CN207114695U - 一种变压器内部金属颗粒局部放电模型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变压器内部金属颗粒局部放电模型，涉及电力设备状态监测与故障诊断技术领域。所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型包括模型外壳、高压电极基座、高压电极、接地电极以及金属颗粒，模拟了变压器内部真实的金属颗粒局部放电，满足了须在达到绝缘油的击穿场强时才会在金属颗粒表面产生放电的基本条件，实现了客观评价局部放电监测装置或检测仪器检测局部放电的能力，以便及早发现可能存在的性能问题，最终提高了电力变压器绝缘异常的监测预警能力和精益化管理水平，达到了局部放电监测装置或检测仪器质量控制中的风险、效能和成本综合最优。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备状态监测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种变压器内部金属颗粒局部放电模型。
背景技术
局部放电是反映电力变压器设备绝缘性能的重要特征参数之一，它是电力变压器设备绝缘劣化的征兆和表现形式，又是设备绝缘进一步劣化的原因。因此，模拟电力变压器设备内部局部放电的特征，能够有助于验证检测方法的有效性和及早发现其内部早期的绝缘缺陷，并通过及时的故障诊断与状态评价，以采取具体处理措施，避免其恶性发展。
变压器内部容易发生局部放电的部位主要有:端部引出线及其匝间、端部绝缘纸板、匝间绝缘、围屏、线圈压板、铁心、紧固件及油中的气泡等。它们可归纳为:带有绝缘屏障的油间隙放电、固体绝缘中的空气间隙放电、油中气泡放电、沿面放电、悬浮电位放电以及杂质小桥诱发的放电等类型。从电击穿角度可分为间隙放电、沿面放电、针板放电、接地电极放电和金属颗粒放电。这些情况在变压器结构中，通常是不可避免的。从放电机理的角度分析，变压器油纸绝缘内部缺陷导致的局部放电是由放电电极与绝缘介质的性质确定的，所以不同类型的放电与其产生的放电脉冲信号波形应当是相对应的。其中，在变压器内部金属颗粒局部放电对电场强度的依赖性不大，起始放电电压也并不确定；放电电流不大，但受外施电压变化影响小，且易引起电极击穿。
而随着电力企业在研究、应用设备状态监测评价技术方面的日益深入，特高频局部放电检测方法等已广泛应用在检测变压器设备的金属颗粒放电等局部放电中。但是，一方面，变压器复杂的内部结构将引起特高频电磁波信号在变压器内部严重的折反射，且金属颗粒局部放电并不稳定，故很难利用特高频检测法准确识别变压器内部金属颗粒放电的放电模式和强度；另一方面，由于金属的相对介电常数近乎无穷大，且可知油中最大场强为正常情况下的3倍，而当达到绝缘油的击穿场强时将会在金属颗粒表面出现危害较大的放电。
鉴于此，有必要研制一种变压器内部金属颗粒局部放电模型，并通过变压器局部放电模拟试验系统模拟变压器内部真实的金属颗粒局部放电，实现记录与评价各类局部放电监测装置和检测仪器针对变压器内部金属颗粒局部放电的检测频率、灵敏度、线性度、脉冲计数、动态范围、诊断识别等特征指标进行检测的技术手段，提高监测装置和检测仪器品控质量、健康水平和使用效率。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种变压器内部金属颗粒局部放电模型，用以模拟变压器内部真实的金属颗粒局部放电，避免因金属颗粒局部放电不稳定以及特高频法难以对金属颗粒局部放电的放电量进行精确标定的情况，实现局部放电监测装置或检测仪器对变压器内部金属颗粒局部放电的检测频率、灵敏度、线性度、脉冲计数、动态范围、诊断识别等特征指标技术手段的评价，以便及早发现局部放电监测装置或检测仪器在工程应用中存在的性能问题，避免影响监测和预警电力变压器的绝缘异常的准确性。
本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种变压器内部金属颗粒局部放电模型，包括模型外壳以及设于模型外壳内的高压电极基座、高压电极、接地电极以及金属颗粒；所述高压电极基座和接地电极分别固定安装在模型外壳内的两端；所述高压电极固定安装在高压电极基座上；所述金属颗粒设在高压电极的表面；所述的高压电极基座与电压控制回路连接，为所述高压电极基座和高压电极提供高电位，接地电极为地电位；所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型产生放电，并通过局部放电监测装置或检测仪器检测金属颗粒局部放电的特征参量，从而分析判断局部放电监测装置或检测仪器的性能。
进一步的，所述电压控制回路包括依次连接的调压器、滤波器、升压变压器，以及分别与调压器和升压变压器连接的控制装置；所述升压变压器的高压绕组与所述高压电极基座连接，为其提供最高达35千伏的高电压。
进一步的，所述高压电极基座采用具备耐酸及抗氧化特质的铁素体不锈钢制作。
进一步的，所述高压电极采用T2型号的黄铜制作，其形状为直径10毫米的圆柱体。
进一步的，所述接地电极为采用T2型号的黄铜制作的直径为10毫米的圆柱体，所述接地电极的表面进行抛光处理，周围进行倒圆角加工。
进一步的，所述高压电极距离接地电极为12毫米。
进一步的，所述金属颗粒采用T2型号的黄铜制作，其形状为直径为1至2毫米的球形结构，且金属颗粒可在高压电极的表面滑动。
进一步的，所述模型外壳采用耐腐蚀、无渗漏的无色透明有机玻璃制作，且内充闪点在140摄氏度以上的25号变压器油。
与现有技术相比，本实用新型所提供的变压器内部金属颗粒局部放电模型，模拟了变压器内部真实的金属颗粒局部放电，满足了须在达到绝缘油的击穿场强时才会在金属颗粒表面产生放电的基本条件，具备了评价局部放电监测装置或检测仪器对变压器金属颗粒局部放电的检测频率、灵敏度、线性度、脉冲计数、动态范围和诊断识别等特征指标进行检测的技术手段，以便及早发现局部放电监测装置或检测仪器在工程应用中存在的性能问题，避免了影响监测和预警电力变压器绝缘异常的准确性，提高了电力变压器绝缘异常的监测和预警能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本实用新型一种变压器内部金属颗粒局部放电模型的结构示意图；
图2是本实用新型金属颗粒局部放电模型与电压控制回路连接示意图；
其中：1-高压电极基座，2-高压电极，3-接地电极，4-金属颗粒，5-模型外壳，6-电压控制回路，7-调压器，8-滤波器，9-升压变压器，10-控制装置。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实施新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和图2所示，本实用新型所提供的一种变压器内部金属颗粒局部放电的模型，包括模型外壳5以及设于模型外壳5内的高压电极基座1、高压电极2、接地电极3以及金属颗粒4；高压电极基座1和接地电极3分别固定安装在模型外壳5内的两端；高压电极2固定安装在高压电极基座1上；金属颗粒4设在高压电极2的表面；高压电极基座1与电压控制回路6连接，为高压电极基座1提供高电位，接地电极为地电位。
电压控制回路6包括依次连接的调压器7、滤波器8、升压变压器9，以及分别与调压器7和升压变压器9连接的控制装置10；控制装置10选用TPKZT型高压试验变压器电源控制装置，用于监测和控制输入输出的电流、电压、时间和分合闸，并实现过流保护等功能；调压器7选用电动无级调压器，用于调压；滤波器8选用Q310-50KS系列噪声滤波器，其工作频率是50赫兹，其最大漏电流小于2毫安，用于抑制低压侧干扰噪声；升压变压器9选用交流升压变压器，其主要由圆筒式绕组和叠片式铁芯组成。
实验前，将高压电极基座1、高压电极2、接地电极3和金属颗粒4置于模型外壳5内。通过额定电压为35千伏升压变压器9的高压绕组，向变压器金属颗粒局部放电模型的高压电极基座1、高压电极2提供高电压，并形成高电位；接地电极3在接地后，形成地电位；此时，金属颗粒4的电场强度剧增，将逐步形成金属颗粒局部放电。通过调节升压变压器的输出电压（调节步长为500伏）而改变电场强度及金属颗粒局部放电大小，当达到金属颗粒局部放电阈值（11千伏）时，变压器内部金属颗粒局部放电模型产生放电，从而模拟变压器金属颗粒局部放电的缺陷。此时，监测装置或检测仪器探测到的信号电压是13毫伏，放电次数均值是68次每秒，视在放电量是189皮库。以此，可校验局部放电监测装置或检测仪器的性能。
校验过程中，施加变压器金属颗粒局部放电模型的放电电压为8.5千伏后，开始放电后，脉冲检测仪和频谱仪出现限幅现象；此时脉冲次数多、放电强度高、相位分布分散。当电极电压超过阈值（11千伏）后，脉冲次数和强度显著增强，且放电相位迅速布满整个周期。其中，以被校验局部放电监测装置或检测仪器的可靠检测最低幅值的脉冲信号作为检验其灵敏度的判断依据，以局部放电监测装置或检测仪器分别检测不同幅值的脉冲信号作为检验其线性的判断依据，判断时可以采用人工图形对比的方式，也可以采用辅助软件实现。
本实用新型实现了真实模拟变压器内部金属颗粒局部放电，用以校验局部放电监测装置或检测仪器对变压器金属颗粒局部放电的测量效果，有助于提高局部放电监测装置或检测仪器品控质量、健康水平和使用效率，达到了局部放电监测装置或检测仪器运维中的风险、效能和成本综合最优。
以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：包括模型外壳（5）以及设于模型外壳（5）内的高压电极基座（1）、高压电极（2）、接地电极（3）以及金属颗粒（4）；所述高压电极基座（1）和接地电极（3）分别固定安装在模型外壳（5）内的两端；所述高压电极（2）固定安装在高压电极基座（1）上；所述金属颗粒（4）设在高压电极（2）的表面；所述的高压电极基座（1）与电压控制回路（6）连接，为所述高压电极基座（1）和高压电极（2）提供高电位，接地电极（3）为地电位；所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型产生放电，并通过局部放电监测装置或检测仪器检测金属颗粒局部放电的特征参量，从而分析判断局部放电监测装置或检测仪器的性能。
2.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述电压控制回路（6）包括依次连接的调压器（7）、滤波器（8）、升压变压器（9），以及分别与调压器（7）和升压变压器（9）连接的控制装置（10）；所述升压变压器（9）的高压绕组与所述高压电极基座（1）连接，为高压电极基座（1）提供最高达35千伏的高电压。
3.如权利要求2所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述控制装置（10）选用TPKZT型高压试验变压器电源控制装置，用于监测和控制输入输出的电流、电压、时间和分合闸，并实现过流保护。
4.如权利要求2所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述调压器（7）选用电动无级调压器，用于调压；所述滤波器（8）选用Q310-50KS系列噪声滤波器，所述滤波器（8）的工作频率为50赫兹，最大漏电流小于2毫安，用于抑制低压侧干扰噪声；所述升压变压器（9）是包括圆筒式绕组和叠片式铁芯的交流升压变压器。
5.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述高压电极基座（1）采用铁素体不锈钢制作。
6.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述高压电极（2）采用T2型号的黄铜制作，所述高压电极（2）的形状为直径10毫米的圆柱体。
7.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述接地电极（3）为采用T2型号的黄铜制作的直径为10毫米的圆柱体，所述接地电极（3）的表面进行抛光处理，周围进行倒圆角加工。
8.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述高压电极（2）距离接地电极（3）为12毫米。
9.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述金属颗粒（4）采用T2型号的黄铜制作，所述金属颗粒（4）的形状为直径为1至2毫米的球形结构，且金属颗粒（4）在高压电极（2）的表面滑动。
10.如权利要求1所述的变压器内部金属颗粒局部放电模型，其特征在于：所述模型外壳（5）采用无色透明有机玻璃制作，且内充闪点在140摄氏度以上的25号变压器油。
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