CN114166731A - 一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法 - Google Patents

一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，包括以下步骤：根据动车组运行记录获取干式车载牵引变压器在运行时的平均工作温度、副边绕组磁感应强度、副边绕组额定电流，在模拟运行试验中确定不同温度与励磁涌流冲击下环氧树脂层局部放电的放电次数与最大幅值，从而确定干式车载牵引变压器环氧树脂层疲劳因子，进而确定干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受评估因子，最终评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能。本发明根据实际运行状况，可准确评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能，为干式车载牵引变压器环氧树脂的选用与评估提供依据。

Description

一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法
技术领域
本发明属于电气绝缘在线监测与故障诊断领域，具体涉及一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法。
技术背景
车载牵引变压器是动车组的核心部件，担负着动车组安全运行的重要职责，随着高铁的运行里程、速度、运行安全要求的提升，出现了去除大重量可燃绝缘油并以列车风冷替代的干式车载牵引变压器，相对传统油式，干式车载牵引变压器需要在绕组外部浇注环氧树脂层，起到固定封闭绕组、保护加强绝缘的作用。干式车载牵引变压器环氧树脂层有着恶劣的运行环境，不仅需要直接面临复杂的户外环境，还需要能够耐受风冷条件下的高温环境和绕组电动力。研究表明，过分相出现的励磁涌流通常能够达到额定电流的6倍，与铁心漏磁等因素相结合会产生对环氧树脂层具有破坏性的绕组电动力，此外，高温环境对环氧树脂的机械性能和电气性能有着重要的影响。一旦环氧树脂层因高温与电动力等因素而出现微小间隙会导致产生局部放电，其绝缘封闭性很快会受到破坏，进而使绕组绝缘老化，迅速降低绝缘乃至干式车载牵引变压器寿命，危及行车安全。目前，对于干式车载牵引变压器环氧树脂层还缺少有效准确的评估方法，因此，急需一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法。
发明内容
针对以上技术问题，本发明的目的是提出一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，能够很好的评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的耐受性能。
实现本发明的技术方案如下：
第一步：构建测试平台
一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，其特征在于，包括左侧磁场控制器(1)、右侧磁场控制器(2)、左侧温度控制器(3)、右侧温度控制器(4)、终端机(5)、上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)、上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)、导线入口端子(18)、导线出口端子(19)、模拟电源(20)、环氧树脂浇注绕组(21)；环氧树脂浇注绕组(21)通过导线入口端子(18)和导线出口端子(19)与模拟电源(20)相连，模拟电源(20)又与终端机(5)相连，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组提供试验电流；环氧树脂浇注绕组(21)设置有与终端机(5)相连的上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)，实现环氧树脂层的温度监测；环氧树脂浇注绕组(21)设置有相互联通且与终端机(5)相连的上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)，实现对环氧树脂层的局部放电监测；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧温度控制器(3)和右侧温度控制器(4)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供快速稳定试验温度；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧磁场控制器(1)和右侧磁场控制器(2)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供稳定的试验磁场；
第二步：获取干式车载牵引变压器运行参数
根据运行记录获取平均运行环境温度，记为Tnorm，单位为K；根据运行记录获取干式车载牵引变压器的副边绕组磁感应强度，记为Bleak，单位为T；根据运行记录获取干式车载牵引变压器副边绕组额定电流，记为In，单位为A；根据记录获取干式车载牵引变压器副边绕组层等效直径，记为d，单位为dm；
第三步：确定不同温度下疲劳因子ETi
设置试验环境磁感应强度为Bleak，单位为T；设置3个均匀递增的试验工作温度，分别记为T1、T2、T3，单位为K，其中T1＝Tnorm，T2＝1.05Tnorm，T3＝1.1Tnorm；分别在试验工作温度稳定于T1、T2、T3且温度波动幅值不超过1K时，在导线端子通入额定电流In，每间隔5分钟使交流电流突变为6In，持续0.5秒后恢复至额定电流In；每间隔5小时交流电流处于额定值时，局部放电传感器对环氧树脂层进行局部放电检测，检测时间为0.02秒，记录通入额定电流到该次局部放电检测结束时的时间，记为tTj,i，单位为h，记录该次检测时间内局部放电信号的数量，记为NTj,i，记录该次检测时间内局部放电信号的最大幅值，记为ATj,i，其中Tj代表第j个试验工作温度，i代表Tj下第i次局部放电检测，i＝1,2,3,...,30；
通过公式(1)得到试验工作温度Tj(j＝1,2,3)时的疲劳因子ETj；
Figure BDA0003316527720000031
第四步：确定耐受评估因子Cest
使用公式(2)计算耐受评估因子Cest；
Figure BDA0003316527720000032
第五步：评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能
评估干式车载牵引变压器环氧树脂层性能，若0＜Cest≤1，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能优良；若1＜Cest≤2，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能中等；若Cest＞2，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能差，不能达到干式车载牵引变压器环氧树脂层使用要求。
本发明的有益效果在于，一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法具有以下优点：综合考虑环境温度、漏磁、励磁涌流等因素对干式车载牵引变压器环氧树脂层的影响，可准确计算出耐受评估因子，为评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能提供了一条途径。
附图说明
图1表示的是一种干式车载牵引变压器环氧树脂层的测试平台。
图2表示的是一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明进行进一步说明。需要强调的是，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不限定本发明构思及其权利要求之范围。
第一步：构建测试平台
一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，其特征在于，包括左侧磁场控制器(1)、右侧磁场控制器(2)、左侧温度控制器(3)、右侧温度控制器(4)、终端机(5)、上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)、上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)、导线入口端子(18)、导线出口端子(19)、模拟电源(20)、环氧树脂浇注绕组(21)；环氧树脂浇注绕组(21)通过导线入口端子(18)和导线出口端子(19)与模拟电源(20)相连，模拟电源(20)又与终端机(5)相连，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组提供试验电流；环氧树脂浇注绕组(21)设置有与终端机(5)相连的上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)，实现环氧树脂层的温度监测；环氧树脂浇注绕组(21)设置有相互联通且与终端机(5)相连的上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)，实现对环氧树脂层的局部放电监测；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧温度控制器(3)和右侧温度控制器(4)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供快速稳定试验温度；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧磁场控制器(1)和右侧磁场控制器(2)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供稳定的试验磁场；
第二步：获取干式车载牵引变压器运行参数
根据运行记录获取平均运行环境温度，记为Tnorm，其值为394.15K；根据运行记录获取干式车载牵引变压器的副边绕组磁感应强度，记为Bleak，其值为0.4T；根据运行记录获取干式车载牵引变压器副边绕组额定电流，记为In，其值为851.4A；根据记录获取干式车载牵引变压器副边绕组层等效直径，记为d，单位为3.5dm；
第三步：确定不同温度下疲劳因子ETi
设置试验环境磁感应强度为Bleak，单位为T；设置3个均匀递增的试验工作温度，分别记为T1、T2、T3，单位为K，其中T1＝Tnorm，T2＝1.05Tnorm，T3＝1.1Tnorm；分别在试验工作温度稳定于T1、T2、T3且温度波动幅值不超过1K时，在导线端子通入额定电流In，每间隔5分钟使交流电流突变为6In，持续0.5秒后恢复至额定电流In；每间隔5小时交流电流处于额定值时，局部放电传感器对环氧树脂层进行局部放电检测，检测时间为0.02秒，记录通入额定电流到该次局部放电检测结束时的时间，记为tTj,i，单位为h，记录该次检测时间内局部放电信号的数量，记为NTj,i，记录该次检测时间内局部放电信号的最大幅值，记为ATj,i，其中Tj代表第j个试验工作温度，i代表Tj下第i次局部放电检测，i＝1,2,3,...,30；
通过公式(1)得到试验工作温度Tj(j＝1,2,3)时的疲劳因子ETj；
Figure BDA0003316527720000051
第四步：确定耐受评估因子Cest
使用公式(2)计算耐受评估因子Cest；
Figure BDA0003316527720000052
第五步：评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能
计算得到耐受评估因子Cest为0.83，该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能优良。

Claims (1)

1.一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：构建测试平台；
第二步：获取干式车载牵引变压器运行参数；
第三步：确定不同温度下疲劳因子ETi；
第四步：确定耐受评估因子Cest；
第五步：评估干式车载牵引变压器环氧树脂层的性能；
所述第一步的具体过程为：
一种干式车载牵引变压器环氧树脂层耐受性能的评估方法，其特征在于，包括左侧磁场控制器(1)、右侧磁场控制器(2)、左侧温度控制器(3)、右侧温度控制器(4)、终端机(5)、上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)、上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)、导线入口端子(18)、导线出口端子(19)、模拟电源(20)、环氧树脂浇注绕组(21)；环氧树脂浇注绕组(21)通过导线入口端子(18)和导线出口端子(19)与模拟电源(20)相连，模拟电源(20)又与终端机(5)相连，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组提供试验电流；环氧树脂浇注绕组(21)设置有与终端机(5)相连的上侧温度传感器(6)、后侧温度温度传感器(7)、前侧温度温度传感器(8)、下侧温度温度传感器(9)，实现环氧树脂层的温度监测；环氧树脂浇注绕组(21)设置有相互联通且与终端机(5)相连的上部外侧局部放电检测器(10)、上部内侧局部放电检测器(11)、后部外侧局部放电检测器(12)、后部内侧局部放电检测器(13)、前部内侧局部放电检测器(14)、前部外侧局部放电检测器(15)、下部内侧局部放电检测器(16)、下部外侧局部放电检测器(17)，实现对环氧树脂层的局部放电监测；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧温度控制器(3)和右侧温度控制器(4)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供快速稳定试验温度；环氧树脂浇注绕组(21)外部设置有与终端机(5)相连的左侧磁场控制器(1)和右侧磁场控制器(2)，在终端机(5)的控制下对环氧树脂浇注绕组(21)提供稳定的试验磁场；
所述第二步的具体过程为：
根据运行记录获取平均运行环境温度，记为Tnorm，单位为K；根据运行记录获取干式车载牵引变压器的副边绕组磁感应强度，记为Bleak，单位为T；根据运行记录获取干式车载牵引变压器副边绕组额定电流，记为In，单位为A；根据记录获取干式车载牵引变压器副边绕组层等效直径，记为d，单位为dm；
所述第三步的具体过程为：
设置试验环境磁感应强度为Bleak，单位为T；设置3个均匀递增的试验工作温度，分别记为T1、T2、T3，单位为K，其中T1＝Tnorm，T2＝1.05Tnorm，T3＝1.1Tnorm；分别在试验工作温度稳定于T1、T2、T3且温度波动幅值不超过1K时，在导线端子通入额定电流In，每间隔5分钟使交流电流突变为6In，持续0.5秒后恢复至额定电流In；每间隔5小时交流电流处于额定值时，局部放电传感器对环氧树脂层进行局部放电检测，检测时间为0.02秒，记录通入额定电流到该次局部放电检测结束时的时间，记为tTj,i，单位为h，记录该次检测时间内局部放电信号的数量，记为NTj,i，记录该次检测时间内局部放电信号的最大幅值，记为ATj,i，其中Tj代表第j个试验工作温度，i代表Tj下第i次局部放电检测，i＝1,2,3,...,30；
通过公式(1)得到试验工作温度Tj(j＝1,2,3)时的疲劳因子ETj；
Figure FDA0003316527710000021
所述第四步的具体过程为：
使用公式(2)计算耐受评估因子Cest；
Figure FDA0003316527710000022
所述第五步的具体过程为：
评估干式车载牵引变压器环氧树脂层性能，若0＜Cest≤1，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能优良；若1＜Cest≤2，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能中等；若Cest＞2，则说明该干式车载牵引变压器环氧树脂层性能差，不能达到干式车载牵引变压器环氧树脂层使用要求。
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