损耗下的热老化情况，以便进一步了解变压器的绝缘状态。

Description

一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置
技术领域
本发明属于油浸式变压器绝缘状态诊断领域，具体涉及一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置与方法。
背景技术
电力设备安全是电网安全的第一道防御系统，尤其是作为电力系统的关键设备，大型油浸式变压器的绝缘状况好坏直接关系到变压器甚至整个电网的安全与稳定运行。因此，判定变压器的绝缘老化程度就显得至关重要。尽管变压器绝缘老化是多种因素的综合作用结果，但温度是衡量变压器运行寿命的最关键因素。变压器过热势必会严重破坏内部绕组绝缘，引发短路等诸多故障，进而造成整台变压器的损坏，甚至危及到电网的安全稳定运行。因此，研究热老化对变压器绝缘的影响就显得尤为重要。
目前，国内外在研究变压器绝缘老化问题时，认为绕组线饼中的热源直流电阻损耗为主，即线饼中产热分布均匀。然而在实际运行中，由于漏磁场的作用，在绕组内部除了直流电阻损耗，还会产生涡流损耗，其分布与漏磁通分布有关，在绕组端部和底部等区域分布较多。因此，实际中变压器绕组中的损耗产热分布并不均匀，故采用之前的均匀热源研究绕组局部过热及其绝缘老化问题时会产生很大偏差，为了能更好地研究非均匀损耗下绕组绝缘结构的热老化问题，急需一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是提供一种能够更为准确地模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置。
本发明采用的具体手段是；
一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，用于模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化。主要由高压绕组1、低压绕组2、绕组主绝缘3、高压侧直流电源模块4、低压侧直流电源模块5、流速控制采集模块6以及实验箱7组成，其中：
高压绕组1、低压绕组2以及绕组主绝缘3设置在实验箱7内部；高压绕组1、绕组主绝缘3和低压绕组2由外向内呈同心圆柱面分布；
高压侧直流电源模块4与高压绕组1相连，低压侧直流电源模块5与低压绕组2相连；
绕组主绝缘3位于高压绕组1、低压绕组2之间；
流速控制采集模块6控制实验箱7内的油流速度，流速控制采集模块置于实验箱侧壁的油路连通管路8上。
进一步，所述的高压绕组1分为n段，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；所述的高压绕组1自顶向下，每段由6层线饼8构成，若高压绕组1最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；每段绕组之间没有电气连接。
进一步，所述的低压绕组2分为m段，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；所述的低压绕组2自顶向下，每段由6层线饼8构成，若低压绕组2最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；每段绕组之间没有电气连接。
进一步，所述的高压侧直流电源模块4由n个直流电源构成，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；每个高压侧直流电源只与一段高压绕组相连，自顶向下编号为i＝1，2，…n-1，n；每个高压侧直流电源的输出功率PH0为高压绕组直流电阻总损耗。
进一步，所述的低压侧直流电源模块5由m个直流电源构成，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；每个低压侧直流电源只与一段低压绕组相连，自顶向下编号为j＝1，2，…m-1，m；每个低压侧直流电源的输出功率PL0为低压绕组直流电阻总损耗。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，高压侧直流电源模块4控制每段高压绕组1的损耗，低压侧直流电源模块5控制每段高压绕组2的损耗，因此，该实验装置可以控制各直流电源的输出功率来模拟变压器绕组的非均匀损耗，提高热老化实验的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1为本发明提供的一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置的示意图；
图2为本发明的绕组及主绝缘示意图；
图3为10kV电力变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置的示意图。
其中，1-高压绕组，2-低压绕组，3-绕组主绝缘，4-高压侧直流电源模块，5-低压侧直1流电源模块，6-流速控制采集模块，7-实验箱，8-单层线饼，401-H1直流电源、402-H2直流电源、403-H3直流电源、404-H4直流电源、405-H5直流电源、406-H6直流电源、501-L1直流电源、502-L2直流电源、503-L3直流电源、504-L4直流电源、505-L5直流电源。
具体实施方式
本发明提供了一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置与方法，用于模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化，实验装置主要由高压绕组1、低压绕组2、绕组主绝缘3、高压侧直流电源模块4、低压侧直流电源模块5、流速控制采集模块6以及实验箱7组成；
所述的高压绕组1、所述的低压绕组2以及绕组主绝缘3在实验箱7内部；所述的高压绕组1、所述的绕组主绝缘3和所述的低压绕组2由外向内呈同心圆柱面分布；
所述的高压侧直流电源模块4与所述的高压绕组1相连，所述的低压侧直流电源模块5与所述的低压绕组2相连；
所述的绕组主绝缘3位于所述的高压侧直流电源模块4与所述的低压侧直流电源模块5之间；
所述的流速控制采集模块6控制实验箱7内的油流速度，流速控制采集模块置于实验箱侧壁的油路连通管路8上。
本发明的工作原理：所述的高压绕组1分为n段，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；所述的高压绕组1自顶向下，每段由6层线饼8构成，若高压绕组1最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；每段绕组之间没有电气连接；所述的低压绕组2分为m段，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；所述的低压绕组2自顶向下，每段由6层线饼8构成，若低压绕组2最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；每段绕组之间没有电气连接；所述的高压侧直流电源模块4由n个直流电源构成，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；每个高压侧直流电源只与一段高压绕组相连，自顶向下编号为i＝1，2，…n-1，n；每个高压侧直流电源的输出功率PH0为高压绕组直流电阻总损耗；所述的低压侧直流电源模块5由m个直流电源构成，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；每个低压侧直流电源只与一段低压绕组相连，自顶向下编号为j＝1，2，…m-1，m；每个低压侧直流电源的输出功率PL0为低压绕组直流电阻总损耗；因此可以控制各直流电源的输出功率来模拟变压器绕组的非均匀损耗。
以上系统可通过一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验方法实现，以10kV电力变压器为例，其容量为630kVA，其额定状态下直流电阻损耗为9450W，取其中一相，低压绕组直流电阻损耗为1950W，高压绕组直流电阻损耗为1200W，高压绕组线饼层数为36，低压绕组线饼层数为30，实验操作方法包括以下步骤：
1)计算出
2)将高压绕组的每6层线饼使用导线串联作为一段，共6段；将低压绕组的每6层线饼使用导线串联作为一段，共5段；
3)将6个高压侧直流电源与6段高压绕组相连，从顶自下编号为H1(401)、H2(402)、H3(403)、H4(404)、H5(405)、H6(406)；将5个低压侧直流电源与5段低压绕组相连，从顶自下编号为L1(501)、L2(502)、L3(503)、L4(504)、L5(505)；
4)依照公式设置高压侧各直流电源的输出功率分别为PH1＝300W、PH2＝261W、PH3＝214W、PH4＝214W、PH5＝261W、PH6＝300W；依照公式设置低压侧各直流电源的输出功率分别为PL1＝520W、PL2＝470W、PL3＝425W、PL4＝470W、PL5＝520W；
5)启动运行流速控制采集模块6，使得实验箱7中的绝缘油保持一定的流速；
6)接通各直流电源，对变压器绕组加热。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置与方法，高压侧直流电源模块4控制每段高压绕组(1)的损耗，低压侧直流电源模块5控制每段高压绕组2的损耗，因此，该实验装置可以控制各直流电源的输出功率来模拟变压器绕组的非均匀损耗，提高热老化实验的准确性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，用于模拟变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化，其特征在于，主要由高压绕组(1)、低压绕组(2)、绕组主绝缘(3)、高压侧直流电源模块(4)、低压侧直流电源模块(5)、流速控制采集模块(6)以及实验箱(7)组成，其中：
高压绕组(1)、低压绕组(2)以及绕组主绝缘(3)设置在实验箱(7)内部；高压绕组(1)、绕组主绝缘(3)和低压绕组(2)由外向内呈同心圆柱面分布；
高压侧直流电源模块(4)与高压绕组(1)相连，低压侧直流电源模块(5)与低压绕组(2)相连；
绕组主绝缘(3)位于高压绕组(1)、低压绕组(2)之间；
流速控制采集模块(6)控制实验箱(7)内的油流速度，流速控制采集模块置于实验箱侧壁的油路连通管路(8)上。
2.如权利要求1所述的变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，其特征在于，所述的高压绕组(1)分为n段，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；高压绕组(1)自顶向下，每段由6层线饼(8)构成，若高压绕组(1)最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；各绕组独立与相应的DC电源连接。
3.如权利要求1所述的变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，其特征在于，所述的低压绕组(2)分为m段，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；所述的低压绕组(2)自顶向下，每段由6层线饼(8)构成，若低压绕组(2)最后一段不足6层，便以实际层数构建；每段绕组中的线饼使用导线串联；各绕组独立与相应的DC电源连接。
4.如权利要求1所述的变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，其特征在于，所述的高压侧直流电源模块(4)由n个直流电源构成，n由表达式决定，若n为小数，则向上取整；每个高压侧直流电源只与一段高压绕组相连，自顶向下编号为i＝1，2，…n-1，n；每个高压侧直流电源的输出功率PH0为高压绕组直流电阻总损耗。
5.如权利要求1所述的变压器绝缘在绕组非均匀损耗下的热老化实验装置，其特征在于，所述的低压侧直流电源模块(5)由m个直流电源构成，m由表达式决定，若m为小数，则向上取整；每个低压侧直流电源只与一段低压绕组相连，自顶向下编号为j＝1，2，…m-1，m；每个低压侧直流电源的输出功率PL0为低压绕组直流电阻总损耗。
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