CN114660429A - 一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法，其中，装置包括：雷电冲击电压发生器、试验油箱及试验油箱附属部件、油制备罐及油制备罐附属部件、滤油机和油检测系统。雷电冲击电压发生器作为试验电压输出，通过导线连接到所述套管的上端，将被试线圈连接到所述套管的底端，通过所述抽气阀进行抽真空，到达一定预设定真空值后，通过所述注油阀进行注油，注油完成后进行试验。本发明提出的方案，能够实现实际产品线圈模型以及典型结构的击穿强度研究，能够对不同段间结构的线圈模型进行验证，通过制作不同油道组合的线圈模型设计测试可以得出多样化的设计曲线，也适用于变压器线圈在矿物油、空气中的段间绝缘强度。

Description

一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法

技术领域

本发明属于变压器试验技术领域，尤其涉及一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法。

背景技术

目前运行中的变压器广泛采用矿物油和绝缘纸组成的油纸绝缘作为绝缘手段，矿物油从石油中提炼出来是不可再生材料，而且难以生物降解，是一种非环保的液体绝缘材料，一旦发生泄露会对环境造成严重污染，“坚持绿色低碳循环发展,坚持节约资源和保护环境”是我国的基本国策，变压器使用绿色环保可再生的天然酯绝缘油作为目前矿物油的替代品是未来的发展必然趋势。在变压器绝缘设计时考虑到变压器运行中其内部线圈绝缘必须耐受雷电冲击电压、操作冲击电压和长期工作电压，线圈段间绝缘强度及电压分布设计优化是关系到变压器在运行中能否既安全可靠又经济实用的关键问题之一。但实际上由于矿物油介电常数较低，矿物油纸绝缘结构电场分布不均匀，使得变压器线圈段间油隙成为油纸绝缘的薄弱环节。而天然酯绝缘油与矿物油的物理、化学、电气性能存在一定的差异性，所以设计一套专用试验装置研究变压器线圈在天然酯绝缘油中的段间绝缘强度的基本规律，研究并获得不同状态下变压器线圈在天然酯绝缘油中绝缘强度的实际数据，对验证和优化天然酯绝缘油变压器的绝缘设计有着重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法的技术方案，以解决上述技术问题。

本发明第一方面公开了一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置，所述装置包括：

雷电冲击电压发生器、试验油箱及试验油箱附属部件、油制备罐及油制备罐附属部件、滤油机和油检测系统；

所述试验油箱附属部件包括：油箱盖2、套管4、抽气阀7和注油阀8；

所述油制备罐附属部件包括：油制备罐出油口14、油制备罐取油阀15、油制备罐滤油口19；

所述油箱盖在所述试验油箱的上部，所述套管和抽气阀设置在所述油箱盖上，所述注油阀设置在所述试验油箱的一侧；

所述油制备罐出油口设置在所述油制备罐的一侧，所述油制备罐出油口与所述注油阀连接，实现对所述试验油箱注油，所述油制备罐取油阀安装在所述油制备罐出油口上方，所述油制备罐滤油口设置在所述油制备罐的另一侧；

通过所述油制备罐滤油口连接滤油机，通过所述滤油机对注入所述油制备罐中的天然酯绝缘油进行滤油；

所述雷电冲击电压发生器产生试验电压输出给所述试验油箱，所述雷电冲击电压发生器通过导线连接到所述套管的上端，将被试线圈连接到所述套管的底端，通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空，到达一定预设定真空值后，通过所述注油阀对所述试验油箱进行注油，注油完成后进行试验；

所述油检测系统从所述油制备罐取油进行化验，判断所述油制备罐中的天然酯绝缘油是否符合标准；

当所述油检测系统判断所述油制备罐中的天然酯绝缘油符合标准时，通过所述油制备罐出油口向所述试验油箱注入经过滤的天然酯绝缘油。

根据本发明第一方面的技术方案，所述试验油箱还包括：压力表；

通过所述抽气阀进行抽真空，通过压力表测量试验油箱的压力。

根据本发明第一方面的技术方案，所述试验油箱还包括：压力释放阀；

通过所述抽气阀进行抽真空，通过压力表测量试验油箱的压力，再通过压力释放阀调节压力。

根据本发明第一方面的技术方案，所述试验油箱还包括：温度计座；

通过所述温度计座测量油温，实现在不同油温的工况下进行试验。

根据本发明第一方面的技术方案，所述试验油箱还包括：绝缘支撑座和绝缘保护层；

通过所述绝缘支撑座和绝缘保护层保证测量回路中高电位部位对地的绝缘。

根据本发明第一方面的技术方案，所述绝缘支撑座能够调节高度。

本发明第二方面公开了一种变压器线圈段间绝缘强度试验方法，应用于第一方面任一项所述的装置，具体方法包括，

步骤S1、将天然酯绝缘油注入所述油制备罐中；

步骤S2、通过所述油制备罐滤油口连接滤油机开始滤油；

步骤S3、通过油检测系统取油化验达到使用标准后，完成油样制备；

步骤S4、通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空；

步骤S5、连接所述油制备罐和所述试验油箱，通过所述油制备罐向所述试验油箱进行真空注油；

步骤S6、调节所述绝缘支撑座，将被试线圈放置于绝缘支撑座上，将被试线圈首端连接到所述套管尾端，再将被所述被试线圈尾端接地；

步骤S7、通过所述压力表和温度计座分别测量、记录所述试验油箱的内部压力和油温；

步骤S8、应用所述雷电冲击电压发生器施加标准雷电冲击波，将被试线圈击穿电压第一设计值的x%为起始施加电压值，如果施加m次不发生击穿，则继续提高施加电压值，每次提高的电压幅度为所述击穿电压第一设计值的y%，每提高一次施加电压值，则连续施加电压n次，逐次提高电压值，直至所述被试线圈击穿为止；

步骤S9、记录所述被试线圈击穿电压值；

步骤S10、对击穿电压值的规律进行统计，得到所述被试线圈在天然酯绝缘油中段间绝缘强度允许使用电压曲线；

其中，所述x、y为小于70的整数，m、n为小于10的整数。

根据本发明第二方面的技术方案，所述x取值范围为40~50。

根据本发明第二方面的技术方案，所述y取值范围为10~20。

根据本发明第二方面的技术方案，n取值范围为3~5，m取值范围为3~5。

可见，本发明提出的方案，

1.对于天然酯绝缘植物油，其绝缘性能与变压器线圈段间强度关系研究，国内只是单独地对油、纸或者油纸复合绝缘材料上进行研究，没有在实际产品线圈模型上进行验证，本装置能够实现实际产品线圈模型以及典型结构的击穿强度研究。

2.目前使用的矿物油绝缘油道曲线只是均匀油间隙曲线，本装置能够对不同段间结构的线圈模型进行验证，通过制作不同油道组合的线圈模型设计测试可以得出多样化的设计曲线。

3.本装置也适用于变压器线圈在矿物油、空气中的段间绝缘强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置中的试验油箱和油制备罐连接示意图；

图2为根据本发明实施例的一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置总体连接示意图；

图3为根据本发明实施例的一种变压器线圈段间绝缘强度试验方法流程图。

图中，1—试验油箱，2—油箱盖，3—油枕，4—套管，5—压力释放阀，6—压力表，7—抽气阀，8—注油阀，9—绝缘支撑座，10—取油阀，11—温度计座，12—主体吊钩，13—油制备罐，14—油制备罐出油口，15—油制备罐取油阀，16—油制备罐油位计，17—油制备罐压力释放阀，18—油制备罐压力表，19—油制备罐滤油口，20—绝缘保护层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明公开了一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置，具体如图1-2所示，所述装置包括：雷电冲击电压发生器、试验油箱1及试验油箱附属部件、油制备罐13及油制备罐附属部件、滤油机和油检测系统；

所述试验油箱附属部件包括：油箱盖2、油枕3、套管4、压力释放阀5，压力表6、抽气阀7、注油阀8、绝缘支撑座9、取油阀10、温度计座11和主体吊钩12；

所述油制备罐附属部件包括：油制备罐出油口14、油制备罐取油阀15、油制备罐油位计16、油制备罐压力释放阀17、油制备罐压力表18、油制备罐滤油口19和绝缘保护层20。

所述油箱盖2在所述试验油箱1的上部，所述套管4和抽气阀7设置在所述油箱盖2上，所述注油阀8设置在所述试验油箱1的一侧，具体为右下方，所述油制备罐出油口14设置在所述油制备罐13的一侧，具体为左下方，所述油制备罐出油口14与所述注油阀8连接，实现对所述试验油箱1注油，所述油制备罐取油阀15安装在所述油制备罐出油口14上方，所述油制备罐滤油口19设置在所述油制备罐13的另一侧，具体为右下方；

雷电冲击电压发生器作为试验电压输出，通过导线连接到所述套管4的上端，将被试线圈连接到所述套管4的底端，通过所述抽气阀7进行抽真空，到达一定预设定真空值后，通过所述注油阀8进行注油，注油完成后进行试验。

在一些实施例中，通过所述抽气阀7进行抽真空，通过压力表6测量试验油箱1的压力。

在一些实施例中，通过所述抽气阀7进行抽真空，通过压力表6测量试验油箱1的压力，再通过压力释放阀5调节压力。

在一些实施例中，通过所述温度计座11测量油温，实现在不同油温的工况下进行试验。

在一些实施例中，通过所述绝缘支撑座9和绝缘保护层20保证测量回路中高电位部位对地的绝缘。

在一些实施例中，所述绝缘支撑座9能够调节高度。

实施例2：

本发明第二方面公开了一种变压器线圈段间绝缘强度试验方法，应用于实施例1任一项所述的装置，具体方法如图3所示，具体方法包括，

步骤S1、将天然酯绝缘油注入所述油制备罐13中。

步骤S2、如图2所示，通过所述油制备罐滤油口19连接滤油机开始滤油。

步骤S3、如图2所示，通过油检测系统取油化验达到使用标准后，完成油样制备；

步骤S4、通过所述抽气阀7对所述试验油箱1进行抽真空。

步骤S5、如图2所示，连接所述油制备罐13和所述试验油箱1，向所述试验油箱1进行真空注油。

步骤S6、调节所述绝缘支撑座9，将被试线圈放置于绝缘支撑座上，将被试线圈首端连接到所述套管4尾端，再将被所述试线圈尾端接地。在本工程技术领域，为了实现试验油箱内的电器件接地，通常在试验油箱底部设置有延伸到油箱外部的接地螺栓，试验油箱内的电器件通过连接该接地螺栓实现接地。试验油箱外面设置有连接接地螺栓的接地线，该接地螺栓通过该接地线实现接地螺栓的可靠接地，这是本工程领域的常规实现方式，附图中未进行图示，在此仅做文字说明。

步骤S7、记录所述试验油箱1的内部压力和油温。

步骤S8、应用所述雷电冲击电压发生器施加标准雷电冲击波，将被试线圈击穿电压第一设计值的x%为起始施加电压值，施加m次不发生击穿，则继续提高施加电压值，电压值每次提高幅度为击穿电压第一设计值的y%，每提高一次电压幅度，保持该电压并施加电压n次，如果施加n次不发生击穿，则在前次施加电压值的基础上继续提高电压幅值，每次提高幅度为击穿电压第一设计值的y%，保持该电压并施加电压n次，直至线圈击穿为止；

下面以具体实施例的方式进行说明：

假设试线圈击穿电压第一设计值为K千伏；

将被试线圈击穿电压第一设计值的50%为起始施加电压值，施加3次不发生击穿；

则增加施加电压值幅值，增加幅度为第一设计值的10%，增加后的电压值为第一设计值的60%，继续施加3次不发生击穿；

则增加施加电压值幅值，增加幅度为第一设计值的10%，增加后的电压值为第一设计值的70%，继续施加3次不发生击穿；

则增加施加电压值幅值，增加幅度为第一设计值的10%，增加后的电压值为第一设计值的80%，继续施加3次发生击穿，则停止。

步骤S9、记录击穿电压。

在上述实施例中，击穿电压为第一设计值的80%，即0.8K千伏。

步骤S10、对击穿电压值的规律进行统计，得到变压器线圈在天然酯绝缘油中段间绝缘强度允许使用电压曲线。

在一些实施例中，所述x为50~70中的整数，优选为50。

在一些实施例中，所述y为10~20中的整数，优选为10。

在一些实施例中，m、n为3~5中的整数，优选为3。

综上，本发明各个方面的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供了一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置及方法，

1.对于天然酯绝缘植物油，其绝缘性能与变压器线圈段间强度关系研究，国内只是单独地对油、纸或者油纸复合绝缘材料上进行研究，没有在实际产品线圈模型上进行验证，本装置能够实现实际产品线圈模型以及典型结构的击穿强度研究。

2.目前使用的矿物油绝缘油道曲线只是均匀油间隙曲线，本装置能够对不同段间结构的线圈模型进行验证，通过制作不同油道组合的线圈模型设计测试可以得出多样化的设计曲线。

3.本装置也适用于变压器线圈在矿物油、空气中的段间绝缘强度。

请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种变压器线圈段间绝缘强度试验装置，其特征在于，所述装置包括：

雷电冲击电压发生器、试验油箱及试验油箱附属部件、油制备罐及油制备罐附属部件、滤油机和油检测系统；

所述试验油箱附属部件包括：油箱盖、套管、抽气阀、压力表、注油阀、绝缘支撑座和绝缘保护层；

其中，通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空，通过所述压力表测量试验油箱的压力；

通过所述绝缘支撑座和绝缘保护层保证测量回路中高电位部位对地的绝缘；

所述油制备罐附属部件包括：油制备罐出油口、油制备罐取油阀、油制备罐滤油口；

所述油箱盖设置在所述试验油箱的上部，所述套管和抽气阀设置在所述油箱盖上，所述注油阀设置在所述试验油箱的一侧；

所述油制备罐出油口设置在所述油制备罐的一侧，所述油制备罐出油口与所述注油阀连接，实现对所述试验油箱注油，所述油制备罐取油阀安装在所述油制备罐出油口上方，所述油制备罐滤油口设置在所述油制备罐的另一侧；

所述油制备罐滤油口连接滤油机，通过所述滤油机对注入所述油制备罐中的天然酯绝缘油进行滤油；

所述雷电冲击电压发生器产生试验电压输出给所述试验油箱，所述雷电冲击电压发生器通过导线连接到所述套管的上端，将被试线圈连接到所述套管的底端，通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空，到达一定预设定真空值后，通过所述注油阀对所述试验油箱进行注油，注油完成后进行试验；

所述油检测系统从所述油制备罐取油进行化验，判断所述油制备罐中的天然酯绝缘油是否符合标准；

当所述油检测系统判断所述油制备罐中的天然酯绝缘油符合标准时，通过所述油制备罐出油口向所述试验油箱注入经过滤的天然酯绝缘油。

2.根据权利要求1所述的变压器线圈段间绝缘强度试验装置，其特征在于，所述试验油箱附属部件还包括：压力释放阀；

通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空，通过所述压力表测量试验油箱的压力，再通过所述压力释放阀调节压力。

3.根据权利要求2所述的变压器线圈段间绝缘强度试验装置，其特征在于，所述试验油箱附属部件还包括：温度计座；

通过所述温度计座测量油温，实现在不同油温的工况下进行试验。

4.根据权利要求1所述的变压器线圈段间绝缘强度试验装置，其特征在于，所述绝缘支撑座能够调节高度。

5.一种变压器线圈段间绝缘强度试验方法,其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的装置，具体方法包括：

步骤S1、将天然酯绝缘油注入所述油制备罐中；

步骤S2、通过所述油制备罐滤油口连接滤油机开始滤油；

步骤S3、通过油检测系统取油化验达到使用标准后，完成油样制备；

步骤S4、通过所述抽气阀对所述试验油箱进行抽真空；

步骤S5、连接所述油制备罐和所述试验油箱，通过所述油制备罐向所述试验油箱进行真空注油；

步骤S6、调节所述绝缘支撑座，将被试线圈放置于绝缘支撑座上，将被试线圈首端连接到所述套管尾端，再将被所述被试线圈尾端接地；

步骤S7、通过所述压力表和温度计座分别测量、记录所述试验油箱的内部压力和油温；

步骤S8、应用所述雷电冲击电压发生器施加标准雷电冲击波，将被试线圈击穿电压第一设计值的x%为起始施加电压值，如果施加m次不发生击穿，则继续提高施加电压值，每次提高的电压幅度为所述击穿电压第一设计值的y%，每提高一次施加电压值，则连续施加电压n次，逐次提高电压值，直至所述被试线圈击穿为止；

步骤S9、记录所述被试线圈击穿电压值；

步骤S10、对击穿电压值的规律进行统计，得到所述被试线圈在天然酯绝缘油中段间绝缘强度允许使用电压曲线；

其中，所述x、y为小于70的整数，m、n为小于10的整数。

6.根据权利要求5所述的变压器线圈段间绝缘强度试验方法，其特征在于，所述x取值范围为40~50。

7.根据权利要求6所述的变压器线圈段间绝缘强度试验方法，其特征在于，所述y取值范围为10~20。

8.根据权利要求6或7所述的变压器线圈段间绝缘强度试验方法，其特征在于，n取值范围为3~5，m取值范围为3~5。

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