CN113092961A - 换流变压器局部放电模型操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流变压器局部放电模型操作机构。本发明包括固定框架和安装在固定框架上的电极间距调节装置；所述的固定框架包括可调长度的固定安装杆、绝缘件、绝缘固定杆和安装法兰，所述固定安装杆的一端与绝缘件固定连接，另一端与安装法兰固定连接，所述的安装法兰固定在变压器油箱顶盖上；所述的电极间距调节装置安装在所述的安装法兰上，电极间距调节装置的底端连接一压块，所述压块的底部固接连接杆的上端，该连接杆贯穿所述绝缘件，连接杆的下端连接针板放电模型中的金属尖端电极；所述的绝缘件与针板放电模型的基座采用绝缘固定杆连接。本发明使针板放电模型安装时准确定位，便于在变压器外部调节放电量，能够实现两种不同加压方式。

Description

换流变压器局部放电模型操作机构

技术领域

本发明属于换流变压器的绝缘件局部放电缺陷模拟领域，具体地说是一种换流变压器局部放电模型操作机构。

背景技术

特高压换流变压器作为直流输电工程中最为关键的设备，其设备运行状态直接影响整个特高压直流输电工程安全运行。变压器本体的故障状态研究，包含绝缘件局部放电缺陷模拟及信号采集、内部结构件振动状态感知、变压器油温分布测量、绕组过热缺陷模拟等项目，从而提升换流变压器运行状态感知的时效性、准确性、可靠性，为设备状态评价以及运维检修决策提供科学依据。

针对绝缘件局部放电缺陷模拟，采用在变压器内部各关键位置处布置针板放电模型的方法，模拟变压器内部发生局放故障。

现有的针板放电模型使用时存在以下问题：

1）针板放电模型放置于变压器内部时，需要解决在不影响变压器自身绝缘性能的前提下，如何对放电电极施加高电压的问题。

2）由于变压器自身密闭容器的特性，必须将针板放电模型一次性放置到理想位置，避免重复操作和进箱操作，因此需要适当的安装限位措施。

3）针板放电模型需要调节放电量时，必须将模型取出，调整后再放入变压器内；如此操作步骤极其繁琐，安装工作量巨大，单次试验时间间隔长。

4）针板放电模型无法实现两种不同的加压方式，从金属尖端电极施加20kV电压，以及从平板电极施加60kV电压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种安装时能准确定位且能在变压器外部调节放电量的换流变压器局部放电模型操作机构。

为此，本发明采用如下的技术方案：换流变压器局部放电模型操作机构，其包括固定框架和安装在固定框架上的电极间距调节装置；

所述的固定框架包括可调长度的固定安装杆、绝缘件、绝缘固定杆和安装法兰，所述固定安装杆的一端与绝缘件固定连接，另一端与安装法兰固定连接，所述的安装法兰固定在变压器油箱顶盖上；

所述的电极间距调节装置安装在所述的安装法兰上，电极间距调节装置的底端连接一压块，所述压块的底部固接连接杆的上端，该连接杆贯穿所述绝缘件，连接杆的下端连接针板放电模型中的金属尖端电极；

所述的绝缘件与针板放电模型的基座采用绝缘固定杆连接。

本发明通过可调长度的固定安装杆、绝缘件和绝缘固定杆组成一个用于固定安装针板放电模型的固定框架，利用可调长度的固定安装杆调节针板放电模型所处位置的高低，实现准确定位，能够将针板放电模型安全地放置于换流变压器线圈之间，在不影响变压器自身绝缘性能的前提下进行局放故障模拟试验。

电极间距调节装置使用时，压块用于带动连接杆升降，由于连接杆的下端连接金属尖端电极，通过连接杆的升降带动金属尖端电极上下移动，而平板电极固定不动，从而实现针板放电模型中金属尖端电极与平板电极之间距离的调节，无需将针板放电模型从变压器油箱中取出进行两电极间距离的调整，从而能在变压器外部调节放电量。

进一步地，所述的电极间距调节装置包括主体和导杆；

所述的主体，作为安装基础，安装在安装法兰上；

所述的导杆，贯穿所述主体的中心，其上部设置刻度线，下部与主体采用螺纹连接，底部采用一轴承与所述的压块连接；

所述导杆的顶部设有用于转动导杆的手轮，所述的手轮位于安装法兰上方，所述的压块位于变压器油箱内，所述的主体上设有指针，所述指针的上部呈“L”形，与导杆上的刻度配合使用，提高调节精准度。

通过手轮的旋转来实现导杆的升降，方便操作。压块与导杆底部采用轴承连接，两者可以自由转动，可防止转动导杆时压块跟转而导致与压块相连的其他部件（即连接杆及金属尖端电极）转动。

本发明的导杆带刻度，可以让操作者于变压器油箱外部，在确定好初始位置的情况下，目视刻度，转动手轮，精准地调节升降的距离，使得操作更方便快捷，节省大量人工成本。

进一步地，所述的主体上设有用于限制手轮下移距离的限位件，该限位件位于手轮的下方。当手轮与限位件相碰时，便无法继续下压，防止过度下压，造成金属尖端电极的损坏。

进一步地，所述的导杆由上直段和下直段对接而成，下直段采用螺纹与主体连接，上直段上设所述的刻度线，下直段的直径大于上直段的直径，主体的中心孔内壁上形成一套在上直段上的凸环；

所述凸环的内径大于上直段的直径，小于下直段的直径，位于凸环上方的主体与上直段之间设有一套在导杆上的密封件；

所述密封件的上方设有一压紧螺母，所述的压紧螺母与主体采用螺纹连接。

密封件用于提高密封性能，适用于变压器油密封结构。

进一步地，所述压块的下方设有底端被固定的第一弹簧，该第一弹簧套在连接杆上，第一弹簧的上端抵在压块的底面上，借助第一弹簧弹力抵消连接杆与导向管间摩擦力及其他限制连接杆向上移动的阻力；所述电极间距调节装置与绝缘件之间设有一定位板，该定位板上设有套在连接杆上的导向管，确保连接杆能够垂直移动，不产生偏移。

进一步地，所述的固定安装杆由长杆和短杆采用一接头拼接而成，该接头的一端与长杆采用螺纹连接，另一端与短杆采用螺纹连接。

进一步地，所述的安装法兰安装在变压器油箱顶盖上时使用定位销，所述的定位销固定于变压器外壳法兰，与安装法兰配合（即将安装法兰套在定位销上），确保操作机构整体垂直下落，定位销仅在安装时使用，安装完毕后即拆除。当针板放电模型多次放电后，需要更换其中的变压器油，依靠定位销和固定安装杆，可以保证针板放电模型在放入线圈或取出时垂直移动，避免蹭破线圈绝缘的情况发生，并且能够保证一次安装到位，减少安装工作量。

进一步地，外部加压试验时，采用外部加压套管对针板放电模型的金属尖端电极施加电压，加压引出线的一端与外部加压套管连接，另一端与金属尖端电极连接；换流变压器局部放电模型操作机构还包括第一加压铜排、第二加压铜排、第三加压铜排，第一加压铜排的一端通过引线和外部加压套管连接，该第一加压铜排固定连接硅钢片，所述硅钢片的一端与第二加压铜排弹压接触，第二加压铜排再通过引线与下部的第三加压铜排连接，第三加压铜排与每个针板放电模型的针电极连接，针板放电模型的平板电极与接地铜排连接。

进一步地，自加压试验时，加压引出线的一端与换流变压器本体线圈相接，另一端与针板放电模型的平板电极相接，针板放电模型的下方设有动静触头装置，静触头上部呈喇叭口，下部增加第二弹簧，以吸收针板放电模型放入时的偏移和倾斜，动触头与针板放电模型的平板电极固定。第二弹簧的底端通过一金属板固定在一绝缘体上。

本发明既可以从外部加压套管对金属尖端电极施加电压，也可以从变压器线圈引出一个抽头对平板电极施加电压。

本发明具有的有益效果如下：本发明通过固定安装杆、绝缘件以及绝缘固定杆等零件构成框架，能够将针板放电模型安全的放置于换流变压器线圈之间，实现安装时的准确定位；并且依靠定位销和固定安装杆等限位结构，保证针板放电模型一次性就位，减少重复工作量；操作机构安装完成之后，可以实现外部加压和自加压两种不同的试验方式；通过调节电极间距调节装置，实现针板放电模型中金属尖端电极与平板电极之间距离的调节，能在变压器外部实现放电量调节，并实时监测局放信号，完成换流变压器局放故障模拟试验，能够为换流变压器的运行状态判断提供科学的试验依据。

附图说明

图1是本发明外部加压的换流变压器局部放电模型操作机构结构示意图；

图2是本发明自加压的换流变压器局部放电模型操作机构结构示意图；

图3是本发明电极间距调节装置的结构放大示意图；

图4是本发明外部加压的换流变压器局部放电模型操作机构实际操作示意图；

图5是本发明自加压的换流变压器局部放电模型操作机构实际操作示意图。

其中：1为电极间距调节装置；2为安装法兰；3为压块；4为第一弹簧；5为导向管；6为固定安装杆；7为连接杆；8为绝缘件；9为绝缘固定杆；10为定位板；11为外加压套管，12为硅钢片，13为加压引出线，14为针板放电模型；15为动静触头装置；16为定位销；17为接地引出线；18为第一加压铜排；19为第二加压铜排；20为第三加压铜排，21为接地铜排，101为主体；102为导杆；103为手轮，104为指针，105为限位件，106为凸环，107为密封件，108为压紧螺母。

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1-3所示的换流变压器局部放电模型操作机构，其由固定框架和安装在固定框架上的电极间距调节装置1组成。

所述的固定框架由可调长度的固定安装杆6、绝缘件8、绝缘固定杆9和安装法兰2组成，所述固定安装杆6的一端与绝缘件8固定连接，另一端与安装法兰2固定连接，所述的安装法兰2固定在变压器油箱顶盖上。

所述的电极间距调节装置1由主体101和导杆102组成；所述的主体101，作为安装基础，安装在安装法兰2上；所述的导杆102，贯穿所述主体101的中心，其上部设置刻度线，下部与主体101采用螺纹连接，底部采用轴承与所述的压块3连接。

所述导杆102的顶部设有用于转动导杆102的手轮103，所述的手轮103位于安装法兰上方，所述的压块3位于变压器油箱内，所述的主体101上设有指针104，所述指针104的上部呈“L”形，与导杆102上的刻度配合使用。

所述的主体101上设有用于限制手轮下移距离的限位件105，该限位件105位于手轮103的下方。所述的导杆102由上直段和下直段对接而成，下直段采用螺纹与主体101连接，上直段上设所述的刻度线，下直段的直径大于上直段的直径，主体101的中心孔内壁上形成一套在上直段上的凸环106。所述凸环106的内径大于上直段的直径，小于下直段的直径，位于凸环上方的主体与上直段之间设有一套在导杆上的密封件107；所述密封件107的上方设有压紧螺母108，所述的压紧螺母108与主体101采用螺纹连接。

所述压块3的底部固接连接杆7的上端，该连接杆7贯穿所述绝缘件8，连接杆7的下端连接针板放电模型14中的金属尖端电极。所述的绝缘件8与针板放电模型14的基座采用绝缘固定杆9连接。

所述压块3的下方设有设有底端被固定的第一弹簧4，该第一弹簧4套在连接杆上，第一弹簧4的上端抵在压块的底面上，借助第一弹簧弹力抵消连接杆与导向管间摩擦力及其他限制连接杆向上移动的阻力。所述电极间距调节装置1与绝缘件8之间设有定位板10，该定位板10上设有套在连接杆7上的导向管5。

所述的固定安装杆6由长杆和短杆采用一接头拼接而成，该接头的一端与长杆采用螺纹连接，另一端与短杆采用螺纹连接。

所述的安装法兰2安装在变压器油箱顶盖上时使用定位销16，所述的定位销固定于变压器外壳法兰，与安装法兰配合（即将安装法兰套在定位销上），确保操作机构整体垂直下落，定位销仅在安装时使用，安装完毕后即拆除。

本发明外部加压试验时，如图1所示，采用外部加压套管11对针板放电模型14的金属尖端电极施加电压，加压引出线13的一端与外部加压套管11连接，另一端与金属尖端电极连接。第一加压铜排18的一端通过引线和外部加压套管11连接，该第一加压铜排18固定连接硅钢片12，所述硅钢片12的一端与第二加压铜排19弹压接触，第二加压铜排19再通过引线与下部的第三加压铜排20连接，第三加压铜排20与每个针板放电模型的针电极连接，针板放电模型的平板电极与接地铜排21连接。

本发明自加压试验时，加压引出线13的一端与换流变压器本体线圈相接，另一端与针板放电模型的平板电极相接，针板放电模型的下方设有动静触头装置15，静触头上部呈喇叭口，下部增加弹簧，以吸收针板放电模型放入时的偏移和倾斜，第二弹簧的底端通过金属板固定在下方的绝缘体上，动触头与针板放电模型的平板电极固定。

接地引出线17将地电极与操作机构装置整体相连，并最终通过变压器外壳接地。加压引出线13将针板放电模型高压电极与加压位置相连。自加压与外部加压的不同即在于加压位置的不同，自加压操作机构的加压引出线一端与变压器本体线圈相接，一端与平板电极相接；而外部加压操作机构的加压引出线一端与外部套管相接，一端与金属尖端电极相接。

下面结合图4和图5对本发明的实际功能作进一步的详细描述。

如图4所示，外部加压的换流变压器局部放电模型操作机构按照图示装配完成，针板放电模型根据要求可以放置于铁心与阀侧线圈间、阀侧线圈与网侧线圈间、网侧线圈与调压线圈之间。金属尖端电极与平板电极的初始间距为25mm，此时不会产生放电信号。在电极间距调节装置指针已经校准的情况下，即可从外部加压套管施加20kV电压进行局部放电监测试验。

如图4所示，操作者于变压器外部转动手轮，使电极间距调节装置的指针指向20mm处，即金属尖端电极与平板电极的间距调整为20mm，再从外部加

压套管施加电压，并进行局放信号监测。如此反复调整两电极之间的距离，使其放电量大小变化，从而达到局放故障模拟、信号采集分析的目的。

如图5所示，自加压局部放电模型操作机构按照图示装配完成，网侧线圈60kV引出线与平板电极相连，金属尖端电极与平板电极的初始间距为25mm。在电极间距调节装置指针已经校准的情况下，即可从变压器自身网侧线圈的引出线对平板电极施加电压进行局部放电监测试验。

如图5所示，操作者于变压器外部转动手轮，使电极间距调节装置的指针指向20mm处，即金属尖端电极与平板电极的间距调整为20mm，再通过线圈施加电压，并进行局放信号监测。如此反复调整两电极之间的距离，使其放电量大小变化，从而达到局放故障模拟、信号采集分析的目的。

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.换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，包括固定框架和安装在固定框架上的电极间距调节装置(1)；

所述的固定框架包括可调长度的固定安装杆(6)、绝缘件(8)、绝缘固定杆(9)和安装法兰(2)，所述固定安装杆(6)的一端与绝缘件(8)固定连接，另一端与安装法兰(2)固定连接，所述的安装法兰(2)固定在变压器油箱顶盖上；

所述的电极间距调节装置(1)安装在所述的安装法兰(2)上，电极间距调节装置(1)的底端连接一压块(3)，所述压块(3)的底部固接连接杆(7)的上端，该连接杆(7)贯穿所述绝缘件(8)，连接杆(7)的下端连接针板放电模型(14)中的金属尖端电极；

所述的绝缘件(8)与针板放电模型(14)的基座采用绝缘固定杆(9)连接。

2.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述的电极间距调节装置(1)包括主体(101)和导杆(102)；

所述的主体(101)，作为安装基础，安装在安装法兰(2)上；

所述的导杆(102)，贯穿所述主体(101)的中心，其上部设置刻度线，下部与主体(101)采用螺纹连接，底部采用一轴承与所述的压块(3)连接；

所述导杆(102)的顶部设有用于转动导杆(102)的手轮(103)，所述的手轮(103)位于安装法兰上方，所述的压块(3)位于变压器油箱内，所述的主体(101)上设有指针(104)，所述指针(104)的上部呈“L”形，与导杆(102)上的刻度配合使用。

3.根据权利要求2所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述的主体(101)上设有用于限制手轮下移距离的限位件(105)，该限位件(105)位于手轮(103)的下方。

4.根据权利要求2所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述的导杆(102)由上直段和下直段对接而成，下直段采用螺纹与主体(101)连接，上直段上设所述的刻度线，下直段的直径大于上直段的直径，主体(101)的中心孔内壁上形成一套在上直段上的凸环(106)；

所述凸环(106)的内径大于上直段的直径，小于下直段的直径，位于凸环上方的主体与上直段之间设有一套在导杆上的密封件(107)；

所述密封件(107)的上方设有一压紧螺母(108)，所述的压紧螺母(108)与主体(101)采用螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述压块(3)的下方设有第一弹簧(4)，该第一弹簧套在连接杆上，第一弹簧的上端抵在压块的底面上；所述电极间距调节装置(1)与绝缘件(8)之间设有一定位板(10)，该定位板(10)上设有套在连接杆(7)上的导向管(5)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述的固定安装杆(6)由长杆和短杆采用一接头拼接而成，该接头的一端与长杆采用螺纹连接，另一端与短杆采用螺纹连接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，所述的安装法兰(2)安装在变压器油箱顶盖上时使用定位销(16)，所述的定位销固定于变压器外壳法兰，与安装法兰配合，确保操作机构整体垂直下落，定位销仅在安装时使用，安装完毕后即拆除。

8.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，外部加压试验时，采用外部加压套管(11)对针板放电模型(14)的金属尖端电极施加电压，加压引出线(13)的一端与外部加压套管(11)连接，另一端与金属尖端电极连接。

9.根据权利要求8所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，还包括第一加压铜排(18)、第二加压铜排(19)、第三加压铜排(20)，第一加压铜排(18)的一端通过引线和外部加压套管(11)连接，该第一加压铜排(18)固定连接硅钢片(12)，所述硅钢片(12)的一端与第二加压铜排(19)弹压接触，第二加压铜排(19)再通过引线与下部的第三加压铜排(20)连接，第三加压铜排(20)与每个针板放电模型的针电极连接，针板放电模型的平板电极与接地铜排(21)连接。

10.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电模型操作机构，其特征在于，自加压试验时，加压引出线(13)的一端与换流变压器本体线圈相接，另一端与针板放电模型的平板电极相接，针板放电模型的下方设有动静触头装置(15)，静触头上部呈喇叭口，下部增加第二弹簧，以吸收针板放电模型放入时的偏移和倾斜，动触头与针板放电模型的平板电极固定。

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