基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方法，包括以下步驟，首先使用絕緣紙包線繞制變壓器線圈試樣，在線圈試樣上布置溫度傳感器和光纖測溫裝置；然后搭建環(huán)電流加熱變壓器絕緣熱老化試驗裝置，將線圈試樣放入裝有變壓器油的試驗盒中，使線圈浸入變壓器油中，將裝有線圈試樣的試驗盒串聯(lián)連接置于真空恒溫箱中。對串聯(lián)連接的線圈試樣通電，通過調(diào)節(jié)電流大小來調(diào)整老化溫度，進行老化試驗；按周期性取出油紙絕緣線圈試樣，測定油紙絕緣試樣的油中糠醛含量、絕緣紙聚合度、變壓器油酸度。本發(fā)明還公開用于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗裝置。本發(fā)明可以模擬變壓器繞組溫升過程，且能反映變壓器繞組熱點的溫度變化情況。
【專利說明】基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)變壓器絕緣老化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于環(huán)電流加熱法的 變壓器絕緣熱老化試驗方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，變壓器在電力系統(tǒng)中是一個重要部件，變壓器的安全運行關(guān)系到整個電網(wǎng) 安全運行。變壓器長期運行中，在電、熱、化學多種外力作用下，容易產(chǎn)生老化。絕緣是變壓 器核心部分，其重要絕緣介質(zhì)是采用油、紙絕緣以適應(yīng)各種電壓作用下需要的絕緣強度。變 壓器絕緣的壽命主要是由其熱老化決定的，在熱老化的過程中，不僅產(chǎn)生了水分，紙的纖維 結(jié)構(gòu)也會在熱應(yīng)力的作用下逐漸斷裂變脆。為了研究變壓器絕緣壽命，需要對變壓器油紙 絕緣進行熱老化試驗。長期以來，變壓器絕緣熱老化試驗多采用熱老化箱加熱法，其老化試 驗的步驟為把干燥處理的絕緣紙浸入脫氣脫水的絕緣油容器中制成油紙試樣，把試樣放入 恒溫箱中熱老化，恒溫箱內(nèi)溫度為老化溫度。該方法存在以下缺點： (1) 熱老化箱加熱法不能模擬變壓器繞組溫升過程； (2) 熱老化箱加熱法不能反映變壓器繞組熱點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 目的一：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于環(huán)電流加熱法的變壓 器絕緣熱老化試驗方法，該試驗方法中的環(huán)電流加熱法通過調(diào)節(jié)線圈內(nèi)電流大小改變老化 溫度，模擬變壓器繞組溫升的情況，并且該方法可以實現(xiàn)NOMEX紙和電纜紙復(fù)合紙絕緣的 壽命驗證。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于環(huán)電流加熱法的變壓 器絕緣熱老化試驗方法，其特征在于：包括以下步驟，首先使用絕緣紙包線繞制變壓器線圈 試樣，在線圈試樣上布置溫度傳感器和光纖測溫裝置，然后搭建環(huán)電流加熱變壓器絕緣熱 老化試驗裝置，將線圈試樣放入裝有充滿變壓器油的試驗盒中使線圈浸入變壓器油中，將 裝有線圈試樣的試驗盒串聯(lián)連接置于真空恒溫箱中，并對串聯(lián)連接的線圈試樣通電，通過 調(diào)節(jié)電流大小來調(diào)整老化溫度，進行老化試驗，并按周期性取出線圈試樣進行測定油紙絕 緣試樣的油中糠醛含量、絕緣紙聚合度、變壓器油酸度。
[0005] 作為本發(fā)明的進一步設(shè)置，所述絕緣紙采用NOMEX紙與電纜紙復(fù)合繞制線圈，線 圈試樣的彎曲部分使用NOMEX紙包線，其他部分使用電纜紙包線。
[0006] 本發(fā)明的效果：本發(fā)明的變壓器絕緣熱老化試驗是通過恒溫箱保證熱老化期間線 圈試樣環(huán)境溫度恒定，由于是將絕緣紙包線繞制的線圈浸入變壓器油中，對線圈試樣通電 通過環(huán)電流加熱方法使其溫度升高，并將熱量傳遞給變壓器油，使變壓器油的溫度升高，環(huán) 電流加熱法能夠模擬變壓器運行時繞組從內(nèi)部向外部傳遞熱量的溫升情況。在試驗過程 中可以通過線圈上布置的溫度傳感器和光纖測溫裝置測量熱老化試驗溫度，反應(yīng)線圈繞組 熱點處的溫度變化情況；通過改變線圈中電流的大小，來調(diào)整變壓器油紙絕緣的老化溫度。 常用變壓器絕緣紙是由纖維素制成的，耐熱性不高，變壓器有時需要使用耐熱等級要求高 的絕緣紙。NOMEX絕緣紙是耐熱紙的一種，它電氣性能良好，在變壓器油中介電常數(shù)較低， 連續(xù)處于220°C下，性能穩(wěn)定。為了提高變壓器絕緣性能并節(jié)省變壓器成本，變壓器可使用 NOMEX紙與電纜紙復(fù)合的固體絕緣材料。變壓器線圈高溫部分采用NOMEX紙，其他區(qū)域使用 電纜紙。采用環(huán)電流加熱法能夠模擬變壓器繞組實際溫升情況，使變壓器絕緣熱老化試驗 與實際情況更相似。對固體絕緣分別采用電纜紙、NOMEX紙、電纜紙和NOMEX紙復(fù)合的油紙 絕緣進行熱老化試驗，可得到不同油紙絕緣組合的熱老化性能參數(shù)，為改進變壓器絕緣結(jié) 構(gòu)、設(shè)計長壽命變壓器提供依據(jù)；變壓器繞組熱點處采用NOMEX紙、其他部分采用電纜紙能 提高變壓器壽命并節(jié)省制造成本，具有很好的應(yīng)用前景。
[0007] 目的二：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明還提供了一種基于環(huán)電流加熱的變壓 器絕緣熱老化試驗裝置，該變壓器絕緣熱老化裝置不僅能夠模擬變壓器繞組的溫升，而且 可用于研究變壓器繞組熱點。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于環(huán)電流加熱的變壓器 絕緣熱老化試驗裝置，其特征在于：包括真空恒溫箱，真空恒溫箱中串聯(lián)有線圈組件，線圈 組件包括試驗盒，試驗盒中具有變壓器油以及由絕緣紙包線繞制而成的線圈，線圈浸入變 壓器油中，試驗盒上設(shè)有與其內(nèi)部的線圈兩端電連接的試驗盒導(dǎo)線，該試驗盒導(dǎo)線伸出試 驗盒之外，真空恒溫箱上開設(shè)有可供電源與串聯(lián)連接后的線圈組件電連接的電源導(dǎo)線穿過 的導(dǎo)線孔。
[0009] 作為本發(fā)明的進一步設(shè)置，所述試驗盒導(dǎo)線與試驗盒導(dǎo)線之間通過導(dǎo)線連接器連 接。
[0010] 作為本發(fā)明的進一步設(shè)置，所述試驗盒為耐高溫玻璃材料制成的試驗盒。
[0011] 作為本發(fā)明的進一步設(shè)置，所述真空恒溫箱上的導(dǎo)線孔中設(shè)有軟塞，軟塞上開設(shè) 有與導(dǎo)線適配的通孔。
[0012] 采用上述方案，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，線圈繞組串聯(lián)連接，在電流加熱下可以達到相同 的老化溫度，獨立的試驗盒設(shè)計，便于安裝和取出，可以實現(xiàn)模擬變壓器繞組溫升情況。
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1為本發(fā)明具體實施例試驗盒中變壓器油和線圈結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為本發(fā)明具體實施例試驗盒與試驗盒通過導(dǎo)線連接器連接的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為本發(fā)明具體實施例導(dǎo)線連接器結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4為本發(fā)明具體實施例環(huán)電流加熱變壓器絕緣老化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 附圖5為本發(fā)明具體實施例線圈上安裝有溫度傳感器和光纖測溫裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。

【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明的具體實施例如下所示是基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方 法，其包括以下步驟：首先使用絕緣紙包線繞制變壓器線圈試樣，為了比較不同油紙絕緣組 合的絕緣性能與絕緣壽命，采用電纜紙包線、NOMEX紙包線、電纜紙包線與NOMEX紙包線復(fù) 合繞制的三種線圈試樣，每種線圈試樣25份；電纜紙與NOMEX紙包線復(fù)合繞制線圈試樣時 線圈彎曲部分使用NOMEX紙包線、其他部分使用電纜紙包線，以模擬變壓器繞組熱點處（即 為線圈彎曲處)采用NOMEX紙、其他部分采用電纜紙。然后搭建環(huán)電流加熱變壓器絕緣熱老 化試驗裝置，該試驗裝置包括真空恒溫箱，真空恒溫箱中放有首尾串聯(lián)的試驗盒，上述線圈 試樣分別安裝在各個試驗盒中，試驗盒中具有變壓器油，線圈試樣浸在變壓器油中，試驗盒 上設(shè)有與其內(nèi)部的線圈試樣電連接的導(dǎo)線，線圈試樣通過導(dǎo)線串聯(lián)連接，試驗盒與試驗盒 之間通過導(dǎo)向連接器連接。線圈試樣串聯(lián)，在真空恒溫條件下，給線圈試樣通電流。通過線 圈上布置的溫度傳感器和光纖測溫裝置測量線圈溫度，改變電流大小調(diào)整老化溫度，對油 紙絕緣試樣，進行50d的老化，按IOd為一個周期，取出不同油紙絕緣組合試樣各5份。測 定油紙絕緣試樣的油中糠醛含量、絕緣紙聚合度、變壓器油酸度，分析試驗結(jié)果，繪制變壓 器油紙絕緣老化性能參數(shù)曲線。 (1) 試驗試品預(yù)處理 試驗采用國產(chǎn)25#礦物油、NOMEX紙、電纜紙。在試驗之前，所有的油紙絕緣試樣進行 統(tǒng)一的預(yù)處理，以保證其相同的初始老化狀態(tài)。
[0017] ①將絕緣紙包線繞制的線圈試樣置于恒溫真空箱中，于90°C下干燥48小時； ②將干燥過的線圈試樣浸入試驗盒內(nèi)脫氣除水的新變壓器油中12小時。
[0018] 得到三種變壓器油紙絕緣試樣，試樣具體組成和份數(shù)參見表1。
[0019] 表1熱老化試驗試樣

【權(quán)利要求】
1. 一種基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方法，其特征在于：包括以下步 驟，首先使用絕緣紙包線繞制變壓器線圈試樣，在線圈試樣上布置溫度傳感器和光纖測溫 裝置，然后搭建環(huán)電流加熱變壓器絕緣熱老化試驗裝置，將線圈試樣放入裝有充滿變壓器 油的試驗盒中使線圈浸入變壓器油中，將裝有線圈試樣的試驗盒串聯(lián)連接置于真空恒溫箱 中，并對串聯(lián)連接的線圈試樣通電，通過調(diào)節(jié)電流大小來調(diào)整老化溫度，進行老化試驗，并 按周期性取出線圈試樣進行測定油紙絕緣試樣的油中糠醛含量、絕緣紙聚合度、變壓器油 酸度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)電流加熱法的變壓器絕緣熱老化試驗方法，其特征在 于：所述絕緣紙采用NOMEX紙與電纜紙復(fù)合繞制線圈，線圈試樣的彎曲部分使用NOMEX紙包 線，其他部分使用電纜紙包線。
3. -種基于環(huán)電流加熱的變壓器絕緣熱老化試驗裝置，其特征在于：包括真空恒溫 箱，真空恒溫箱中串聯(lián)有線圈組件，線圈組件包括試驗盒，試驗盒中具有變壓器油以及由絕 緣紙包線繞制而成的線圈，線圈浸入變壓器油中，試驗盒上設(shè)有與其內(nèi)部的線圈兩端電連 接的試驗盒導(dǎo)線，該試驗盒導(dǎo)線伸出試驗盒之外，真空恒溫箱上開設(shè)有可供電源與串聯(lián)連 接后的線圈組件電連接的電源導(dǎo)線穿過的導(dǎo)線孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于環(huán)電流加熱的變壓器絕緣熱老化試驗裝置，其特征在 于：所述試驗盒導(dǎo)線與試驗盒導(dǎo)線之間通過導(dǎo)線連接器連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于環(huán)電流加熱的變壓器絕緣熱老化試驗裝置，其特征在 于：所述試驗盒為耐高溫玻璃材料制成的試驗盒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于環(huán)電流加熱的變壓器絕緣熱老化試驗裝置，其特征在 于：所述真空恒溫箱上的導(dǎo)線孔中設(shè)有軟塞，軟塞上開設(shè)有與導(dǎo)線適配的通孔。
【文檔編號】G01N25/00GK104237288SQ201410513020
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】林群, 鄭朝陽, 陳哲, 盧孔實, 鄭翀, 吳偉銀, 黃銳, 余德明, 項秉福, 周策, 黃曉, 牟帥, 趙莉華, 王鵬 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司, 浙江電力變壓器有限公司