CN110426609A - 一种变压器多局放形式模拟及测试系统 - Google Patents

一种变压器多局放形式模拟及测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器多局放形式模拟及测试系统，电容分压器及高压套管均位于变压器油箱上，高压套管及电容分压器与升压变压器相连接，电机固定于变压器油箱的顶部，电机的输出轴与移动绝缘棒的一端相连接，高压电极固定于移动绝缘棒的另一端，固定绝缘棒的一端固定于变压器油箱的内壁上，地电极固定于固定绝缘棒的另一端，地电极上设置有绝缘纸板，高压电极正对所述绝缘纸板，且高压电极与绝缘纸板之间有间隙，特高频传感器固定于变压器油箱的外壁上，示波器与电容分压器及特高频传感器相连接，地电极接地，该系统能够实现对变压器油箱内油中悬浮放电、尖端放电以及沿面放电进行模拟和测试。

Description

一种变压器多局放形式模拟及测试系统
技术领域
本发明属于电力技术领域，涉及一种变压器多局放形式模拟及测试系统。
背景技术
作为电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的电力设施，变电设备的安全运行对整个电力系统的稳定具有至关重要的作用。其一旦发生故障，必将引起所辖局部地区乃至全部地区停电。因而，必须通过各种技术手段，研究并提出发现缺陷和隐患的方法，减少或避免其发展为设备故障，提高变电设备的运行可靠性。经统计，在变压器所发生的事故中，根据损坏原因分类，由绝缘缺陷引发的事故居第1位。由于局部放电是造成变压器绝缘劣化的主要原因之一，故其放电类型、特征频谱及传递路径皆与变压器的绝缘状态具有一定的联系。因此，研究不同种类的局部放电特征成为检测绝缘状况的重要手段之一。
目前，对变压器局部放电的研究，主要为利用小尺寸模型来模拟变压器油中的尖端、沿面及悬浮等放电形式，然后利用多种检测手段提取以上多种类型局放的典型特征。而这种小尺寸放电模型，由于尺寸的限制，无法真实模拟现场电力变压器产生局放后其内部绝缘油的改变，故试验室内提取的局部放电特征会与实际情况存在一定的偏差。因此，研制一种可重复使用且贴近真实电力变压器局部放电环境的模型，并提出一种适合该模型局部放电测试的系统，对准确检测及判定变压器绝缘局部放电是极为重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变压器多局放形式模拟及测试系统，该系统能够实现对变压器油箱内油中悬浮放电、尖端放电以及沿面放电的模拟和测试。
为达到上述目的，本发明所述的变压器多局放形式模拟及测试系统包括变压器油箱、示波器、升压变压器、特高频传感器、电容分压器、高压套管以及设置于变压器油箱内的电机、移动绝缘棒、高压电极、固定绝缘棒及地电极；
电容分压器及高压套管均位于变压器油箱上，高压套管及电容分压器与升压变压器相连接，电机固定于变压器油箱的顶部，电机的输出轴与移动绝缘棒的一端相连接，高压电极固定于移动绝缘棒的另一端，固定绝缘棒的一端固定于变压器油箱的内壁上，地电极固定于固定绝缘棒的另一端，地电极上设置有绝缘纸板，高压电极正对所述绝缘纸板，且高压电极与绝缘纸板之间有间隙，特高频传感器固定于变压器油箱的外壁上，示波器与电容分压器及特高频传感器相连接，地电极接地。
变压器油箱的顶部设置有能够打开的顶盖，电机固定于顶盖的底部。
变压器油箱的侧面设置有透明结构的观察窗，所述观察窗上标注有用于显示地电极与高压电极之间距离的刻度线。
所述电机为步进电机。
地电极通过导线接地。
观察窗为有机玻璃材质。
绝缘纸板表面固定有铝箔，铝箔作为悬浮电极。
地电极通过金属压件延伸于绝缘纸板上。
特高频传感器通过法兰固定于变压器油箱的外壁上。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的变压器多局放形式模拟及测试系统在具体操作时，电机、移动绝缘棒、高压电极、固定绝缘棒及地电极均位于变压器油箱内，升压变压器通过高压套管与高压电极相连接，高压电极与地电极之间有间隙，以实现间隙放电，另外，电机的输出轴通过移动绝缘棒与高压电极相连接，以调节高压电极与地电极之间的距离，实现对放电距离的调节，另外，示波器与电容分压器及特高频传感器的输出端相连接，以实现信号的采集及显示，进而实现变压器油箱内油中悬浮放电、尖端放电以及沿面放电的模拟和测试，操作方便、简单。
本发明技术受国家自然科学基金面上项目(61873292)、河南省科技计划项目(192102210233)、中原工学院交叉学科团队支持计划资助。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中变压器油箱的外形图；
图3为本发明中地电极与高压电极的位置关系图；
图4为本发明中悬浮电极的位置图；
图5为沿面放电缺陷下的高压电极与金属压件的位置图。
其中，1为示波器、2为电容分压器、3为高压套管、4为法兰、5为特高频传感器、6为高压电极、7为地电极、8为电机、9为升压变压器、10为移动绝缘棒、11为变压器油箱、12为固定绝缘棒、13为导线、14为绝缘纸板、15为观察窗、16为顶盖、17为刻度线、7-1为金属压件、14-1为铝箔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图3，本发明所述的变压器多局放形式模拟及测试系统包括变压器油箱11、示波器1、升压变压器9、特高频传感器5、电容分压器2、高压套管3以及设置于变压器油箱11内的电机8、移动绝缘棒10、高压电极6、固定绝缘棒12及地电极7；电容分压器2及高压套管3均位于变压器油箱11上，高压套管3及电容分压器2与升压变压器9相连接，电机8固定于变压器油箱11的顶部，电机8的输出轴与移动绝缘棒10的一端相连接，高压电极6固定于移动绝缘棒10的另一端，固定绝缘棒12的一端固定于变压器油箱11的内壁上，地电极7固定于固定绝缘棒12的另一端，地电极7上设置有绝缘纸板14，高压电极6正对所述绝缘纸板14，且高压电极6与绝缘纸板14之间有间隙，特高频传感器5固定于变压器油箱11的外壁上，示波器1与电容分压器2及特高频传感器5相连接，地电极7接地，其中，所述电机8为步进电机；地电极7通过导线13接地。
变压器油箱11的顶部设置有能够打开的顶盖16，电机8固定于顶盖16的底部；变压器油箱11的侧面设置有透明结构的观察窗15，所述观察窗15上标注有用于显示地电极7与高压电极6之间距离的刻度线17，其中，观察窗15为有机玻璃材质；特高频传感器5通过法兰4固定于变压器油箱11的外壁上。
本发明的操作过程包括多局放形式(悬浮放电、尖端放电及沿面放电)的模拟及测试。其中，所述多局放形式模拟及测试包括以下步骤：
一、尖端放电及悬浮放电形式模拟和测试1)通过电机8带动移动绝缘棒10移动，从而将高压电极6移动至距离地电极7的距离为n的位置；
2)在法兰4上安装特高频传感器5，将特高频传感器5的信号输出端连接于示波器1上；
3)将电容分压器2采集到的电压信号传递到示波器1中；
4)通过升压变压器9向高压套管3加载电压，升高电压直到示波器1上出现特高频局放信号为止，记录此时局放及加载电压的时域信号；
5)将示波器1采集到的局放及加载电压的时域信号转化为PRPD谱图；
悬浮放电及尖端放电模拟的具体过程为：
1)尖端放电：高压电极6为针电极，地电极7为板电极，在地电极7上固定绝缘纸板14，以形成尖端放电缺陷；
2)悬浮放电：将铝箔14-1固定在绝缘纸板14表面作为悬浮电极，且铝箔14-1和高压电极6之间保持一定的距离，以形成悬浮放电缺陷；
二、沿面放电形式模拟和测试
1)在地电极7上安装金属压件7-1，用于将地电极7延伸于绝缘纸板14的上表面；
2)通过电机8带动移动绝缘棒10移动，直至高压电极6接触绝缘纸板14为止，且高压电极6与金属压件7-1之间保持一定的距离；
3)在法兰4上安装特高频传感器5，将特高频传感器5的信号输出端连接于示波器1上；
4)将电容分压器2采集到的电压信号传递到示波器1中；
5)通过升压变压器9向高压套管3加载电压，升高电压直到示波器1上出现特高频局放信号为止，记录此时局放及加载电压的时域信号；
6)将示波器1采集到的局放及加载电压的时域信号转化为PRPD谱图；
综上，通过改变绝缘纸板14和地电极7，获取悬浮放电、尖端放电及沿面放电时的PRPD谱图，以实现对悬浮放电、尖端放电及沿面放电时的PRPD谱图特征的研究；另外，对于悬浮放电和尖端放电而言，通过调整地电极7与高压电极6之间的距离，可实现放电间隙距离对局部放电影响的研究。

Claims (9)

1.一种变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，包括变压器油箱(11)、示波器(1)、升压变压器(9)、特高频传感器(5)、电容分压器(2)、高压套管(3)以及设置于变压器油箱(11)内的电机(8)、移动绝缘棒(10)、高压电极(6)、固定绝缘棒(12)及地电极(7)；
电容分压器(2)及高压套管(3)均位于变压器油箱(11)上，高压套管(3)及电容分压器(2)与升压变压器(9)相连接，电机(8)固定于变压器油箱(11)的顶部，电机(8)的输出轴与移动绝缘棒(10)的一端相连接，高压电极(6)固定于移动绝缘棒(10)的另一端，固定绝缘棒(12)的一端固定于变压器油箱(11)的内壁上，地电极(7)固定于固定绝缘棒(12)的另一端，地电极(7)上设置有绝缘纸板(14)，高压电极(6)正对所述绝缘纸板(14)，且高压电极(6)与绝缘纸板(14)之间有间隙，特高频传感器(5)固定于变压器油箱(11)的外壁上，示波器(1)与电容分压器(2)及特高频传感器(5)相连接，地电极(7)接地。
2.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，变压器油箱(11)的顶部设置有能够打开的顶盖(16)，电机(8)固定于顶盖(16)的底部。
3.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，变压器油箱(11)的侧面设置有透明结构的观察窗(15)，所述观察窗(15)上标注有用于显示地电极(7)与高压电极(6)之间距离的刻度线(17)。
4.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，所述电机(8)为步进电机。
5.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，地电极(7)通过导线(13)接地。
6.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，观察窗(15)为有机玻璃材质。
7.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，绝缘纸板(14)表面固定有铝箔(14-1)，铝箔(14-1)作为悬浮电极。
8.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，地电极(7)通过金属压件(7-1)延伸于绝缘纸板(14)上。
9.根据权利要求1所述的变压器多局放形式模拟及测试系统，其特征在于，特高频传感器(5)通过法兰(4)固定于变压器油箱(11)的外壁上。
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