CN107843789B - 变压器绕组整体老化试验方法 - Google Patents

变压器绕组整体老化试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变压器绕组整体老化试验方法。其特点是，包括如下步骤：1)取变压器油，并将变压器油置于干燥真空烘箱中，在110‑130℃下保持48‑60小时干燥变压器油；2)将模型变压器绕组置于干燥真空烘箱中，在100‑110℃下保持24‑30小时干燥绕组结构中的绝缘材料；3)将测力传感器安装在干燥后的模型变压器绕组上；4)将安装了测力传感器的干燥模型变压器绕组浸渍在干燥后的变压器油中，在75‑85℃下保持46‑50小时，要求浸渍过程处于真空环境中并且在浸渍时使模型变压器绕组充分浸没在变压器油中。本发明方法既能够准确表征整体老化的过程，又能够避免在运行变压器退运检修，从而降低对电网的影响。

Description

变压器绕组整体老化试验方法
技术领域
本发明涉及一种变压器绕组整体老化试验方法。
背景技术
电力变压器在电力系统中具有十分重要的作用，它是电力系统中最重要的电力设备之一。它的运行状况不仅关系到电力设备的安全，还影响着整个电力系统运行的稳定性和可靠性。所以，电力变压器的安全、可靠运行一直受到相关电力部门的高度重视。然而，电力变压器的运行条件往往比较恶劣，绝缘纸、绝缘板和绝缘油是电力变压器内绝缘材料的重要组成形式，在正常运行过程中受到温度、电场、机械力、水分、氧气等应力的综合作用逐渐老化。目前，我国已有较多变压器运行年限超过20年，这些变压器面临着日益严重的老化问题，发生事故的概率不断增加。
老化会造成电力变压器主绝缘机械性能下降，在遭受突发外部短路故障情况下，绕组极易发生变形而导致绝缘纸受到机械损坏、丧失绝缘能力并最终引发事故。变压器油纸老化是多种因素的综合作用结果，但变压器主绝缘的寿命，即油纸绝缘的寿命实际上主要是由其热老化决定的，热老化是众多老化因素中最主要因素。
实际在役电力变压器的老化过程十分漫长。为了在实验室中能够模拟电力变压器的老化过程以便进行相关研究，需要一种高效、简便、贴近实际老化过程的试验方法。而目前，实验室老化的主要实现方法是将样品放入老化箱中老化，或者将在役变压器退运，并从退运后的变压器内部采集老化后的样品。实际变压器的结构十分复杂，前者无法有效地表征实际变压器中的老化特性，后者属于离线方法，会对电网产生一定的影响，无法满足目前不停电检修的要求。因此，一种电力变压器绕组整体老化的试验方法对在实验室中有效评估变压器绝缘的老化状态、绕组预紧力及抗短路能力、预测绕组剩余寿命的相关研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器绕组整体老化试验方法，能够有效地实现在实验室评估变压器绝缘的老化状态、绕组预紧力及抗短路能力、预测剩余寿命等相关研究。
一种变压器绕组整体老化试验方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
1)取变压器油，并将变压器油置于干燥真空烘箱中，在110-130℃下保持48-60小时干燥变压器油；
2)将模型变压器绕组置于干燥真空烘箱中，在100-110℃下保持24-30 小时干燥绕组结构中的绝缘材料；
3)将测力传感器安装在步骤2)干燥后的模型变压器绕组上；
4)将安装了测力传感器的干燥模型变压器绕组浸渍在步骤1)干燥后的变压器油中，在75-85℃下保持46-50小时，要求浸渍过程处于真空环境中并且在浸渍时使模型变压器绕组充分浸没在变压器油中；
5)将步骤4)得到的包含模型变压器绕组和变压器油的盛油容器置于高温试验箱中，充入N2保护气，使N2气的体积占整个高温试验箱内腔体积的99％以上，在125-135℃下开始进行老化试验；
6)每隔24小时，利用测力传感器测量一次老化时间t下的绕组压紧力 F，直至老化试验进行的时间等于或者超过老化试验总时间；
7)分析绕组压紧力F与老化时间t的关系，利用最小二乘法拟合出绕组压紧力F与老化时间t的函数关系F＝g(t)，根据函数F＝g(t)得到模型变压器绕组压紧力F小于满足绕组稳定性最小压紧力Fm时的老化时间t0，并根据以下公式得到绕组稳定性极限对应的实际老化时间T；
式中：T代表等效运行年限，A代表实验室老化的时长即t0，e为自然常数，θ代表实际运行温度，θ0代表老化温度即130℃，α代表热老化系数，具体选取热老化系数为0.1155，并且公式右上角α之后为△θ，而不是Dθ。
步骤6)中老化试验总时间为800小时。
本发明具有以下有益效果：本发明所述的电力变压器绕组整体老化的试验方法对比现有技术，既能够准确表征整体老化的过程，又能够避免在运行变压器退运检修，从而降低对电网的影响。现有老化的主要实现方法是将绝缘纸板样品放入老化箱中老化，或者将在役变压器退运，并从退运后的变压器内部采集老化后的样品。实际变压器的结构十分复杂，不同结构、部位的绝缘材料的老化程度不一致，前者无法有效地表征实际变压器中的老化特性。而后者属于离线检测方法，需要停电，会对电网产生一定的影响，无法满足目前不停电检修的要求。本发明所述的电力变压器绕组整体老化的试验方法可以准确有效评估变压器老化状态，具有较为广阔的应用前景。
附图说明
附图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
参考图1，本发明所述的电力变压器绕组整体老化试验方法包括以下步骤：
1)取200L的新昆仑K125X变压器油，并将变压器油置于干燥真空烘箱中，在110-130℃下保持48-60小时干燥变压器油；
2)将模型变压器绕组置于干燥真空烘箱中，在100-110℃下保持24-30 小时干燥绕组结构中的绝缘材料；
3)将MTO轮辐式测力传感器MTWM-8.5T安装在干燥后的模型变压器绕组上；
4)将安装了测力传感器的干燥模型变压器绕组浸渍在干燥后的变压器油中，在75-85℃下保持46-50小时，要求浸渍过程处于真空环境中并且在浸渍时使模型变压器绕组充分浸没在变压器油中；
5)将包含模型变压器绕组和变压器油的盛油容器置于高温试验箱中，充入N2保护气，使N2气体体积占整个高温试验箱内腔体积99％以上的 N2保护气，在125-135℃下开始进行老化试验；
6)每隔24小时，利用测力传感器测量一次老化时间t下的绕组压紧力 F，直至老化试验进行的时间等于或者超过老化试验总时间即800小时，即老化试验开始后每隔24小时利用测力传感器测量一次老化时间t下的绕组压紧力F，直至累计试验时间等于或者第一次超过800小时。
7)分析压紧力F与老化时间t关系，利用最小二乘法拟合出压紧力F 与老化时间t的函数关系F＝g(t)。根据函数F＝g(t)得模型变压器绕组压紧力F小于满足绕组稳定性最小压紧力Fm时的老化时间t0，并根据以下公式得到绕组稳定性极限对应的实际老化时间T。
Figure 174694DEST_PATH_FDA0001455449980000011
式中：T代表等效运行年限，A代表实验室老化的时长即t0，e为自然常数，θ代表实际运行温度，θ0代表老化温度即130℃，α代表热老化系数，具体选取热老化系数为0.1155，并且公式右上角α之后为△θ，而不是Dθ。

Claims (2)

1.一种变压器绕组整体老化试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）取变压器油，并将变压器油置于干燥真空烘箱中，在110-130℃下保持48-60小时干燥变压器油；
2）将模型变压器绕组置于干燥真空烘箱中，在100-110℃下保持24-30小时干燥绕组结构中的绝缘材料；
3）将测力传感器安装在步骤2）干燥后的模型变压器绕组上；
4）将安装了测力传感器的干燥模型变压器绕组浸渍在步骤1）干燥后的变压器油中，在75-85℃下保持46-50小时，要求浸渍过程处于真空环境中并且在浸渍时使模型变压器绕组充分浸没在变压器油中；
5）将步骤4）得到的包含模型变压器绕组和变压器油的盛油容器置于高温试验箱中，充入N2保护气，使N2气的体积占整个高温试验箱内腔体积的99%以上，在125-135℃下开始进行老化试验；
6）每隔24小时，利用测力传感器测量一次老化时间t下的绕组压紧力F，直至老化试验进行的时间等于或者超过老化试验总时间；
7）分析绕组压紧力F与老化时间t的关系，利用最小二乘法拟合出绕组压紧力F与老化时间t的函数关系F=g(t)，根据函数F=g(t)得到模型变压器绕组压紧力F小于满足绕组稳定性最小压紧力F m时的老化时间t 0，并根据以下公式得到绕组稳定性极限对应的实际老化时间；
Figure 135298DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Figure 845765DEST_PATH_IMAGE003
代表实验室老化的时长即，e为自然常数，
Figure 951310DEST_PATH_IMAGE005
代表实际运行温度，
Figure 755318DEST_PATH_IMAGE006
代表老化温度即130℃，
Figure 218661DEST_PATH_IMAGE007
代表热老化系数，具体选取热老化系数为0.1155。
2.如权利要求1所述的变压器绕组整体老化试验方法，其特征在于，步骤6）中老化试验总时间为800小时。
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