CN108535610A - 一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置 - Google Patents

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陈庆国
吕品
宋春辉
关毅
池明赫
聂洪岩
程嵩
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

本发明公开了一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,它涉及变压器油纸绝缘气隙缺陷放电技术领域;所述高压交流电源通过开关一S交流、开关二S1、开关三S2、开关四S3分别与球形电极、平板电极、针电极连接,并最终通过开关五S与大地相连;本发明对于油纸绝缘气隙放电特性所要研究的变量,本装置均能够实现;基于现有相关试验平台的局限性,本发明所提供的装置对于全面研究变压器油纸绝缘局部放电提供了极大的帮助,尽可能准确、高效地完成相关的试验内容,最大程度的减少试验误差和相应的试验成本。

Description

一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置
技术领域
[0001]本发明属于变压器油纸绝缘气隙缺陷放电技术领域,具体涉及一种变压器油纸绝 缘气隙缺陷放电研宄的试验装置。
背景技术
[0002]大型电力变压器是电网运行中的重要和关键设备,其安全运行关系到整个电网的 安全。油纸绝缘中气隙的存在易引起局部放电的发生,从而破坏绝缘结构、加速绝缘老化、 降低绝缘强度,最终导致设备故障。产生气隙的原因很多,因机械应力、局部过热、震动等原 因都可能引起绝缘局部开裂或裂解产生气隙。绝缘气隙的存在会加速变压器油纸绝缘的老 化。油纸绝缘内部气隙缺陷会降低绝缘的起始放电电压,加速绝缘老化,降低绝缘强度,危 及变压器的安全运行。因此,分析气隙引起局部放电的原因和采取可行的解决方法是非常 有意义的。
[0003]现有技术中,在对油纸绝缘内部气隙缺陷局部放电试验过程中。有的为了研宄直 流输电系统中换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,构造了典型的油纸气隙放电模型,只 对同一模型分别施以交流电压、直流电压以及冲击电压;有的针对油纸绝缘中常见的纸板 内部气隙缺陷,基于脉冲电流法,利用试验室搭建的复合电压产生平台对该缺陷进行了复 合电压下的局部放电试验,比较了不同电压分量下局部放电特性;有的搭建一套交直流复 合电压作用下油纸绝缘气隙缺陷局部放电测量平台,先通过试验得到了交流与直流电压比 例对油纸绝缘内部气隙放电特性的影响,然后建立了油纸绝缘气隙缺陷的物理模型,从理 论上分析了比例与放电特征关系的仿真结果,最后进一步验证了交流与直流电压比例的影 响;有的为全面评估气隙放电的危害程度,设计了多种尺寸的气隙放电模型,研宄油纸绝缘 系统内部气隙缺陷几何尺寸对局部放电特性的影响。
[0004]然而,对以上这些油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,都只是单一的研宄某 一变量对油纸绝缘气隙放电的影响且都无法避免多次换样和其他变量随时间改变对实验 所造成的影响。同时由于上述这些装置的局限性,无法满足我们准确、高效地从不同角度对 油纸绝缘气隙放电的全面研究。
发明内容
[0005]针对上述问题,本发明要解决的技术问题是提供一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放 电研宄的试验装置,以解决上述背景技术中所提到的问题。
[0006]本发明的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研宄的试验装置,它包括高压交流电 源、高压直流电源、冲击电压发生器、弱阻尼分压器、冲击电压局部放电采集系统、滤波放大 器、同轴信号SPD浪涌保护器、高频电流传感器、局放测量仪、耦合电容、限流电阻、可拆卸箱 盖、真空抽气系统、温度传感器及温度显示仪、观察窗口、球形电极、下电极、温度控制器、平 板电极、针电极、耐高温高压有机玻璃装置;所述高压交流电源通过开关一 S3M、开关二Sl、 开关三S2、开关四s3分别与球形电极、平板电极、针电极连接,并最终通过开关五私与大地相 连; 所述高压直流电源通过开关六^、开关、开关三s2、开关四S3分别与球形电极、平 板电极、针电极相连,并最终通过开关五&也与大地相连;而且高压直流电源右端设置通断开 关与下电极相连; 所述冲击电压发生器与弱阻尼分压器并联,通过导线依次连接冲击电压局部放电采集 系统、滤波放大器、同轴信号SPD浪涌保护器、高频电流传感器。所述弱阻尼分压器上端通过 冲击开关一 、开关二&、开关三&、开关四S3分别与球形电极、平板电极、针电极相连;弱 阻尼分压器下端与同轴信号SPD浪涌保护器相连;所述高频电流传感器下端通过冲击开关 二没陆2和下电极相连;高频电流传感器右端与大地相连。
[0007] 所述局放测量仪、耦合电容、限流电阻三者统一整体的左端通过开关六s、开关二 Si、开关三S2、开关四&分别与球形电极、平板电极、针电极相连,下端通过开关七s’和开关 八Sft与大地相连。
[0008] 所述可拆卸箱盖和耐高温高压有机玻璃装置构成统一整体,其中耐高温高压有机 玻璃装置也可不加可拆卸箱盖使用,具体视测量介质环境和试验内容不同而定。
[0009] 所述真空抽气系统、观察窗口、温度传感器及温度显示仪、温度控制器与耐高温高 压有机玻璃装置结合使用,具体使用情况视测量介质环境和试验内容不同而定。
[0010] 作为优选,所述高压交流电源、高压直流电源、冲击电压发生器可分别通过相应开 关控制分别与球形电极、平板电极、针电极相连。
[0011] 作为优选,所述球形电极、平板电极、针电极自由更换不同类型电极且其电极下可 更换不同尺寸气隙的绝缘油纸。
[0012] 作为优选,所述温度传感器及温度显示仪和温度控制器结合使用实时进行控制和 监测介质环境的温度变化。
[0013] 作为优选,所述可拆卸箱盖、真空抽气系统与耐高温高压有机玻璃装置相应结合 使用进行不同介质环境下的试验。
[0014]作为优选,所述观察窗口利用高速摄像机进行宏观现象的拍摄记录。
[0015] 本发明可以研宄不同电压类型下的油纸绝缘气隙放电的特性;可以研宄不同交直 流电压比例下油纸绝缘气隙放电的特性;可以研究不同介质温度环境下油纸绝缘气隙放电 的特性;可以研究不同介质环境下油纸绝缘气隙放电的特性;可以研宄不同电极类型下油 纸绝缘气隙放电的特性;可以研宄不同气隙类型下油纸绝缘气隙放电的特性。
[0016]与现有技术相比,本发明的有益效果为:对于油纸绝缘气隙放电特性所要研宄的 变量,本装置均能够实现。基于现有相关试验平台的局限性,本发明所提供的装置对于全面 研究变压器油纸绝缘局部放电提供了极大的帮助,尽可能准确、高效地完成相关的试验内 容,最大程度的减少试验误差和相应的试验成本。
[0017]附图说明: 为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0018]图1为本发明的结构示意图。
[0019]图中:1-高压交流电源、2-高压直流电源、3-冲击电压发生器、4-弱阻尼分压器、5-冲击电压局部放电采集系统、6-滤波放大器、7-同轴信号SH)浪涌保护器、8-高频电流传感 器、9-局放测量仪、10-耦合电容、1卜限流电阻、12-可拆卸箱盖、丨3-真空抽气系统、14-变压 器油或其他介质、15-温度传感器及温度显示仪、16-观察窗口、17-球形电极、18-试品、19一 下电极、2〇-温度控制器、21_平板电极、22-针电极、23_耐高温高压有机玻璃装置。
[0020]
具体实施方式: 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施 例来描述本发明。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此 外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0021] 在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅 示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大 的其他细节。
[0022] 如图1所示,本具体实施方式采用以下技术方案:高压交流电源1、高压直流电源2、 冲击电压发生器3、弱阻尼分压器4、冲击电压局部放电采集系统5、滤波放大器6、同轴信号 SPD浪涌保护器7、高频电流传感器8、局放测量仪9、耦合电容10、限流电阻丨丨、可拆卸箱盖 12、真空抽气系统13、变压器油或其他介质14、温度传感器及温度显示仪15、观察窗口 16、球 形电极17、试品18、下电极19、温度控制器2〇、平板电极21、针电极22、耐高温高压有机玻璃 装置23。
[0023]在对不同电压类型下油纸绝缘气隙放电特性进行研究时,可以通过相应开关的通 断分别实现在高压交流电源1、高压直流电源2和冲击电压发生器3这三种不同类型电压源 下的研宄。当研宄其中一种电压类型下的油纸绝缘气隙放电时只需要运用相应开关的通断 使另外两种电压源不接入该电路中。其中,当研宄高压交流电源1、高压直流电源2这两种电 压类型下的油纸绝缘气隙放电时需要运用相应开关的通断使局放测量仪9接入装置进行实 时测量;而当研究冲击电压发生器3这种电压类型下的油纸绝缘气隙放电时则不需要局放 测量仪9接入装置中。
[0024] 在研究交直流电压复合下油纸绝缘气隙放电特性时,需要通过相应开关使局放测 量仪9接入装置进行实时测量,同时闭合开关一 和通断开关Sg。
[0025] 在研宄不同温度下油纸绝缘气隙放电特性时,可以使用温度传感器及温度显示仪 15和温度控制器20对介质环境温度进行控制和监测。
[0026] 在研究不同介质环境下油纸绝缘气隙放电特性时,可以通过可拆卸箱盖12、真空 抽气系统I3和变压器油14或其他介质来改变试验所需的具体环境,比如真空环境里、空气 条件下、变压器油中。
[0027] 在研宄不同电极类型下油纸绝缘气隙放电特性时,可以通过调换球形电极17、平 板电极21和针电极22来完成具体的试验内容。
[0028] 在研究不同气隙类型下油纸绝缘气隙放电特性时,可以一次性选择不同气隙尺寸 试品18进行相应试验内容的研宄。
[0029] 其中,高压交流电源1、高压直流电源2、冲击电压发生器3主要是针对不同电压类 型对油纸绝缘气隙放电的特性分析,具体使用情况视试验内容而定。
[0030]其中,可拆卸箱盖12、真空抽气系统13、变压器油或其他介质14主要是针对不同试 验介质环境而使用的。如在空气环境中进行试验则不需要使用可拆卸箱盖12、真空抽气系 统13;如在真空环境中进行试验则需要可拆卸箱盖12、真空抽气系统13的配合使用。具体使 用情况视具体试验内容而定。
[0031] 其中,温度传感器及温度显示仪15和温度控制器20的配合使用可以用来研究不同 温度下油纸绝缘气隙放电的特性。
[0032] 其中,球形电极17、平板电极21和针电极22的相应使用可以用来研究不同电极类 型下的油纸绝缘气隙放电特性。
[0033] 其中,可以用多种不同尺寸的气隙缺陷试品18来研宄油纸绝缘气隙放电中不同尺 寸气隙的特性。
[0034] 其中,观察窗口 16可以观察试验的宏观现象,也可以用高速摄像机来记录试验所 发生的宏观现象。
[0035] 综上所述,本发明提供的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研宄的试验装置可以 完成不同试验条件下的油纸绝缘气隙放电的研宄。该装置设计初衷在于可以准确、高效地 进行相关试验,避免了现有装置的局限性从而最大程度上减小试验误差以及缩短相应的试 验成本。
[0036] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论 从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 [0037] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1. 一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,其特征在于:它包括高压交流 电源、高压直流电源、冲击电压发生器、弱阻尼分压器、冲击电压局部放电米集系统、滤波放 大器、同轴信号SPD浪涌保护器、高频电流传感器、局放测量仪、耦合电容、限'流电阻、可拆卸 箱盖、真空抽气系统、温度传感器及温度显示仪、观察窗口、球形电极、下电极、温度控制器、 平板电极、针电极、耐高温高压有机玻璃装置;所述高压交流电源通过开关一沿^、开关二 Si、开关三S2、开关四S3分别与球形电极、平板电极、针电极连接,并最终通过开关五&4与大 地相连;所述高压直流电源通过开关六S®m、开关二Si、开关三S2、开关四S3分别与球形电 极、平板电极、针电极相连,并最终通过开关五a*与大地相连;而且高压直流电源右端设置 通断开关相流2与下电极相连;所述冲击电压发生器与弱阻尼分压器并联,通过导线依次连 接冲击电压局部放电采集系统、滤波放大器、同轴信号SM)浪涌保护器、高频电流传感器;所 述弱阻尼分压器上端通过冲击开关一 S冲&1、开关二Si、开关三S2、开关四S3分别与球形电极、 平板电极、针电极相连;弱阻尼分压器下端与同轴信号SPD浪涌保护器相连;所述高频电流 传感器下端通过冲击开关二s冲&2和下电极相连;高频电流传感器右端与大地相连;所述局 放测量仪、耦合电容、限流电阻三者统一整体的左端通过开关六S、开关二Si、开关三S2、开关 四S3分别与球形电极、平板电极、针电极相连,下端通过开关七s’和开关八Stt与大地相连; 所述可拆卸箱盖和耐高温高压有机玻璃装置构成统一整体,所述真空抽气系统、观察窗口、 温度传感器及温度显示仪、温度控制器与耐高温高压有机玻璃装置结合使用。
2. 根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,其特征 在于:所述高压交流电源、高压直流电源、冲击电压发生器可分别通过相应开关控制分别与 球形电极、平板电极、针电极相连。
3. 根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,其特征 在于:所述球形电极、平板电极、针电极自由更换不同类型电极且其电极下可更换不同尺寸 气隙的绝缘油纸。
4. 根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,其特征 在于:所述温度传感器及温度显示仪和温度控制器结合使用实时进行控制和监测介质环境 的温度变化。
5. 根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研究的试验装置,其特征 在于:所述可拆卸箱盖、真空抽气系统与耐高温高压有机玻璃装置相应结合使用进行不同 介质环境下的试验。
6. 根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘气隙缺陷放电研宄的试验装置,其特征 在于:所述观察窗口利用高速摄像机进行宏观现象的拍摄记录。
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