CN112834883A - 一种内置式变压器局部放电模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置式变压器局部放电模型。本发明包括高压电极、地电极、模型腔体、上盖板和压力平衡杆；所述的高压电极包括内电极、外电极和放电电极；所述的外电极固定于上盖板上，中间开孔并与内电极连接；所述的内电极贯穿外电极，其上端与一金属杆连接，下端设有连接孔和外螺纹，用于装配放电电极；所述的地电极内嵌于模型腔体底部；所述模型腔体的内部用于放置变压器油；所述的上盖板安装在模型腔体的上部；所述的压力平衡杆贯穿上盖板且两者间密封。本发明可以调整局部放电模型的电极类型、极间距离以及安装位置，可以模拟不同缺陷、不同电压等级、不同位置局部放电的产生。

Description

一种内置式变压器局部放电模型
技术领域
本发明属于电力设备状态监测与故障诊断领域，尤其涉及一种内置式变压器局部放电模型。
背景技术
电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，其运行状态直接影响到电力系统的安全运行。目前，大型变压器的绝缘形式主要为油纸复合绝缘，其在生产制造、装备运行的过程中难免会因各种因素形成局部的绝缘缺陷，绝缘缺陷在高电场的作用下会发生局部放电现象。局部放电的长期发展会导致绝缘材料的逐渐劣化，最终导致整个绝缘系统的失效，引发严重事故，造成巨大的经济安全损失，因此，对电力变压器开展局部放电检测和定位对优化设备绝缘设计、维护设备安全运行有着重要的意义。
不同类型、不同位置的局部放电在监测中往往会表现出不同的放电特性，因此通过在变压器中内置局部放电模型，模拟不同类型、不同位置局部放电的产生，采集局部放电数据对研究局部放电信号在变压器中的传播规律有重要意义。
传统的局部放电模型仅由上下电极和固定装置组成，只能内置于变压器中固定位置；加压方式为通过外部电路施加电压，受绝缘条件影响，施加电压大小有限；同时，开放式的局放模型放电会破坏变压器内部油环境，对局部放电监测带来不利影响，密封式的局放模型放电会产生气体，导致内部压强增大，长期运行会带来严重风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种内置式变压器局部放电模型，其可以调整局部放电模型的电极类型、极间距离及安装位置，以模拟不同缺陷、不同电压等级、不同位置局部放电的产生。
本发明采用的技术方案如下：一种内置式变压器局部放电模型，其包括高压电极、地电极、模型腔体、上盖板和压力平衡杆；
所述的高压电极包括内电极、外电极和放电电极；
所述的外电极固定于上盖板上，中间开孔并与内电极连接；所述的内电极贯穿外电极，其上端与一金属杆连接，下端设有连接孔和外螺纹，用于装配放电电极；
所述的地电极内嵌于模型腔体底部；
所述模型腔体的内部用于放置变压器油；
所述的上盖板安装在模型腔体的上部；
所述的压力平衡杆贯穿上盖板且两者间密封。
本发明通过在变压器外部移动金属杆，即可实现高压电极与地电极间距的调节，从而实现局部放电起始电压的调节。地电极上可以放置不同材料的绝缘介质，避免局部放电模型在局部放电时发生击穿，从而产生永久性的击穿破坏。
进一步地，所述的放电电极包括针电极、板电极和球电极；针电极插入内电极下端的连接孔内，实现针电极与内电极的连接；球电极或板电极的上端开孔，通过内电极下端的外螺纹实现两者的连接。本发明可装配三种类型的放电电极，便于模拟不同类型局部放电的产生。
进一步地，所述外电极中间的孔与内电极采用螺纹连接或过盈配合，便于内电极的移动与固定。
进一步地，所述的上盖板上设有多个用于连接绝缘杆的安装孔，安装孔可以与绝缘杆连接，方便将局部放电模型放置于变压器内部不同位置。
进一步地，所述的金属杆与内电极上端的外螺纹连接。
进一步地，所述地电极的材质为铜，上端为一平板，下端为开孔圆柱。
进一步地，所述的模型腔体呈圆柱形，材质为聚四氟乙烯。
进一步地，所述上盖板的材质为聚四氟乙烯，通过螺纹安装于模型腔体上，接触面设有橡胶垫圈，可以增强装置整体的密封性，放置在运行中漏油污染变压器内部油环境。
进一步地，压力平衡杆的材质为酚醛树脂，其下端形成一可防止压力平衡杆被压力挤出模型腔体的凸部。
进一步地，局部放电模型的加压方式分为外加压和自加压，外加压是指连接外部电路，通过外部的试验变压器向局部放电模型施加电压，适用于施加电压≤20kV的情况；当所需施加电压＞20kV时，外加压会面临高压引线从变压器内部引出的绝缘问题，此时通过自加压给局部放电模型施加电压，自加压是指连接变压器内部绕组，通过变压器自身电压向局部放电模型施加电压。
本发明具有的有益效果如下：
1.可以调整局部放电模型的电极类型、极间距离以及安装位置，可以模拟不同缺陷、不同电压等级、不同位置局部放电的产生。
2.局部放电模型有外加压和自加压两种加压方式，对于低电压的放电可以通过外加压的方式施加电压，便于调整电压等级；对于高电压的放电可以通过取变压器绕组上电压的方式加压，可以避免高压线路从变压器内部引出所面临的绝缘问题。
3.局部放电模型上装有压力平衡杆，可以在保证整体密封不污染变压器内部油环境的条件下，解决长期放电产生气体导致模型内部压强增大的问题，可以用于研究长时间尺度下局部放电信号在变压器中的传播规律。
附图说明
图1为本发明局部放电模型的结构示意图；
图2为本发明针电极的结构示意图；
图3为本发明球电极的结构示意图；
图4为本发明板电极的结构示意图；
图5为本发明局部放电模型内置于变压器的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
如图1所示的内置式变压器局部放电模型，包括高压电极、地电极3、模型腔体4、上盖板5和压力平衡杆6。
所述的高压电极包括内电极1、外电极2和放电电极。所述外电极2的材质为不锈钢，固定于上盖板5上，中间开孔并与内电极1连接，便于内电极1的移动和固定；外电极2的高度为30mm，上端直径为30mm，上端高度为5mm，下端直径为16mm，中部孔直径为4mm，所有棱角部分均倒圆角，圆角半径为2mm。所述的内电极1贯穿外电极2，其上端与金属杆7连接，下端设有连接孔和外螺纹，用于装配放电电极。
所述的内电极1为一钨棒，其直径为4mm，长度为100mm，可以插入外电极2中。内电极1的上端通过螺纹与金属杆7连接，便于施加电压，加压方式分为外加压和自加压两种，外加压是指连接外部电路，通过外部的试验变压器向局部放电模型施加电压，自加压是指连接变压器内部绕组，通过变压器自身电压向局部放电模型施加电压。内电极的下端同时留有连接孔和外螺纹，连接孔的深度为5mm，可以装配针电极10、球电极和板电极，便于模拟不同类型局部放电的产生，通过在变压器外部移动金属杆即可实现高压电极与地电极间距的调节，从而实现局部放电起始电压的调节。以针尖电极为例，其电极距离的调整范围为5mm-20mm，对应局部放电起始电压的范围为10kV-20kV。
所述的地电极3内嵌于模型腔体4底部，地电极3的材质为铜，上端为一直径为50mm、厚度为5mm的平板，地电极3的下端为开孔圆柱，圆柱直径为20mm，高度为18mm，孔的直径为10mm，孔径深度为15mm，便于连接变压器的地电压，地电极上可以放置不同材料的绝缘介质，避免模型在局部放电时发生击穿，从而产生永久性的击穿破坏，所有棱角部分均倒圆角，圆角半径为2mm。
所述的模型腔体4呈圆柱形，外径为110mm，内径为90mm，高度为88mm，深度为70mm，材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能和热性能，可以耐受变压器内部的高电场和高温，同时其相对介电常数于变压器油相近，可以避免内置变压器中对电场的畸变。局部放电模型运行时模型腔体内部充满变压器油。
所述上盖板5上端直径为110mm，高度为10mm，下端直径为92.5mm，高度为15mm，材质为聚四氟乙烯，通过螺纹安装于模型腔体4上，接触面设有橡胶垫圈，可以增强装置整体的密封性，放置在运行中漏油污染变压器内部油环境。上盖板5上端留有三个开孔，开孔的直径为12mm，深度为15mm，可以与绝缘杆8连接，方便将局部放电模型放置于变压器内部不同位置。
所述的压力平衡杆6位于上盖板5处，上端直径为12mm，高度为75mm，下端直径为16mm，高度5mm，下端直径大于上端直径，可以防止压力平衡杆被压力挤出局部放电模型。压力平衡杆6的材质为酚醛树脂，具有良好的绝缘性能，当局部放电模型放电产生气体导致内部压强增大时，压力平衡杆便会上浮平衡内外压力差，防止局部放电模型内部压力过大导致漏油和破损。
如图2所示，针电极材质为钨，直径为1mm，长度为30mm，尖端角度为20°，尖端半径为40μm，可以通过内电极下端的连接孔与内电极连接。
如图3所示，球电极材质为铜，直径为25mm，上端开孔直径为4mm，深度为12mm，可以通过内电极下端的外螺纹与内电极连接。
如图4所示，板电极材质为铜，上端直径为20mm，厚度为5mm，下端直径为50mm，厚度为5mm，上端开孔直径为4mm，开孔深度为6mm，可以通过内电极下端的外螺纹与内电极连接。
图5中的金属杆7通过内电极上端的外螺纹连接，绝缘杆8通过上盖板上开孔的内螺纹连接，上下移动内电极连接的金属杆即可实现模型内电极距离的调整，金属杆可以通过变压器上部开孔引出与外部电路连接实现外加压，也可以与变压器绕组连接实现自加压，移动绝缘杆8即可将局放模型置于变压器中不同位置，地电极连接的下金属杆9与变压器箱体通过导线连接，以形成完整的放电回路。
本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，包括高压电极、地电极(3)、模型腔体(4)、上盖板(5)和压力平衡杆(6)；
所述的高压电极包括内电极(1)、外电极(2)和放电电极；
所述的外电极(2)固定于上盖板(5)上，中间开孔并与内电极(1)连接；所述的内电极(1)贯穿外电极(2)，其上端与一金属杆(7)连接，下端设有连接孔和外螺纹，用于装配放电电极；
所述的地电极(3)内嵌于模型腔体(4)底部；
所述模型腔体(4)的内部用于放置变压器油；
所述的上盖板(5)安装在模型腔体(4)的上部；
所述的压力平衡杆(6)贯穿上盖板(5)且两者间密封。
2.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述的放电电极包括针电极、板电极和球电极；针电极插入内电极下端的连接孔内，实现针电极与内电极的连接；球电极或板电极的上端开孔，通过内电极下端的外螺纹实现两者的连接。
3.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述外电极(2)中间的孔与内电极(1)采用螺纹连接或过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述的上盖板(5)上设有多个用于连接绝缘杆(8)的安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述的金属杆(7)与内电极(1)上端的外螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述地电极(3)的材质为铜，上端为一平板，下端为开孔圆柱。
7.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述的模型腔体(4)呈圆柱形，材质为聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，所述上盖板(5)的材质为聚四氟乙烯，通过螺纹安装于模型腔体(4)上，接触面设有橡胶垫圈。
9.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，压力平衡杆(6)的材质为酚醛树脂，其下端形成一可防止压力平衡杆被压力挤出模型腔体的凸部。
10.根据权利要求1所述的一种内置式变压器局部放电模型，其特征在于，局部放电模型的加压方式分为外加压和自加压，外加压是指连接外部电路，通过外部的试验变压器向局部放电模型施加电压，适用于施加电压≤20kV的情况；当所需施加电压＞20kV时，外加压会面临高压引线从变压器内部引出的绝缘问题，此时通过自加压给局部放电模型施加电压，自加压是指连接变压器内部绕组，通过变压器自身电压向局部放电模型施加电压。
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