CN114137341A - 一种变压器电故障模拟测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种变压器电故障模拟测试装置及测试方法，装置包括分体式密闭容器，设置在密闭容器上的主电极，设置在主电极之间的一个或多个放电装置，以及电极通断装置，所述电极通断装置用于接通一个或多个放电装置与主电极的连接，实现变压器一个或多个电故障的同时模拟。本公开通过设置电极通断装置可以同时设置不同的放电装置，实现不同类型放电缺陷的同时模拟，实现不同的放电电信号进行同时观测，对比分析，也可对单个的放电缺陷进行模拟，避免了对不同放电缺陷进行模拟时需要更换电极的繁琐操作，对电极也起到了一定的保护作用。

Description

一种变压器电故障模拟测试装置及测试方法

技术领域

本公开涉及变压器相关技术领域，具体的说，是涉及一种变压器电故障模拟测试装置及测试方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

电力工业是保证国民经济发展的重要基础产业，电力系统的安全稳定运行是国民经济可持续发展的根本保证。电力变压器是电力系统中电能传输必不可少的重要设备，目前大多数大型电压电力变压器均为油浸式。近年来，随着各类监测传感器及监测技术的快速发展，以油色谱、局部放电、铁芯电流、振动等信号监测为核心的变压器综合监测装置正在逐步推广，采集了大量多维度监测数据，但是各类监测数据的数据量大，各类监测数据之间的关联关系尚不明确，导致变压器状态评价和故障预警局限于单一监测量，而无法有效发挥多维监测量的作用。

为了获得变压器各类监测量之间的关联关系，研究变压器多状态量的综合预警诊断方法，需要设计加工一套适用于变压器放电缺陷模拟的试验装置。

变压器设备结构复杂，故障类型种类多样，导致故障信号复杂，实验过程中除了温度和放电信号产生之外，不可避免的产生光信号，声音信号，模拟腔体震动等问题。目前的模拟变压器设备局放故障信号难以对应变压器实际的故障类型，难以同时测量多种缺陷下的电故障造成的局部放电信号，并且不方便更换样品及更换电极等。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种变压器电故障模拟测试装置及测试方法，可以同时模拟变压器多种放电缺陷的模拟测试实验。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种变压器电故障模拟测试装置，包括分体式密闭容器，设置在密闭容器上的主电极，设置在主电极之间的一个或多个放电装置，以及电极通断装置，所述电极通断装置用于接通一个或多个放电装置与主电极的连接，实现变压器一个或多个电故障的同时模拟。

一个或多个实施例提供了一种变压器电故障模拟测试方法，包括如下步骤：

根据测试变压器的故障放电类型选择相应的放电电极；

将放电电极设置在电极支架内，调整放电电极的高压电极和低压电极之间的距离；

将电极支架上的低压端接线柱连接至主电极的接地电极；

将一个或多个设置了放电电极的电极支架放置在分体式密闭容器内的绝缘支撑部分，组装分体式密闭容器，调整电极通断装置通电进行测试。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过设置电极通断装置可以同时设置不同的放电装置，实现不同类型放电缺陷的同时模拟，实现不同的放电电信号进行同时观测，对比分析，也可对单个的放电缺陷进行模拟，避免了对不同放电缺陷进行模拟时需要更换电极的繁琐操作，对电极也起到了一定的保护作用。

本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的电故障模拟测试装置的结构正视图；

图2是本公开实施例1的电故障模拟测试装置的结构仰视图；

图3是本公开实施例1的电故障模拟测试装置的结构俯视图；

图4是本公开实施例1的电故障模拟测试装置设置放电装置后的结构示意图；

图5是本公开实施例1的电故障模拟测试装置直接设置电极的结构示意图；

图6是本公开实施例1的设置柱板放电电极后的电极支架的结构示意图；

图7是本公开实施例1的设置尖端放电电极后的电极支架的结构示意图；

图8(a)本公开实施例1的柱板放电电极结构图；

图8(b)本公开实施例1的针板沿面放电电极结构图；

图8(c)本公开实施例1的金属微粒电极结构图；

图8(d)本公开实施例1的悬浮放电电极结构图；

图8(e)本公开实施例1的沿面放电电极结构图；

图8(f)本公开实施例1的尖端放电电极结构图；

其中：1、盖板，2、罐体，3、拉杆，4、高压主电极，5、接地电极，

6、螺栓，7、抽气口，7-1、气阀，8、进油口，8-1、第一油阀，9、出油口，9-1、第二油阀，10、测量接口，11、放电装置，12、绝缘支撑部分，13、低压板电极；

11-1、上盖板，11-2、下盖板，11-3、固定螺杆，11-4、低压端接线柱，11-5、低压电极，11-6、第二卡扣，11-7、高压电极端，11-8、放电电极，11-9、绝缘纸，11-10、保护电极。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1-8所示，一种变压器电故障模拟测试装置，包括分体式密闭容器，设置在密闭容器上的主电极，设置在主电极之间的一个或多个放电装置11，以及电极通断装置，所述电极通断装置用于接通一个或多个放电装置11与主电极的连接，实现变压器一个或多个电故障的同时模拟。

本实施例中，通过设置电极通断装置可以同时设置不同的放电装置11，实现不同类型放电缺陷的同时模拟，实现不同的放电电信号进行同时观测，对比分析，也可对单个的放电缺陷进行模拟，避免了对不同放电缺陷进行模拟时需要更换电极的繁琐操作，对电极也起到了一定的保护作用。

可选的，分体式密闭容器包括盖板1和罐体2，盖板1和罐体2可拆卸连接。

可拆卸的连接的结构可以螺纹连接、卡接等。螺纹连接可以在盖板1上设置螺纹孔，通过螺栓6连接至罐体2上。

可设置的，密闭容器的大小根据需要设置的放电装置11的数量以及大小设置，本实施例的密闭容器的腔内径不小于50cm，高度不小于60cm。

在一些实施例中，电极通断装置可以设置电动结构或者机械结构，包括导电触点和用于移动导电触点的移动机构。

一种可实现的结构，电极通断装置设置在分体式密闭容器的壁上，包括拉杆3和设置在拉杆3一端的导电触点，导电触点设置在密闭容器的腔内，拉杆3的另一端设置在密闭容器的外部，导电触点移动至第一位置以使得主电极与放电装置11接通，导电触点移动至第二位置以使得主电极与放电装置11断开。

一种实现方式，导电触点与主电极的高压端电连接，导电触点的端部设置为凹槽状，所述凹槽状的端部与放电装置的高压电极端的形状相适应。

导电触点可以采用黄铜、银等导电的材料，拉杆设置为绝缘材料，可以防止通断过程中出现触电事故。

电极通断装置根据需要设置的放电装置11的数量确定，本实施例设置了四个拉杆。可以同时进行四项放电缺陷的实验。

本实施例中，主电极包括相对设置的高压主电极4和接地电极5，高压主电极4接电压源的高压端，高压主电极4的耐压水平高于20KV，接地电极5连接电压源的地端。

高压主电极4可以设置为设置在盖板1上可移动设置的上极杆，与罐体2中的放电装置11的针电极相连，接地电极5包括电极板和下极杆。

可移动设置的上极杆可以调整高压端到低压端的距离，高压端和低压端均可以更换电极以模拟不同的电故障类型。

为实现密封，还包括第一卡扣，设置在主电极与分体式密闭容器的连接处，设置为旋转卡扣，通过选装将容器上的电极口密封。

可选的，模拟测试装置罐体2材料可以为透明绝缘材料，如可以为亚克力、绝缘材料。盖板1可以采用聚四氟乙烯材料。

进一步的，还包括设置在分体式密闭容器壁上的光纤传感器，用于采集放电过程中产生的光信号，声音信号，腔体振动信号等。

进一步地，分体式密闭容器壁上还设置有测量接口10，用于设置光纤传感器。

可选的，测量传感器可以包括高频局放信号测量传感器(HFCT)。测量传感器可以通过接地极5连接。

为实现罐体2内气压的调节还设置有抽气口7，所述抽气口7连接抽真空装置，抽气口7的管道上设置气阀7-1。具体的，可连接三通阀实现抽真空以及保护气体置换。

本实施例中，抽气口7的设置可以实现对罐体进行抽真空操作及取油样时平衡罐体内部的气压。

进一步的，还包括进油口8和出油口9，进油口上设置第一油阀8-1，出油口9上设置第二油阀9-1，进油口连接至储油处理罐。将储油处理罐的出油口与罐体2的进油口8进行密封连接。容器底部的油阀9-1用来取油样。

进油口8与储油处理罐进行连接在负压情况下从储油罐中抽取处理后的绝缘油注入罐体2内。

出油口9用于取样及实验结束后排出废油，出油口9可以设置为向下凹陷状，以方便排净废油。

可选的，储油处理罐可以连接设置气压装置，通过气压装置将储油处理罐中的变压器油压入模拟罐体2中。

通过对罐体抽真空处理以及油处理，然后将油在保护气体平衡气压的方式下注入罐体，解决油中含水量以及溶解气体提高的问题。

放电装置11为模拟不同放电类型设置为不同的放电装置，可以模拟悬浮放电、油纸绝缘内部放电、击穿、滑闪、尖端放电等缺陷。

在一些实施例中，放电装置为放电电极，可以直接放置如图8所示的任意电极，接地电极5上直接放置低压板电极13，低压板电极13上直接放置电极。

在另一些实施例中，放电装置11可以包括电极支架以及设置在电极支架上的放电电极11-8，所述电极支架设置在主电极中的接地电极上。

可选的，使用的放电电极11-8中的针电极可以为长30mm、直径1mm，由钨钢制备，试验前需要磨针使针电极的曲率半径符合试验要求，其中工频击穿与工频油纸沿面闪络试验中使用的针电极曲率半径40～60μm；工频局部放电试验时使用曲率半径20～40μm的针电极。低压端使用的板电极由不锈钢制成，直径70mm。分体式密闭容器可抽真空至100Pa以下，密封性良好。

本实施例的放电装置11设置了电极支架能够保护针电极在更换过程中防止针电极损坏，还可以精细的调整两电极之间的距离使放电过程更加可控，解决了实验之后更换电极困难的问题。

进一步的，在分体式密闭容器内还可以设置绝缘支撑部分12，用于放置电极支架。

一种可实现的结构，电极支架，包括上盖板11-1和下盖板11-2，所述上盖板11-1和下盖板11-2之间通过固定螺杆11-3连接，还包括挂装在上盖板上的吊板，设置在吊板上的低压电极11-5以及包覆低压电极周圈的保护电极11-10，与低压电极相对的上盖板11-1上设置高压电极端11-7，高压电极端11-7与低压电极11-5之间根据放电类型设置放电电极11-8。

其中，低压电极11-5上端面设置绝缘纸11-9。

本实施例的电极支架通过固定螺杆11-3可以调整上盖板11-1和下盖板11-2之间的间距。

在一些实施例中，还包括低压端接线柱11-4，接线柱11-4可以设置在上盖板11-1上，通过接线柱11-4连接导线连接至主电极的接地电极5。

可实现的，高压电极端11-7与放电电极11-8通过第二卡扣11-6连接。

本实施例还针对不同的放电类型设置了对应的放电电极11-8。如图8所示，其中图8(a)为柱板放电电极，图8(b)针板沿面放电电极，图8(c)金属微粒电极，图8(d)悬浮放电电极，图8(e)沿面放电电极，图8(f)尖端放电电极，可以根据需要设置的放电类型在电极支架上设置相应的放电电极。也可以不放在电极架上，直接测试。如图5所示。这种测试的好处是可以模拟单一电故障类型下油纸绝缘老化状态与故障信号的对应关系。本实施例增设了模拟变压器绕组绝缘缺陷电极类型，可以模拟绝缘层上有划痕，变压器油内有气泡，绝缘纸受潮，变压器内含有非常小的金属颗粒，变压器内有尖锐金属突刺等条件下的测量实验。

本实施例的放电装置设置了电极支架，可以随时调换电极装置来模拟不同故障类型下的局放实验，电极支架可将电极从罐体中整体抽出，在腔体外进行电极更换操作，同时可轻易控制两电极板之间的距离，相比于在腔体内部控制两电极间的距离具有明显的优势。

上述装置，在局部放电试验时，首先需要对局部放电检测设备进行校准。将模拟装置的上极杆和下极杆串联至无局放工频电压源高压端与地端之间，电压源保持关闭；将标准方波发生器并联至上下级杆两侧，打开标准方波发生器，选择500pC方波档位；局放检测设备可以使用Doble公司LDS-6型局部放电检测仪，方波发生器设置好后启动检测软件，调至校准模式，选择合适的衰减档位，输入标准方波值点击校准。校准完成后将检测仪连接至测量界面，关闭并取下标准方波发生器，打开电压源升压至局部放电起始电压,检测到局部放电波形后，再将电压提高10％，进行局放信号测量。

实施例2

基于实施例的装置，本实施例提供一种变压器电故障模拟测试方法，包括如下步骤:

步骤1、根据测试变压器的故障放电类型选择相应的放电电极；

步骤2、将放电电极设置在电极支架内，调整放电电极的高压电极和低压电极之间的距离；

步骤3、将电极支架上的低压端接线柱11-4连接至主电极的接地电极5；

步骤4、将一个或多个设置了放电电极的电极支架放置在分体式密闭容器内的绝缘支撑部分12，组装分体式密闭容器，调整电极通断装置通电进行测试。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：包括分体式密闭容器，设置在密闭容器上的主电极，设置在主电极之间的一个或多个放电装置，以及电极通断装置，所述电极通断装置用于接通一个或多个放电装置与主电极的连接，实现变压器一个或多个电故障的同时模拟。

2.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：分体式密闭容器包括可拆卸连接盖板和罐体。

3.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：电极通断装置包括导电触点和用于移动导电触点的移动机构。

4.如权利要求3所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：电极通断装置设置在分体式密闭容器的壁上，包括拉杆和设置在拉杆一端的导电触点，导电触点设置在密闭容器的腔内，拉杆的另一端设置在密闭容器的外部，导电触点移动至第一位置以使得主电极与放电装置接通，导电触点移动至第二位置以使得主电极与放电装置断开；

或者，导电触点与主电极的高压端电连接，导电触点的端部设置为凹槽状，所述凹槽状的端部与放电装置的高压电极端的形状相适应。

5.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：主电极包括相对设置的高压主电极和接地电极，高压主电极接电源的高压端，接地电极接地；

高压主电极为设置在盖板上可移动设置的上极杆，用于与罐体中的放电装置的针电极相连，接地电极包括电极板和下极杆。

6.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：还包括设置在分体式密闭容器壁上的光纤传感器，用于采集放电过程中产生的光信号、声音信号和振动信号。

7.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：

还设置有抽气口，所述抽气口连接抽真空装置；

或者，还包括进油口和出油口，进油口上设置第一油阀，出油口上设置第二油阀，进油口连接至储油处理罐。

8.如权利要求1所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：放电装置包括电极支架以及设置在电极支架上的放电电极，所述电极支架设置在主电极中的接地电极上；

或者，在分体式密闭容器内还可以设置绝缘支撑部分，用于放置电极支架。

9.如权利要求8所述的一种变压器电故障模拟测试装置，其特征是：电极支架，包括上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间通过固定螺杆连接，上盖板上设置吊板，吊板上设置低压电极以及包覆低压电极周圈的保护电极，与低压电极相对的上盖板上设置高压电极端，高压电极端与低压电极之间根据放电类型设置放电电极。

10.一种变压器电故障模拟测试方法，其特征是，包括如下步骤：

根据测试变压器的故障放电类型选择相应的放电电极；

将放电电极设置在电极支架内，调整放电电极的高压电极和低压电极之间的距离；

将电极支架上的低压端接线柱连接至主电极的接地电极；

将一个或多个设置了放电电极的电极支架放置在分体式密闭容器内的绝缘支撑部分，组装分体式密闭容器，调整电极通断装置通电进行测试。

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