CN113113217A - 一种变压器发热缺陷试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于变压器检测技术领域，具体涉及一种变压器发热缺陷试验装置。针对现有变压器发热缺陷模拟装置的发热装置设于变压器本体油箱中的不足，本发明采用如下技术方案：一种变压器发热缺陷试验装置，包括：变压器本体油箱；低压套管；中性点套管；绕组，所述低压套管和所述绕组相连；发热装置油箱，所述发热装置油箱位于所述变压器本体油箱外，所述发热装置油箱中填充变压器油，所述发热装置油箱远小于变压器本体油箱；发热电阻；专用试验套管；温度传感器。本发明的有益效果是：发热装置油箱与变压器本体油箱分隔设置，发热装置油箱远小于变压器本体油箱，有效提高试验效率，节约资源。

Description

一种变压器发热缺陷试验装置
技术领域
本发明属于变压器检测技术领域，具体涉及一种变压器发热缺陷试验装置。
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的安全运行。对变压器本体的故障状态进行研究，包含变压器油发热缺陷模拟及信号采集、绝缘件局部放电缺陷模拟及分布测量、绕组过热缺陷模拟等项目，可以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。
现有的变压器发热缺陷模拟装置使用时存在以下缺点：
1）现有的发热装置试验时放置于变压器本体油箱内。每次试验过程中，发热电阻需要对本体油箱内的大量变压器进行加热，加热效率较低，单次试验时间长。
2）现有的发热装置的油箱与变压器本体油箱未采取分隔设置。每次试验结束后，必须将变压器本体油箱内的全部变压器油排出，调整后再添加新的变压器油，操作步骤较为繁琐，耗时耗力并容易造成浪费。
3）现有的发热装置仅在变压器油中设置温度传感器测温，发热装置的发热电阻处未设置光纤测温。由于发热电阻的温度传递到变压器油需要一定时间，当变压器油处温度已到达试验设定值时，发热电阻处温度已经远超试验设定值，影响试验结果准确性，并存在安全隐患。
发明内容
本发明针对现有变压器发热缺陷模拟装置的发热装置设于变压器本体油箱中的不足，提供一种变压器发热缺陷试验装置，将试验装置的油箱与变压器本体油箱分隔。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种变压器发热缺陷试验装置，所述变压器发热缺陷试验装置包括：
变压器本体油箱，所述变压器本体油箱中填充变压器油；
中性点套管，所述中性点套管安装于所述变压器本体油箱的上表面；
低压套管，所述低压套管安装于所述变压器本体油箱的上表面；
绕组，所述绕组设于所述变压器本体油箱中并浸泡在变压器油中，所述低压套管和所述绕组相连；
发热装置油箱，所述发热装置油箱位于所述变压器本体油箱外，所述发热装置油箱中填充变压器油，所述发热装置油箱中的变压器油少于所述变压器本体油箱的变压器油；
发热电阻，所述发热电阻设于所述发热装置油箱中，所述发热电阻的第一极与所述绕组和所述中性点套管相连；
专用试验套管，所述专用试验套管设于所述发热装置油箱外，所述专用试验套管与所述发热电阻的第二极相连；
温度传感器，所述温度传感器设于所述发热装置油箱中。
本发明的变压器发热缺陷试验装置，发热装置油箱与变压器本体油箱分隔设置，发热装置油箱中的变压器油少于所述变压器本体油箱的变压器油，发热电阻只需对发热装置油箱中的少量的变压器油进行加热，在试验完毕需要更换新的变压器油时只需排出发热装置油箱中的油，有效提高试验效率，节约资源。
作为改进，发热装置油箱远小于所述变压器本体油箱，发热装置油箱中的变压器油量远小于变压器本体油箱中的变压器油量。发热装置油箱和变压器本体油箱之间的比例可以根据需要相应调整。
作为改进，所述变压器本体油箱和所述发热装置油箱间设有绝缘隔热的油箱连接结构。变压器本体油箱和发热装置油箱之间连接处采用绝缘隔热的油箱连接结构，降低连接处的传热功率，减小其接触面积，避免热传导影响试验结果。
作为改进，所述油箱连接结构包括位于所述变压器本体油箱上的第一法兰、位于所述发热装置油箱上的第二法兰、设于所述第一法兰和所述第二法兰之间的环氧树脂板，所述第一法兰、所述第二法兰、所述环氧树脂板间通过螺栓螺母固接。
作为改进，所述环氧树脂板中浇筑铜接线柱，所述铜接线柱一端连接所述发热电阻，另一端连接所述所述绕组和所述中性点套管；所述第一法兰、所述第二法兰和所述环氧树脂板间均设有密封圈。
作为改进，所述变压器本体油箱和所述发热装置油箱的密封性能均满足0.5MPa，5min无渗漏。
作为改进，所述发热电阻包括电阻件、固定在所述电阻件表面的光纤测温件和电阻板。利用光纤测温件和温度传感器获取变压器油和发热电阻等处关键部位温度，有利于提高试验结果准确性，并降低安全隐患。
作为改进，所述电阻件由18个小电阻串联而成，每个小电阻的功率为200W，电阻值为567Ω，能满足将使油温可以达到105℃以上。
作为改进，所述发热电阻还包括固定支架，所述电阻板设于所述固定支架上。
作为改进，所述固定支架和所述电阻板均采用H级耐热材料。
作为改进，当所述温度传感器检测到的温度超过105℃时，切断电源，保证使用安全。
本发明的变压器发热缺陷试验装置的有益效果是：本发明的变压器发热缺陷试验装置，发热装置油箱与变压器本体油箱分隔设置，发热装置油箱中的变压器油少于所述变压器本体油箱的变压器油，发热电阻只需对发热装置油箱中的少量的变压器油进行加热，在试验完毕需要更换新的变压器油时只需排出发热装置油箱中的油，有效提高试验效率，节约资源。
附图说明
图1是本发明实施例一的变压器发热缺陷试验装置的结构示意图。
图2是本发明实施例一的变压器发热缺陷试验装置的发热电阻的局部结构示意图。
图3是本发明实施例一的变压器发热缺陷试验装置的油箱连接结构的结构示意图。
图中，1、中性点套管；
2、变压器本体油箱；
3、绕组；
4、发热电阻；4-1、光纤测温件；4-2、电阻件；4-3、电阻板；
5、发热装置油箱；
6、专用试验套管；
7、温度传感器；
8、油箱连接结构；8-1、环氧树脂板；8-2、第一法兰；8-3、铜接线柱；8-4、第二法兰；
9、低压套管。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
参见图1和图2，本发明的一种变压器发热缺陷试验装置，所述变压器发热缺陷试验装置包括：
变压器本体油箱，所述变压器本体油箱中填充变压器油；
中性点套管，所述中性点套管安装于所述变压器本体油箱的上表面；
低压套管，所述低压套管安装于所述变压器本体油箱的上表面；
绕组，所述绕组设于所述变压器本体油箱中并浸泡在变压器油中，所述低压套管和所述绕组相连；
发热装置油箱，所述发热装置油箱位于所述变压器本体油箱外，所述发热装置油箱中填充变压器油，所述发热装置油箱中的变压器油少于所述变压器本体油箱的变压器油；
发热电阻，所述发热电阻设于所述发热装置油箱中，所述发热电阻的第一极与所述绕组和所述中性点套管相连；
专用试验套管，所述专用试验套管设于所述发热装置油箱外，所述专用试验套管与所述发热电阻的第二极相连；
温度传感器，所述温度传感器设于所述发热装置油箱中。
本发明的变压器发热缺陷试验装置，发热装置油箱与变压器本体油箱分隔设置，发热装置油箱中的变压器油少于所述变压器本体油箱的变压器油，发热电阻只需对发热装置油箱中的少量的变压器油进行加热，在试验完毕需要更换新的变压器油时只需排出发热装置油箱中的油，有效提高试验效率，节约资源。该装置使得变压器发热缺陷模拟更方便快捷，节省大量人工成本，并提高试验安全性。
实施例一
参见图1和图2，本发明实施例一的一种变压器发热缺陷试验装置，所述变压器发热缺陷试验装置包括：
变压器本体油箱2，所述变压器本体油箱2中填充变压器油；
中性点套管1，所述中性点套管1安装于所述变压器本体油箱2的上表面；
低压套管9，所述低压套管9安装于所述变压器本体油箱2的上表面；
绕组3，所述绕组3设于所述变压器本体油箱2中并浸泡在变压器油中，所述低压套管9和所述绕组3相连；
发热装置油箱5，所述发热装置油箱5位于所述变压器本体油箱2外，所述发热装置油箱5中填充变压器油，所述发热装置油箱5远小于变压器本体油箱2；
发热电阻4，所述发热电阻4设于所述发热装置油箱5中，所述发热电阻4的第一极与所述绕组3和所述中性点套管1相连；
专用试验套管6，所述专用试验套管6设于所述发热装置油箱5外，所述专用试验套管6与所述发热电阻4的第二极相连；
温度传感器7，所述温度传感器7设于所述发热装置油箱5中。
本实施例中，所述变压器本体油箱2和所述发热装置油箱5间设有绝缘隔热的油箱连接结构8。变压器本体油箱2和发热装置油箱5之间连接处采用绝缘隔热的油箱连接结构8，降低连接处的传热功率，减小其接触面积，避免热传导影响试验结果。
本实施例中，所述油箱连接结构8包括位于所述变压器本体油箱2上的第一法兰8-2、位于所述发热装置油箱5上的第二法兰8-4、设于所述第一法兰8-2和所述第二法兰8-4之间的环氧树脂板8-1，所述第一法兰8-2、所述第二法兰8-4、所述环氧树脂板8-1间通过螺栓螺母固接。图中，螺栓螺母未示出。
本实施例中，所述环氧树脂板8-1中浇筑铜接线柱8-3，所述铜接线柱8-3一端连接所述发热电阻4，另一端连接所述所述绕组3和所述中性点套管1。
本实施例中，所述第一法兰8-2、所述第二法兰8-4和所述环氧树脂板8-1的接触面均设置密封槽，密封槽中均设有密封圈，提高密封性能。
本实施例中，所述变压器本体油箱2和所述发热装置油箱5的密封性能均满足0.5MPa，5min无渗漏。
本实施例中，所述发热电阻4包括电阻件4-2、固定在所述电阻件4-2表面的光纤测温件4-1和电阻板4-3。利用光纤测温件4-1和温度传感器7获取变压器油和发热电阻4等处关键部位温度，有利于提高试验结果准确性，并降低安全隐患。
本实施例中，所述电阻件4-2由18个小电阻串联而成，每个小电阻的功率为200W，电阻值为567Ω，能满足将使油温可以达到105℃以上。
本实施例中，所述发热电阻4还包括固定支架，所述电阻板4-3设于所述固定支架上。
本实施例中，所述固定支架和所述电阻板4-3均采用H级耐热材料。
本实施例中，当所述温度传感器7检测到的温度超过105℃时，切断电源，保证使用安全。
试验时，对中性点套管1和低压套管9施加电压，对专用试验套管6进行接地。当电流通过发热电阻4时，根据焦耳效应，电阻会将传导的电能转换成热能。发热电阻4发热会使得发热装置油箱5内变压器油升温。此时光纤测温件4-1监测电阻表面温度。同时温度传感器7同步在线监测发热装置油箱5内变压器油温。当发热电阻4表面温度高于140℃时，发热装置油箱5内的变压器油会产生故障气体。根据各类故障气体含量、比例与油温变化规律，可以开展变压器发热缺陷模拟研究。当温度传感器7监测到发热装置油箱5内油温超过105℃，出于安全考虑，油温跳闸装置动作，切断电源。
试验时，发热装置油箱5与变压器本体油箱2相互分隔设置。由于油箱连接结构8的分隔作用，发热装置油箱5内变压器油产生的故障气体不会与变压器本体油箱2内的变压器油相互交换，变压器本体油箱2内的变压器油不受污染。每次试验后，仅需更换发热装置油箱5内的少量变压器油。同时油箱连接结构8采用环氧材料进行隔热，有效减少油箱连接结构8的传热，发热装置油箱5中的变压器油温升高不会影响变压器本体中的变压器油温。
试验时，光纤测温件4-1监测电阻件4-2表面温度。同时温度传感器7同步在线监测发热装置油箱5内的变压器油温。因为从发热电阻4温度传递到变压器油需要一定时间。若变压器油的温度已到达试验设定值时，此时发热电阻4处的温度已经远超试验设定值。因此多个关键部位温度监测，有利于提高试验结果准确性，并降低安全隐患。
本发明实施例一的变压器发热缺陷试验装置的有益效果是：发热装置油箱5与变压器本体油箱2分隔设置，发热装置油箱5远小于变压器本体油箱2，发热电阻4只需对发热装置油箱5中的变压器油仅需加热，在试验完毕需要更换新的变压器油时只需排出发热装置油箱5中的油，解决了加热效率较低、单次试验时间长、操作繁琐、耗时耗力和资源浪费等问题；可精确控制和测量发热量数值；连接处利用环氧材料进行隔热，降低连接处的传热功率，减小其接触面积，避免热传导影响试验结果；利用光纤、温度传感器7获取变压器油和发热电阻4等多处关键部位温度，有利于提高试验结果准确性，并降低安全隐患。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述变压器发热缺陷试验装置包括：
变压器本体油箱（2），所述变压器本体油箱（2）中填充变压器油；
中性点套管（1），所述中性点套管（1）安装于所述变压器本体油箱（2）的上表面；
低压套管（9），所述低压套管（9）安装于所述变压器本体油箱（2）的上表面；
绕组（3），所述绕组（3）设于所述变压器本体油箱（2）中并浸泡在变压器油中，所述低压套管（9）和所述绕组（3）相连；
发热装置油箱（5），所述发热装置油箱（5）位于所述变压器本体油箱（2）外，所述发热装置油箱（5）中填充变压器油，所述发热装置油箱（5）中的变压器油少于所述变压器本体油箱（2）的变压器油；
发热电阻（4），所述发热电阻（4）设于所述发热装置油箱（5）中，所述发热电阻（4）的第一极与所述绕组（3）和所述中性点套管（1）相连；
专用试验套管（6），所述专用试验套管（6）设于所述发热装置油箱（5）外，所述专用试验套管（6）与所述发热电阻（4）的第二极相连；
温度传感器（7），所述温度传感器（7）设于所述发热装置油箱（5）中。
2.根据权利要求1所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述变压器本体油箱（2）和所述发热装置油箱（5）间设有绝缘隔热的油箱连接结构（8）。
3.根据权利要求2所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述油箱连接结构（8）包括位于所述变压器本体油箱（2）上的第一法兰（8-2）、位于所述发热装置油箱（5）上的第二法兰（8-4）、设于所述第一法兰（8-2）和所述第二法兰（8-4）之间的环氧树脂板（8-1），所述第一法兰（8-2）、所述第二法兰（8-4）、所述环氧树脂板（8-1）间通过螺栓螺母固接。
4.根据权利要求3所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述环氧树脂板（8-1）中浇筑铜接线柱（8-3），所述铜接线柱（8-3）一端连接所述发热电阻（4），另一端连接所述所述绕组（3）和所述中性点套管（1）；所述第一法兰（8-2）、所述第二法兰（8-4）和所述环氧树脂板（8-1）间均设有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述变压器本体油箱（2）和所述发热装置油箱（5）的密封性能均满足0.5MPa，5min无渗漏。
6.根据权利要求1所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述发热电阻（4）包括电阻件（4-2）、固定在所述电阻件（4-2）表面的光纤测温件（4-1）和电阻板（4-3）。
7.根据权利要求6所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述电阻件（4-2）由18个小电阻串联而成，每个小电阻的功率为200W，电阻值为567Ω。
8.根据权利要求6所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述发热电阻（4）还包括固定支架，所述电阻板（4-3）设于所述固定支架上。
9.根据权利要求8所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：所述固定支架和所述电阻板（4-3）均采用H级耐热材料。
10.根据权利要求1所述的一种变压器发热缺陷试验装置，其特征在于：当所述温度传感器（7）检测到的温度超过105℃时，切断电源。
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