CN112179935A - 一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法 - Google Patents

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陈晓琳
符小桃
符传福
陈林聪
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • 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
    • G01R31/003—Environmental or reliability tests

Abstract

本发明提供一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，该方法包括：S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理；S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，并在加入铜片后进行密封；S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态；S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。本发明具有应用操作性强、应用范围广泛和应用效果好的优点，可以帮助工作人员认识变压器内部电缆纸老化变化趋势及规律，为进行变压器设备运行状态诊断奠定判断基础，为设备稳定运行提供可靠依据。

Description

一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法。
背景技术
在变压器运行过程中，油纸绝缘在电、热、机械以及环境等因素的共同作用下会逐渐劣化，引起绝缘系统的机械强度或绝缘性能下降。对于大型电力变压器等油纸绝缘设备，绝缘油即使使用了30年时间，绝缘击穿性能的下降也只有10％左右，而且还可以通过净化或者换油的方式来改善油的绝缘性能。因此，大型电力变压器油纸绝缘在长期的连续运行中，其老化状态和整体寿命主要取决于绝缘纸等固体绝缘。
目前国内外规程通常采用测量由绝缘系统老化而引起的理化参数和电气性能参数的变化来对绝缘的老化状态进行评估。理化参数在目前工程中应用最为广泛，包括绝缘纸聚合度(DP)、拉伸强度(TS)、油中溶解CO、CO2生成总量及其比值以及油中糠醛含量等。变压器内使用的绝缘纸包含：皱纹纸、电缆纸以及纸板。电缆纸主要在绕组线圈部分使用，承受的热、拉伸应力以及电磁影响较为凸显，随着设备逐年运行，出现劣化、老化的几率较大。因此需要在试验室内开展模拟试验，加深对电缆纸的热老化过程的认识。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，以克服或至少部分解决现有技术所存在的上述问题。
一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，包括以下步骤：
S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理；
S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，并在加入铜片后进行密封；
S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态；
S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。
进一步的，所述对电缆纸进行干燥操作，具体是将电缆纸放置在温度为104～106℃、内部真空度小于133Pa的烘箱中干燥24h。
进一步的，在所述步骤S2之前，还包括：
S11、在真空环境下通过试验变压器油在真空环境中浸渍电缆纸，使电缆纸充分湿润。
进一步的，所述步骤S2中，装入密封的玻璃瓶的绝缘油和电缆纸的质量比为5～15:1。
进一步的，所述步骤S2中，所加入铜片的大小为5～15cm2。
进一步的，所述步骤S2具体还包括：在装瓶结束后往玻璃瓶中充入干燥氮气并进行密封。
进一步的，所述步骤S3中，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态具体为将烘箱内部气体抽取使其真空度小于133Pa，再通入1个大气压的氮气。
进一步的，所述步骤S4中，烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶的加热温度为115～125℃。
进一步的，在对油纸绝缘样品进行测试试验时变压器的运行温度控制在85℃以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，应用操作性强，应用范围广泛，后续可采用本方法对变压器内使用的皱纹纸、纸板等材料开展模拟老化试验；应用效果较好，老化的纸样可在较短时间内达到老化的预期目标，使其满足后续检测工作的要求，从而得到准确的老化试验数据，帮助工作人员认识变压器内部电缆纸老化变化趋势及规律，为进行变压器设备运行状态诊断奠定判断基础，为设备稳定运行提供可靠依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法整体流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
本实施例提供一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，所述方法包括以下步骤：
S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理。
其中，所述电缆纸应当预先进行裁剪，对电缆纸进行干燥操作的目的是确保试验用的电缆纸是无水状况的。对电缆纸进行干燥操作，具体是将电缆纸放置在温度为104℃、内部真空度小于133Pa的烘箱中干燥24h，后续采用同样条件的烘箱对绝缘油进行除气和干燥处理。
S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，并在加入铜片后进行密封。
该步骤中，装入玻璃瓶的绝缘油和电缆纸的质量比为5:1，所加入铜片的大小为5cm2。
S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态。
S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。
步骤S4中，将烘箱温度设定为115℃开始油纸绝缘的加热老化试验，对老化试验获得的样品开展系列试验，所述试验具体为：对油品可开展糠醛检测，对老化电缆纸样开展红外光谱检测、聚合度检测。在对油纸绝缘样品进行测试试验时变压器的运行温度控制在85℃以下。
实施例二
本实施例提供一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，所述方法包括以下步骤：
S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理。
其中，所述电缆纸应当预先进行裁剪。对电缆纸进行干燥操作，具体是将电缆纸放置在温度为106℃、内部真空度小于133Pa的烘箱中干燥24h，后续采用同样条件的烘箱对绝缘油进行除气和干燥处理。
S11、在真空环境下通过试验变压器油静置状态下浸渍电缆纸，使电缆纸充分湿润。
S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，在加入铜片后往玻璃瓶中充入干燥氮气并进行密封。
该步骤中，装入玻璃瓶的绝缘油和电缆纸的质量比为15:1，所加入铜片的大小为15cm2。水分和氧气对整体老化反应起着重要的作用，在同等模拟试验条件下，不同水分和氧气含量会出现不同的试验结果，通过充入干燥氮气可以防止老化过程中外界的氧气和水分进入玻璃瓶中，导致影响试验结果。
S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态。
S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。
步骤S4中，将烘箱温度设定为125℃开始油纸绝缘的加热老化试验，对老化试验获得的样品开展系列试验，所述试验具体为：对油品可开展糠醛检测，对老化电缆纸样开展红外光谱检测、聚合度检测。在对油纸绝缘样品进行测试试验时变压器的运行温度控制在85℃以下。
实施例三
如图1所示，本实施例提供一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，所述方法包括以下步骤：
S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理。
其中，所述电缆纸应当预先进行裁剪。对电缆纸进行干燥操作，具体是将电缆纸放置在温度为105℃、内部真空度小于133Pa的烘箱中干燥24h，后续采用同样条件的烘箱对绝缘油进行除气和干燥处理，温度设置在105℃时干燥效果和效率较好且能耗较低。
S11、在真空环境下通过试验变压器油静置状态下浸渍电缆纸，使电缆纸充分湿润。
S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，在加入铜片后往玻璃瓶中充入干燥氮气并进行密封。
该步骤中，装入玻璃瓶的绝缘油和电缆纸的质量比为10:1，所加入铜片的大小为10cm2。真实变压器内部存在变压器油、纸以及金属材质，3种材质在变压器运行过程中充分反应，不同配比会导致实验结果不同，该模拟配比最接近真实变压器整体变压器油重、电缆纸用纸量、铜导线大致比例，使得老化样本可以更接近实际情况下油纸绝缘的老化情况。
S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态。
在实际模拟试验中，模拟用的烘箱热源温度在烘箱各个部分是不一样的，可能会造成老化样本受热情况不一样，老化效果不一样，使得得到的结论也不尽相同，为了解决该问题，步骤S3中，在将烘箱中气体抽出使其达到真空度小于133Pa的真空状态后，再通入1个大气压的氮气，从而在保持烘箱中干燥环境的同时可以保证老化样品可以实现均匀受热。
S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。
步骤S4中，将烘箱温度设定为120℃开始油纸绝缘的加热老化试验。经试验，115℃下老化模拟进度较慢，而125℃老化模拟速度则过快，120℃下模拟试验进度和效果最佳。
对老化试验获得的样品开展系列试验，所述试验具体为：对油品可开展糠醛检测，对老化电缆纸样开展红外光谱检测、聚合度检测。在对油纸绝缘样品进行测试试验时变压器的运行温度控制在85℃以下，过高的变压器运行温度会违背材质老化规律，而过低的温度会导致模拟试验效果不好，85℃可在保证样品老化符合实际规律的同时取得较好的模拟试验效果。
通过本方法对某一电缆纸开展老化试验，老化过程中得到的聚合度数据如表1所示。
表1聚合度测试值
Figure BDA0002712344710000061
DL/T 984《油浸式变压器绝缘老化判断导则》中，关于变压器绝缘纸聚合度判据如表2所示。
表2变压器绝缘纸聚合度判据
Figure BDA0002712344710000071
结合表1、表2可看出：随着老化时间的变化，老化样品的聚合度测试纸也随之发生变化，说明应用本方法确实可有效在短时间内模拟出电缆纸的老化变化，基于此可建立有效的模拟试验，帮助工作人员认识变压器内部电缆纸老化变化趋势及规律，为下一步变压器设备运行状态诊断奠定判断基础，为设备的稳定运行提供可靠的理论依据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、对电缆纸进行干燥操作，对绝缘油进行除气和干燥处理；
S2、将绝缘油和电缆纸装入玻璃瓶，并在加入铜片后进行密封；
S3、将装有油纸绝缘样品的玻璃瓶放入烘箱，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态；
S4、通过烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶加热以进行油纸绝缘的加速热老化试验，在不同的老化时间节点取出油纸绝缘样品，对油纸绝缘样品进行检测并进行测试试验。
2.根据权利要求1所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述对电缆纸进行干燥操作，具体是将电缆纸放置在温度为104～106℃、内部真空度小于133Pa的烘箱中干燥24h。
3.根据权利要求1所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，还包括：
S11、在真空环境下通过试验变压器油在真空环境中浸渍电缆纸，使电缆纸充分湿润。
4.根据权利要求1所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，装入密封的玻璃瓶的绝缘油和电缆纸的质量比为5～15:1。
5.根据权利要求4所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，所加入铜片的大小为5～15cm2。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S2具体还包括：在装瓶结束后往玻璃瓶中充入干燥氮气并进行密封。
7.根据权利要求1所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S3中，将烘箱中气体抽出使其达到真空状态具体为将烘箱内部气体抽取使其真空度小于133Pa，再通入1个大气压的氮气。
8.根据权利要求1所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S4中，烘箱对装有油纸绝缘样品的玻璃瓶的加热温度为115～125℃。
9.根据权利要求1或8所述的一种加速变压器用电缆纸热老化模拟试验方法，其特征在于，在对油纸绝缘样品进行测试试验时变压器的运行温度控制在85℃以下。
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