CN110045247A - 一种变压器套管加速热老化的实验方法 - Google Patents

一种变压器套管加速热老化的实验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110045247A
CN110045247A CN201910347089.1A CN201910347089A CN110045247A CN 110045247 A CN110045247 A CN 110045247A CN 201910347089 A CN201910347089 A CN 201910347089A CN 110045247 A CN110045247 A CN 110045247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide rod
transformer
bushing shell
heat ageing
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910347089.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110045247B (zh
Inventor
周利军
李会泽
代禄喻
郎光娅
蔡君懿
张传辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201910347089.1A priority Critical patent/CN110045247B/zh
Publication of CN110045247A publication Critical patent/CN110045247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110045247B publication Critical patent/CN110045247B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing 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
    • G01R31/1227—Testing 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
    • G01R31/1263—Testing 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 of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers

Abstract

本发明公开了一种变压器套管加速热老化的实验方法，首先搭建实验系统，然后通过实验系统获得变压器套管导杆内径、外径和长度等特征参量，并根据通过套管导杆材料获取其相关材料参数，通过环境温度与变压器套管老化模型计算得到加速热老化所需的电流大小，利用电流热效应对变压器套管进行加速热老化，该实验方法有效提高了变压器套管加速热老化的效率及效果。

Description

一种变压器套管加速热老化的实验方法
技术领域
本发明属于变压器套管加速热老化工艺领域，具体涉及一种变压器套管加速热老化的实验方法。
背景技术
油浸式套管是大型变压器的主要附件，是变压器内部与外部电网连接的唯一通道。套管在运行过程中，长期处于电场、热场和磁场的复杂环境中，其绝缘纸逐渐发生老化，绝缘性能降低，导致电力变压器发生故障，为电力系统的安全稳定运行带来隐患。
套管实际运行中，导杆流经大电流，因电流热效应产生大量热，其最内层绝缘纸包绕在导杆上导致温度最高，而外层绝缘纸热量向外散导致内外层温度分布不均匀。然而当前对套管油纸绝缘进行加速热老化时，常采用老化箱对套管整体进行加速热老化，不能模拟套管在实际工况下不均匀老化的运行状态，导致对套管的绝缘状态评估带来偏差，为了更好的模拟套管在实际工况下的热老化过程，急需一种模拟工况下变压器套管加速热老化的实验方法。
发明内容
为了能够对变压器套管进行加速热老化，本发明提供了一种变压器套管加速热老化的实验方法，包含以下步骤：
第一步：搭建实验平台
搭建变压器套管加速热老化的实验平台，包括终端机(1)、温度传感器(8)、直流电流源(2)、套管导杆(3)、绝缘油(4)、绝缘纸(5)、接地装置(6)、第一支架(7a)、第二支架(7b)、套管外绝缘(9)和电阻测试仪(10)，温度传感器(8)测试套管导杆(3)加速热老化前所处的环境温度，并将温度数据上传至终端机(1)，终端机(1)可控制直流电流源(2)输出指定大小的电流至套管导杆(3)，利用电流热效应加热套管导杆(3)，电阻测试仪(10)连接在套管导杆(3)两端，可测试套管导杆(3)的电阻值，绝缘纸(5)缠绕在套管导杆(3)上，绝缘纸(5)外充满绝缘油(4)浸渍，套管外绝缘(9)固定在第一支架(7a)和第二支架(7b)上；
第二步：在变压器套管加速热老化前，测试套管导杆(3)的内径R1，单位为m，外径R2，单位为m，总长度L，单位为m，并根据套管导杆(3)的材料得到其密度ρ，单位为kg/m3，则套管导杆(3)的外表面积S及质量M为：
S＝2πR2L (1)
式中，外表面积S，单位为m2，质量M，单位为kg；
第三步：开启电阻测试仪(10)，测试套管导杆(3)的电阻值R，单位为Ω，并将测试数据上传至终端机(1)，套管导杆(3)的电阻值R测试完成后，关闭电阻测试仪(10)；
第四步：通过温度传感器(8)记录套管导杆(3)老化前环境温度T0，单位为K，并将温度数据上传至终端机(1)，并设定加速老化温度T，单位为K，则单位时间内套管导杆(3)通过绝缘纸(5)的热量为：
式中，λ为绝缘纸导热系数，单位为W/(m·K)，热量Φ，单位为W，l为绝缘纸(5)厚度，单位为m；
第五步：建立套管加速热老化模型，计算直流电流源(2)应输出的电流值I：
式中，电流值I，单位为A，c为套管导杆(3)的比热容，单位为J/(kg·K)，是与其材料有关的常数，时间t，单位为s，是套管导杆(3)的加速热老化时间；
第六步：建立老化评估模型，评估变压器套管在加速热老化温度T及老化持续时间t后导杆处绝缘纸(5)的聚合度DPt：
式中，DP0为变压器套管绝缘纸的初始聚合度，可通过查阅变压器套管出厂资料获取，DPt为加速热老化t时间后变压器套管绝缘纸的聚合度，E为活化能，取111kJ/mol，k为理想气体常数，取8.314J/(mol·K)；
第六步：设定变压器套管加速热老化的温度T及老化持续时间t，根据式(4)计算出应输出的电流值I，开启终端机(1)，控制直流电流源(2)输出电流值为I的直流电流，利用电流热效应对变压器套管进行加速热老化，则可得到经加速热老化后导杆处绝缘纸(5)聚合度为DPt的变压器套管。
本发明的有益效果在于，有效提高了变压器套管加速热老化的效率及效果。
附图说明
图1为变压器套管加速热老化的实验平台示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1所示为一种变压器套管加速热老化的实验平台示意图。
变压器套管加速热老化的实验方法要包括以下步骤：
第一步：搭建实验平台
搭建变压器套管加速热老化的实验平台，包括终端机(1)、温度传感器(8)、直流电流源(2)、套管导杆(3)、绝缘油(4)、绝缘纸(5)、接地装置(6)、第一支架(7a)、第二支架(7b)、套管外绝缘(9)和电阻测试仪(10)，温度传感器(8)测试套管导杆(3)加速热老化前所处的环境温度，并将温度数据上传至终端机(1)，终端机(1)可控制直流电流源(2)输出指定大小的电流至套管导杆(3)，利用电流热效应加热套管导杆(3)，电阻测试仪(10)连接在套管导杆(3)两端，可测试套管导杆(3)的电阻值，绝缘纸(5)缠绕在套管导杆(3)上，绝缘纸(5)外充满绝缘油(4)浸渍，外绝缘(9)固定在第一支架(7a)和第二支架(7b)上；
第二步：在变压器套管加速热老化前，测试套管导杆(3)的内径R1，单位为m，外径R2，单位为m，总长度L，单位为m，并根据套管导杆(3)的材料得到其密度ρ，单位为kg/m3，则套管导杆(3)的外表面积S及质量M为：
S＝2πR2L (1)
式中，外表面积S，单位为m2，质量M，单位为kg；
第三步：开启电阻测试仪(10)，测试套管导杆(3)的电阻值R，单位为Ω，并将测试数据上传至终端机(1)，套管导杆(3)的电阻值R测试完成后，关闭电阻测试仪(10)；
第四步：通过温度传感器(8)记录套管导杆(3)老化前环境温度T0，单位为K，并将温度数据上传至终端机(1)，并设定加速老化温度T，单位为K，则单位时间内套管导杆(3)通过绝缘纸(5)的热量为：
式中，λ为绝缘纸导热系数，单位为W/(m·K)，热量Φ，单位为W，l为绝缘纸(5)厚度，单位为m；
第五步：建立套管加速热老化模型，计算直流电流源(2)应输出的电流值I：
式中，电流值I，单位为A，c为套管导杆(3)的比热容，单位为J/(kg·K)，是与其材料有关的常数，时间t，单位为s，是套管导杆(3)的加速热老化时间；
第六步：建立老化评估模型，评估变压器套管在加速热老化温度T及老化持续时间t后导杆处绝缘纸(5)的聚合度DPt：
式中，DP0为变压器套管绝缘纸的初始聚合度，可通过查阅变压器套管出厂资料获取，DPt为加速热老化t时间后变压器套管绝缘纸的聚合度，E为活化能，取111kJ/mol，k为理想气体常数，取8.314J/(mol·K)；
第六步：设定变压器套管加速热老化的温度T及老化持续时间t，根据式(4)计算出应输出的电流值I，开启终端机(1)，控制直流电流源(2)输出电流值为I的直流电流，利用电流热效应对变压器套管进行加速热老化，则可得到经加速热老化后导杆处绝缘纸(5)聚合度为DPt的变压器套管。

Claims (1)

1.一种变压器套管加速热老化的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：搭建实验平台
搭建变压器套管加速热老化的实验平台，包括终端机(1)、温度传感器(8)、直流电流源(2)、套管导杆(3)、绝缘油(4)、绝缘纸(5)、接地装置(6)、第一支架(7a)、第二支架(7b)、套管外绝缘(9)和电阻测试仪(10)，温度传感器(8)测试套管导杆(3)加速热老化前所处的环境温度，并将温度数据上传至终端机(1)，终端机(1)可控制直流电流源(2)输出指定大小的电流至套管导杆(3)，利用电流热效应加热套管导杆(3)，电阻测试仪(10)连接在套管导杆(3)两端，可测试套管导杆(3)的电阻值，绝缘纸(5)缠绕在套管导杆(3)上，绝缘纸(5)外充满绝缘油(4)浸渍，套管外绝缘(9)固定在第一支架(7a)和第二支架(7b)上；
第二步：在变压器套管加速热老化前，测试套管导杆(3)的内径R1，外径R2，总长度L，并根据套管导杆(3)的材料得到其密度ρ，则套管导杆(3)的外表面积S及质量M为：
S＝2πR2L (1)
第三步：开启电阻测试仪(10)，测试套管导杆(3)的电阻值R，并将测试数据上传至终端机(1)，套管导杆(3)的电阻值R测试完成后，关闭电阻测试仪(10)；
第四步：通过温度传感器(8)记录套管导杆(3)老化前环境温度T0，并将温度数据上传至终端机(1)，并设定加速老化温度T，则单位时间内套管导杆(3)通过绝缘纸(5)的热量为：
式中，λ为绝缘纸导热系数，l为绝缘纸(5)厚度；
第五步：建立套管加速热老化模型，计算直流电流源(2)应输出的电流值I：
式中，电流值I，c为套管导杆(3)的比热容，是与其材料有关的常数，时间t，是套管导杆(3)的加速热老化时间；
第六步：建立老化评估模型，评估变压器套管在加速热老化温度T及老化持续时间t后导杆处绝缘纸(5)的聚合度DPt：
式中，DP0为变压器套管绝缘纸的初始聚合度，通过查阅变压器套管出厂资料获取，DPt为加速热老化t时间后变压器套管绝缘纸的聚合度，E为活化能，取111kJ/mol，k为理想气体常数，取8.314J/(mol·K)；
第六步：设定变压器套管加速热老化的温度T及老化持续时间t，根据式(4)计算出应输出的电流值I，开启终端机(1)，控制直流电流源(2)输出电流值为I的直流电流，利用电流热效应对变压器套管进行加速热老化，则得到经加速热老化后导杆处绝缘纸(5)聚合度为DPt的变压器套管。
CN201910347089.1A 2019-04-27 2019-04-27 一种变压器套管加速热老化的实验方法 Active CN110045247B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910347089.1A CN110045247B (zh) 2019-04-27 2019-04-27 一种变压器套管加速热老化的实验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910347089.1A CN110045247B (zh) 2019-04-27 2019-04-27 一种变压器套管加速热老化的实验方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110045247A true CN110045247A (zh) 2019-07-23
CN110045247B CN110045247B (zh) 2020-04-24

Family

ID=67279792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910347089.1A Active CN110045247B (zh) 2019-04-27 2019-04-27 一种变压器套管加速热老化的实验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110045247B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111047210A (zh) * 2019-12-21 2020-04-21 西南交通大学 一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法
CN111983404A (zh) * 2020-08-25 2020-11-24 西南交通大学 一种轻量化车载牵引变压器的热点计算及定位方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011120321B3 (de) * 2011-12-06 2012-06-28 Rudolf Wimmershoff Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Qualität und der Alterung von elektrischen Isolierstoffen mit Hilfe von Verlustfaktormessungen einschließlich des Kriteriums der Durchschlagspannungen
CN106442225A (zh) * 2016-10-09 2017-02-22 哈尔滨理工大学 油浸式变压器油纸中水分扩散测量评估方法
CN106950468A (zh) * 2017-03-06 2017-07-14 三峡大学 一种不同温度下变压器油纸绝缘频域介损积分的归算方法
CN206540988U (zh) * 2017-03-06 2017-10-03 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种套管油纸绝缘电热联合老化实验装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011120321B3 (de) * 2011-12-06 2012-06-28 Rudolf Wimmershoff Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Qualität und der Alterung von elektrischen Isolierstoffen mit Hilfe von Verlustfaktormessungen einschließlich des Kriteriums der Durchschlagspannungen
CN106442225A (zh) * 2016-10-09 2017-02-22 哈尔滨理工大学 油浸式变压器油纸中水分扩散测量评估方法
CN106950468A (zh) * 2017-03-06 2017-07-14 三峡大学 一种不同温度下变压器油纸绝缘频域介损积分的归算方法
CN206540988U (zh) * 2017-03-06 2017-10-03 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种套管油纸绝缘电热联合老化实验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONGYANG WANG等: "Effects of Thermal Aging on Moisture Diffusion in Insulation Paper Immersed with Mineral Oil", 《IEEE》 *
吴广宁等: "基于时域介电谱和去极化电量的变压器油纸绝缘老化特征量研究", 《高电压技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111047210A (zh) * 2019-12-21 2020-04-21 西南交通大学 一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法
CN111047210B (zh) * 2019-12-21 2021-07-20 西南交通大学 一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法
CN111983404A (zh) * 2020-08-25 2020-11-24 西南交通大学 一种轻量化车载牵引变压器的热点计算及定位方法
CN111983404B (zh) * 2020-08-25 2021-09-24 西南交通大学 一种轻量化车载牵引变压器的热点计算及定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110045247B (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110045247A (zh) 一种变压器套管加速热老化的实验方法
CN110045243A (zh) 一种变压器套管热老化状态的评估方法
WO2023072174A1 (zh) 抽水蓄能发电电动机vpi线棒绝缘热机械劣化的判定方法
CN115758730A (zh) 自熔式电缆中间接头的老化检测方法及装置
CN109188216B (zh) 一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法
Montanari et al. HVDC and UHVDC polymeric cables: Feasibility and material development
Yuan et al. Research on temperature field simulation of dry type air core reactor
CN206540988U (zh) 一种套管油纸绝缘电热联合老化实验装置
CN107621574A (zh) 研究负载条件下套管内绝缘水分分布的实验方法
CN112735702A (zh) 基于低电导温度系数环氧复合材料的直流套管均压装置
CN209858684U (zh) 一种不同温度工况下绝缘套管绝缘性能的测试装置
Li et al. Development and qualification of ITER current lead electrical insulation
CN212646882U (zh) 固体绝缘材料电热应力老化实验装置
Patel et al. MV cable termination failure assessment in the context of increased use of power electronics
CN110007161B (zh) 一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法
Hu et al. Simulation of mechanical pressure of XLPE-SiR interface in cable joints based on operating temperature and interference parameters
Zhao et al. Evolution of grounding failure‐insulation failure of 10 kV cable joints: Prerequisites of an explosion in enclosed cable trench
Tzimas et al. Extruded HVDC cables experience during a VSC ageing program with online monitoring techniques
Ding et al. Study on thermal circuit model of typical disconnector and current transformer
Yu et al. Research on finite element model of air-core reactor based on magnetic-thermal coupling simulation
CN112540249B (zh) 一种基于双温模型的植物油变压器热故障模拟装置
Riße et al. Design, tests, and repair procedures for the electrical insulation of the superconducting W7-X magnets
Liu et al. Evaluation method of stator insulation for direct-drive wind turbine generator based on accelerated multi-factor aging
Huang et al. Direct-Current Electric Field Distribution Characteristics of Grafted Polypropylene Cable Insulation
Yang et al. Research on Temperature Rise of±800kV VSC-DC Wall Bushing Superposed By DC and AC Loads

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant