變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，包括至少一個試驗(yàn)油箱，以及與所述試驗(yàn)油箱連接的控制測量裝置；所述試驗(yàn)油箱包括筒狀箱體，所述箱體中充設(shè)有變壓器油；所述箱體一端設(shè)置有箱體端蓋，其另一端設(shè)置有箱體底板；所述箱體中設(shè)置有與交流電源連接的電極杯，直流電源模塊，變壓器，氣體輸送裝置，以及加熱器；所述電極杯、直流電源模塊、變壓器、氣體輸送裝置以及加熱器均與控制測量裝置連接。模擬實(shí)際電源變壓器的有氧、溫度、電場、金屬、絕緣材料等工作環(huán)境，特別是高壓直流電場環(huán)境，能在線連續(xù)對變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)進(jìn)行測量，整個試驗(yàn)過程自動化程度高，測量過程能實(shí)現(xiàn)自動測量和數(shù)據(jù)自動采集，試驗(yàn)數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確。
【專利說明】變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力行業(yè)變壓器維護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在電網(wǎng)輸送技術(shù)與工程中，電力變壓器和換流變壓器是交流和直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。變壓器的安全可靠性主要取決于其絕緣性能，換流變壓器與電力變壓器都是采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)，都要承受交流電壓、雷電沖擊電壓和操作過電壓的作用，且換流變壓器閥側(cè)繞組還承受直流、直流疊加交流和極性反轉(zhuǎn)電壓的作用，因此作為電力變壓器和換流變壓器中主要絕緣材料的變壓器油，除了要求具備較好的電氣性能外，還應(yīng)具備較好的交流或直流電場下的氧化安定性。
[0003]我國早期為了考察國產(chǎn)變壓器油工業(yè)應(yīng)用的可行性，首次設(shè)計(jì)制造了變壓器油臺架試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置由控制柜和試驗(yàn)臺兩部分組成，該設(shè)備為交流電場條件下評定變壓器油抗氧化安定性的臺架試驗(yàn)，在超高壓變壓器油研制過程中發(fā)揮了重要作用，但是，就目前發(fā)展?fàn)顩r而言存在以下不足:①只能在交流電場下評定變壓器油的抗氧化性能，不能在直流電場下評定；②電場強(qiáng)度固定不能調(diào)整且電場強(qiáng)度較?。虎弁ㄈ氲难鯕鉄o分配管，導(dǎo)致氧氣在試驗(yàn)油樣中分布不均勻，不能實(shí)現(xiàn)全部試驗(yàn)油樣的均勻氧化將氧化后變壓器油的酸值達(dá)到規(guī)定指標(biāo)時(shí)所需時(shí)間作為“氧化壽命”，與變壓器油作為絕緣用油的運(yùn)行工況不符，采用該項(xiàng)目不科學(xué)、不能直接體現(xiàn)變壓器油絕緣性能的下降趨勢和程度受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平限制，自控水平低，測量過程不能實(shí)現(xiàn)自動測量和數(shù)據(jù)自動采集。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，針對上述無法在直流電場環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)自動化測量、以及油樣中氣體分配不均和電場強(qiáng)度無法調(diào)節(jié)的問題，本實(shí)用新型提出一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)。
[0005]其技術(shù)方案如下:
[0006]一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，包括至少一個試驗(yàn)油箱，以及與所述試驗(yàn)油箱連接的控制測量裝置；所述試驗(yàn)油箱包括筒狀箱體，所述箱體中充設(shè)有變壓器油；所述箱體一端設(shè)置有箱體端蓋，其另一端設(shè)置有箱體底板；所述箱體中設(shè)置有與交流電源連接的電極杯，所述電極杯固定于箱體端蓋；所述箱體中設(shè)置有直流電源模塊，所述直流電源模塊與交流電源連接；所述箱體中設(shè)置有變壓器，所述變壓器與交流電源連接，所述變壓器還連接有電容器；所述箱體中設(shè)置有高壓直流電場發(fā)生器，所述高壓直流電場發(fā)生器與變壓器和直流電源模塊連接；所述箱體中設(shè)置有與氣源連接的氣體輸送裝置，包括設(shè)置在箱體底板上的環(huán)形氣體均布管，與所述環(huán)形氣體均布管連接的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管固定于所述箱體端蓋并與氣源連接，所述環(huán)形氣體均布管上設(shè)置有氣體孔；還包括與箱體接觸設(shè)置的加熱器，該加熱器設(shè)置在箱體底板下或設(shè)置在箱體中；所述電極杯、直流電源模塊、變壓器、氣體輸送裝置以及加熱器均與控制測量裝置連接。
[0007]通過在變壓器油中設(shè)置裸露的、有載荷的特殊性能參數(shù)的變壓器，使變壓器油與變壓器充分接觸，在模擬變壓器油實(shí)際工作中存在的有氧、溫度、電場、金屬、絕緣材料的應(yīng)用環(huán)境基礎(chǔ)上，通過技術(shù)手段強(qiáng)化試驗(yàn)條件，使變壓器油紙加速氧化反應(yīng)而快速劣化，來模擬現(xiàn)場變壓器設(shè)備的工作狀態(tài)，通過連續(xù)地周期測量和記錄每個油樣的介質(zhì)損耗因數(shù)性能評定方法而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)分析?？刂茰y量裝置控制位于試驗(yàn)油箱內(nèi)的變壓器工作于有載狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)低壓電場。變壓器是按大型油浸式電源變壓器的工藝要求，采用冷軋硅鋼片和絕緣材料制作的單相變壓器，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)油箱內(nèi)金屬、絕緣材料環(huán)境的建立；通過控制試驗(yàn)油箱內(nèi)的直流電源模塊實(shí)現(xiàn)直流電場環(huán)境；通過控制試驗(yàn)油箱內(nèi)的環(huán)形氣體均布管，實(shí)現(xiàn)氧氣在試驗(yàn)油箱內(nèi)的均勻分布，即建立均勻的有氧環(huán)境；通過控制與試驗(yàn)油箱接觸的加熱器，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)油箱內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境溫度的控制；控制測量裝置通過控制電橋連續(xù)不斷地采集位于試驗(yàn)油箱內(nèi)的電極杯的信號，實(shí)現(xiàn)對每個老化油樣的介質(zhì)損耗因數(shù)的測量、存檔。
[0008]下面對其進(jìn)一步技術(shù)方案進(jìn)行說明:
[0009]優(yōu)選的是，所述直流電源模塊包括筒體，分別設(shè)置于所述筒體兩端的上壓蓋和下壓蓋，以及設(shè)置于所述筒體中的多個硅堆二極管；所述下壓蓋上穿設(shè)有連接入線，所述連接入線一端與電源連接且另一端與多個硅堆二極管的正極并聯(lián)；所述筒體中設(shè)置有電容，所述電容一端與多個硅堆二極管的負(fù)極連接；所述電容另一端連接有連接出線，所述連接出線穿過上壓蓋與高壓直流電場發(fā)生器連接；所述筒體內(nèi)部封裝有絕緣體，所述絕緣體將多個硅堆二極管和電容隔離。由高壓硅堆、高壓電容及外絕緣體構(gòu)成的直流電源模塊為油箱提供直流電場環(huán)境，高壓硅堆并聯(lián)與高壓電容形成半橋式整流濾波電路，把輸入的交流信號整流濾波為直流信號。
[0010]優(yōu)選的是，所述高壓直流電場發(fā)生器包括高壓外電極和高壓內(nèi)電極，所述高壓內(nèi)電極套設(shè)于高壓外電極中，所述高壓外電極與變壓器連接，所述高壓內(nèi)電極與所述連接出線連接；所述高壓外電極和高壓內(nèi)電極間充設(shè)變壓器油。通過直流電源模塊產(chǎn)生的高壓直流電，經(jīng)過該高壓直流電場發(fā)生器，在變壓器油中產(chǎn)生高壓直流電場，以模擬高壓直流電場環(huán)境。
[0011 ] 優(yōu)選的是，所述電極杯包括內(nèi)電極和外電極，所述內(nèi)電極套設(shè)于所述外電極中，所述內(nèi)電極和外電極之間形成有容納變壓器油的過電縫隙；所述外電極一端設(shè)置有絕緣壓蓋，所述絕緣壓蓋上設(shè)置有進(jìn)油口，所述外電極的另一端設(shè)置有出油口，所述過電縫隙與所述進(jìn)油口和出油口連通；所述內(nèi)電極一端設(shè)置有內(nèi)電極伸出部，所述內(nèi)電極伸出部中設(shè)置有突出的信號傳導(dǎo)端頭；所述絕緣壓蓋上設(shè)置有信號接頭，所述信號接頭與信號傳導(dǎo)端頭連接。對外電極施加交流信號，內(nèi)電極通過信號傳導(dǎo)端頭輸出測量信號，即通過測量內(nèi)電極的交流信號與標(biāo)準(zhǔn)信號的相位之差，計(jì)算得出內(nèi)外電極間不同物質(zhì)的有功功率與無功功率的比值，即可得出變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)。而且，變壓器油不斷地在過電縫隙中流動，可以連續(xù)不斷地實(shí)現(xiàn)測量過程。
[0012]優(yōu)選的是，所述外電極內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套，所述內(nèi)套與所述內(nèi)電極和絕緣壓蓋連接，所述進(jìn)油口穿過所述內(nèi)套；所述外電極和內(nèi)套之間設(shè)置有外電極絕緣套，所述外電極絕緣套與所述絕緣壓蓋的端面抵接；所述內(nèi)套與內(nèi)電極之間設(shè)置有內(nèi)電極定位套，所述內(nèi)電極伸出部穿過所述內(nèi)電極定位套。通過各種絕緣的電極定位套對電極杯進(jìn)行良好的絕緣密封，使測量過程順利準(zhǔn)確，同時(shí)也對外界信號進(jìn)行隔離，避免外界信號的干擾，使輸出結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0013]優(yōu)選的是，所述變壓器包括信號輸入接頭和信號輸出接頭，所述箱體端蓋上設(shè)置有變壓器輸入接頭和變壓器輸出接頭，所述信號輸入接頭與變壓器輸入接頭連接，所述變壓器輸出接頭與信號輸出接頭連接，且所述變壓器輸入接頭與交流電源連接，變壓器輸出接頭與高壓電容連接。對變壓器輸入交流信號，模擬變壓器的實(shí)際使用狀態(tài)，使試驗(yàn)更準(zhǔn)確可靠。
[0014]優(yōu)選的是，所述箱體中設(shè)置有與箱體端蓋連接的矩形框體，所述變壓器安裝于所述矩形框體內(nèi)；所述矩形框體具有相對的承載端和壓緊端，所述承載端設(shè)置有兩塊承載板，所述壓緊端設(shè)置有兩塊與箱體端蓋連接的壓緊板，所述變壓器安裝在所述承載板和壓緊板之間。利用矩形框體結(jié)構(gòu)對變壓器進(jìn)行安裝定位，方便進(jìn)行試驗(yàn)。
[0015]優(yōu)選的是，所述控制裝置包括主控設(shè)備，與所述主控設(shè)備連接的PLC控制器；分別與所述PLC控制器連接的調(diào)壓器、質(zhì)量流量控制器、加熱器、液位控制器、介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋控制器；與所述調(diào)壓器連接的高壓交直流發(fā)生器，與所述質(zhì)量流量控制器連接的流量傳感器，與所述盤式加熱器連接的溫度傳感器，與所述液位控制器連接的液位傳感器，與所述介質(zhì)損耗因素測量電橋控制器連接的介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋。利用各種控制儀器設(shè)備，對試驗(yàn)測量的各個裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的自動化，無需過多的人工干預(yù)，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性更高，效率也更高。
[0016]優(yōu)選的是，所述介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋與所主控設(shè)備通過無線方式連接。利用無線方式傳送試驗(yàn)數(shù)據(jù)，無需連線，使裝置結(jié)構(gòu)簡單，試驗(yàn)平臺搭建更加方便。
[0017]本實(shí)用新型具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):能對變壓器油實(shí)際工作中存在的有氧、溫度、電場、金屬、絕緣材料的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，能實(shí)現(xiàn)在線自動連續(xù)測量分析，準(zhǔn)確度高，工作效率高；特別是引入了直流電場，因?yàn)殡S著技術(shù)的發(fā)展，直流輸變電已經(jīng)成為趨勢，引入直流后，能更好的區(qū)分絕緣油在直流電場下的差異性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱的主視示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱三維狀態(tài)一時(shí)的不意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱三維狀態(tài)二時(shí)的不意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱分解狀態(tài)一時(shí)的不意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱分解狀態(tài)二時(shí)的不意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱分解狀態(tài)三時(shí)的不意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱的箱體端蓋示意圖；
[0026]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的直流電源模塊三維狀態(tài)一時(shí)的不意圖；
[0027]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的直流電源模塊三維狀態(tài)二時(shí)的示意圖；
[0028]圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的直流電源模塊的剖視示意圖；
[0029]圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的直流電源模塊的三維透視狀態(tài)一時(shí)的不意圖；
[0030]圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的直流電源模塊的三維透視狀態(tài)二時(shí)的示意圖；
[0031]圖14是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的電極杯的主視示意圖；
[0032]圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的電極杯三維狀態(tài)一時(shí)的示意圖；
[0033]圖16是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的電極杯三維狀態(tài)二時(shí)的示意圖；
[0034]圖17是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的電極杯的剖視示意圖；
[0035]圖18是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)的電極杯的分解示意圖；
[0036]圖19是本實(shí)用新型實(shí)施例中變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)控制測量裝置的示意圖。
[0037]附圖標(biāo)記說明:
[0038]100-試驗(yàn)油箱，110-箱體端蓋，111-高壓電極體，112-油泵，113-氣源接口，114-吊耳，115-油箱注油口，116-信號接頭，117-變頻電源接頭，118a-變壓器輸入接頭，118b-變壓器輸出接頭，119a-溫度傳感器，119b-液位傳感器，120-箱體，130-箱體底板，132-接地螺栓，200-變壓器，210-矩形框體，212-壓緊板，214-承載板，216-連接桿，300-直流電源模塊，310-上壓蓋，312-連接柱，320-筒體，322-硅堆二極管，324-電容，326-絕緣體，327-筒體軸孔，328-連接入線，329-連接出線，330-下壓蓋，332-下壓蓋軸孔，400-電極杯，410-外電極，412-出油口，414-外電極絕緣套，416-內(nèi)套，420-內(nèi)電極，421-內(nèi)電極端蓋，422-內(nèi)電極定位套，424-內(nèi)電極伸出部，426-信號傳導(dǎo)端頭，430-絕緣壓蓋，432-進(jìn)油口，440-屏蔽罩，442-觸頭，444-導(dǎo)電彈簧，446-彈簧定位套，448-鎖緊螺母，450-過電縫隙，500-氣體輸送裝置，510-環(huán)形氣體均布管，520-進(jìn)氣管，600-控制測量裝置，610-1PC計(jì)算機(jī)，612-高壓電測量分析模塊，614-氣體流量測量分析模塊，616-油溫度測量分析模塊，618-油液位測量分析模塊，619-介質(zhì)損耗因數(shù)測量分析模塊，620-PLC控制器，630-控制單元，632-調(diào)壓器，634-質(zhì)量流量控制器，636-液位控制器，638-介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋控制器，642-高壓交流發(fā)生器，644-介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋，646-流量傳感器，700-加熱器，800-電容器。

【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0040]如圖1至圖8所示，一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，包括一個或多個并列設(shè)置的試驗(yàn)油箱100，以及與所有試驗(yàn)油箱100均連接的控制測量裝置600。每一個試驗(yàn)油箱100中設(shè)置有變壓器200、電極杯400、直流電源模塊300以及氣體輸送裝置500，在試驗(yàn)油箱底部還設(shè)置加熱器700，且這些設(shè)置裝置均與控制測量裝置600進(jìn)行連接。此外，試驗(yàn)油箱100中還充設(shè)有變壓器油，將試驗(yàn)油箱中設(shè)置的這些試驗(yàn)裝置浸泡。
[0041]通過在變壓器油中設(shè)置裸露的、有載荷的特殊性能參數(shù)的變壓器200，使變壓器油與變壓器200充分接觸，在模擬變壓器油實(shí)際工作中存在的有氧、溫度、電場、金屬、絕緣材料的應(yīng)用環(huán)境基礎(chǔ)上，通過技術(shù)手段強(qiáng)化試驗(yàn)條件，使變壓器油紙加速氧化反應(yīng)而快速劣化，來模擬現(xiàn)場變壓器設(shè)備的工作狀態(tài)，通過連續(xù)地周期測量和記錄每個油樣的介質(zhì)損耗因數(shù)性能評定方法而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)分析?？刂茰y量裝置600控制位于試驗(yàn)油箱內(nèi)的變壓器200工作于有載狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)低壓電場。變壓器200是按大型油浸式電源變壓器的工藝要求，采用冷軋硅鋼片和絕緣材料制作的單相變壓器，實(shí)現(xiàn)油箱內(nèi)金屬、絕緣材料環(huán)境的建立；通過控制試驗(yàn)油箱內(nèi)的直流電源模塊300實(shí)現(xiàn)直流電場環(huán)境；通過控制試驗(yàn)油箱內(nèi)的環(huán)形氣體均布管510，實(shí)現(xiàn)氧氣在油箱內(nèi)的均勻分布，即建立均勻的有氧環(huán)境；通過控制與試驗(yàn)油箱接觸的加熱器700，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)油箱內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境溫度的控制；控制測量裝置600通過控制介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋644連續(xù)不斷地采集位于試驗(yàn)油箱內(nèi)的電極杯400輸出的信號，實(shí)現(xiàn)對每個老化油樣的介質(zhì)損耗因數(shù)的測量、存檔。
[0042]該測試系統(tǒng)的試驗(yàn)油箱100，是盛放試驗(yàn)用變壓器200和變壓器油，提供滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)環(huán)境模擬實(shí)際電源變壓器200的有氧、溫度、電場、金屬、絕緣材料等工作環(huán)境，并為試驗(yàn)參數(shù)的控制提供硬件接口。該試驗(yàn)油箱100包括箱體120，其設(shè)置成圓柱形的筒狀，此外也能設(shè)置成方形筒體或其他多邊形不規(guī)則狀的筒體，箱體120中充設(shè)有變壓器油。該箱體120 —端設(shè)置有箱體端蓋110，其另一端設(shè)置有箱體底板130。箱體120中設(shè)置有矩形框體210，變壓器200安裝于該矩形框體210內(nèi)。且該矩形框體210具有相對的承載端和壓緊端，其承載端設(shè)置有兩塊承載板214，其壓緊端設(shè)置有兩塊與箱體端蓋110連接的壓緊板212，變壓器200安裝固定在承載板214和壓緊板212之間。使用矩形框體將變壓器200固定壓緊，使變壓器可靠固定，便于進(jìn)行試驗(yàn)。
[0043]而且，箱體120內(nèi)部設(shè)置有多根連接桿216，多根連接桿216 —端與壓緊板212連接，其另一端與箱體端蓋110連接，用于對變壓器200進(jìn)行安裝定位。通過連接桿216將矩形框體連接到箱體端蓋110上，把變壓器200固定到箱體靠近底部處，使其浸沒在變壓器油的深處，測試效果更佳，另外用連接桿216進(jìn)行連接不會影響其他部件的布置。
[0044]另外，該箱體底板130上還設(shè)置有氣體輸送裝置500與氣源連接的環(huán)形氣體均布管510，該環(huán)形氣體均布管510上均勻設(shè)置有眾多的氣體孔(圖中未示出)，箱體中設(shè)置有穿過箱體端蓋110的進(jìn)氣管520，該進(jìn)氣管520 —端與環(huán)形氣體均布管510連接，另一端與設(shè)置在試驗(yàn)油箱100的箱體端蓋110上的氣源接口 113連接，該氣源接口 113與氣源連接，同時(shí)還與控制測量裝置600連接，從而在箱體內(nèi)形成氣體輸送裝置500，通過該裝置向試驗(yàn)油箱箱體120中的變壓器油中輸入氧氣或空氣,使試驗(yàn)油處于有氧環(huán)境中。這樣通過底部的環(huán)形氣體均布管510將氣體從底部進(jìn)行釋放，然后從下到上實(shí)現(xiàn)對變壓器油的快速氧化。
[0045]另外，箱體端蓋110的外邊緣突出于箱體120的外邊緣，且可在箱體端蓋110與箱體120配合的一面上設(shè)置環(huán)形凸起，方便二者安裝密封。箱體端蓋110上設(shè)置有與交流電源連接的變頻電源接頭117，該變頻電源接頭117與電極杯400連接，該變頻電源接頭117同時(shí)還與控制測量裝置600連接，通過變頻電源接頭117使施加到電極杯400上的交流信號可調(diào)，即施加的模擬電場可調(diào)，更能與實(shí)際環(huán)境貼近。箱體端蓋110上還設(shè)置有油箱注油口 115，用于向試驗(yàn)油箱100中加油；還設(shè)置有液位傳感器11%，用于檢測試驗(yàn)油箱內(nèi)的油量；還設(shè)置有溫度傳感器119a，用于測量控制試驗(yàn)油箱內(nèi)的溫度，以滿足試驗(yàn)要求。而且，在箱體端蓋110上還對稱布置有兩個吊耳114，方便對其進(jìn)行吊裝，也方便在箱體120內(nèi)設(shè)置試驗(yàn)部件。箱體底板130的外邊緣也突出于箱體120的外邊緣，可在箱體底板130的四周設(shè)置多個接地螺栓132，用于接地。
[0046]箱體120中設(shè)置的變壓器200，除了硅鋼片和絕緣材料形成的變壓器主體外，還包括信號輸入接頭和信號輸出接頭(圖中未示出)，而在箱體端蓋110上設(shè)置有變壓器輸入接頭118a和變壓器輸出接頭118b，該信號輸入接頭與變壓器輸入接頭118a連接，變壓器輸出接頭118b與信號輸出接頭連接，且變壓器輸入接頭118a與380V電源連接，而變壓器輸出接頭118b與電容器800連接，模擬真實(shí)的使用條件進(jìn)行試驗(yàn)。給變壓器200輸入交流信號，模擬實(shí)際使用情形，便于進(jìn)行測試，并使測試更準(zhǔn)確更符合實(shí)際情況。
[0047]如圖9至圖13所示，直流電場是評價(jià)不同變壓器油在直流電場作用下的氧化特征中不可缺少的因數(shù)，這里利用試驗(yàn)油箱100中設(shè)置的直流電源模塊300來產(chǎn)生直流電場環(huán)境。箱體120中設(shè)置的直流電源模塊300包括筒體320，分別設(shè)置于筒體320兩端的上壓蓋310和下壓蓋330，以及設(shè)置于筒體320中的多個硅堆二極管322。該下壓蓋330上設(shè)置有下壓蓋軸孔332，通過該下壓蓋軸孔332在筒體320內(nèi)還設(shè)有筒體軸孔327，在該筒體軸孔327中穿設(shè)有連接入線328，該連接入線328 —端與電源連接且另一端與多個并聯(lián)的硅堆二極管322正極連接。而且，筒體320中還設(shè)置有多個串聯(lián)的電容324，多個電容324 —端與多個硅堆二極管322的負(fù)極連接，多個電容324另一端連接有連接出線329，連接出線329穿過上壓蓋310與高壓直流電場發(fā)生器(圖中未示出)連接。筒體320內(nèi)部封裝有絕緣體326，該絕緣體326的材料為聚四氟乙烯，絕緣體326將多個硅堆二極管322和電容324隔離。
[0048]在一種情況下，該直流電源模塊300包括三個硅堆二極管322，三個硅堆二極管322繞所述筒體320的中心線環(huán)形均勻布置。多個硅堆二極管布置呈環(huán)形，使相互之間更均勻，相互影響小，對絕緣體326的影響小。在另一種情況下，該直流電源模塊300包括三個硅堆二極管322，三個硅堆二極管322繞所述筒體320的中心線布置，且三個硅堆二極管322的連線呈直角三角形。二極管布置呈直角三角形，布線連接更容易，方便在中間設(shè)置電容。此處優(yōu)選后一種情況，設(shè)置方便簡單，且該三個硅堆二極管并聯(lián)。另外，筒體320中設(shè)置有兩個與硅堆二極管串聯(lián)的電容324，兩個電容324串聯(lián)，能夠擴(kuò)大電容量，避免被擊穿。
[0049]而且，上壓蓋310上穿設(shè)有連接柱312，連接柱一端與電容連接，且其另一端設(shè)置有頂端為錐形的柱頭，該柱頭端接地。筒體320下端設(shè)置有穿過下壓蓋330的下壓蓋軸孔332，該下壓蓋軸孔332沿筒體的軸向方向內(nèi)凹形成筒體軸孔327，連接入線328設(shè)置在該筒體軸孔327內(nèi)側(cè)頂部，進(jìn)一步縮小體積并在重力的作用下，使連接入線328與電源一直處于接觸的狀態(tài)。
[0050]在箱體端蓋110上設(shè)置有高壓電極體111，直流電源模塊300的連接柱312與高壓電極體111連接，從而在試驗(yàn)油箱100內(nèi)形成直流電場。通過高壓電極體111給直流電源模塊300施加高壓交流電壓，而通過直流電源模塊300將高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，從而對試驗(yàn)油箱100內(nèi)施加高壓直流電場環(huán)境。該直流電源模塊300的連接入線328通過高壓電極體111與設(shè)置在箱體120外的高壓交流發(fā)生器642連接，而高壓交流發(fā)生器642與供電電源連接，向直流電源模塊300輸入高壓交流電，再經(jīng)過該直流電源模塊300整流為直流，方便簡單。而且，該高壓交流發(fā)生器642還與控制測量裝置600連接，可對輸入電壓進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
[0051]該直流電源模塊300主要包括筒體320，筒體320用來承載所有的元件，并且筒體320具有有效的絕緣功能，可增加體積擊穿電壓和沿面擊穿電壓；筒體320內(nèi)設(shè)有三個硅堆二極管322，三個硅堆二極管322并聯(lián)后再與電容324串聯(lián)，這樣，交流電源經(jīng)硅堆二極管322和電容324后形成直流電源。在整個筒體320剩余的空間內(nèi)封存絕緣物質(zhì)，封存后能夠大幅提高絕緣的性能，使得整個結(jié)構(gòu)縮小很多，能夠?qū)⒃瓉淼?0cm長縮短到現(xiàn)在的20cm，使用方便。
[0052]而且，箱體120中設(shè)置有高壓直流電場發(fā)生器(圖中未示出)，該高壓直流電場發(fā)生器與變壓器和直流電源模塊300連接。高壓直流電場發(fā)生器包括高壓外電極和高壓內(nèi)電極，高壓內(nèi)電極套設(shè)于高壓外電極中，高壓外電極與變壓器連接，且高壓外電極直接固定在變壓器200上，變壓器200的鐵心接大地；另外，高壓內(nèi)電極與連接出線329連接；高壓外電極和高壓內(nèi)電極間充設(shè)變壓器油。通過直流電源模塊300產(chǎn)生的高壓直流電，再經(jīng)過該高壓直流電場發(fā)生器，在變壓器油中產(chǎn)生高壓直流電場，以模擬高壓直流電場環(huán)境。
[0053]如圖14至圖18所示，測定變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)是檢測變壓器油好壞的重要指標(biāo)，此處需要用介質(zhì)損耗因數(shù)測量電極杯400進(jìn)行連續(xù)自動測量。該電極杯400設(shè)置在箱體120中，包括筒狀的內(nèi)電極420和外電極410，內(nèi)電極420套設(shè)于外電極410中，并在內(nèi)電極420和外電極410之間形成過電縫隙450，該過電縫隙450中充設(shè)變壓器油；該外電極410 —端設(shè)置有絕緣壓蓋430，該絕緣壓蓋430上設(shè)置有進(jìn)油口 432，外電極410的另一端設(shè)置有突出的出油口 412，過電縫隙450與進(jìn)油口 432和出油口 412連通；內(nèi)電極420 —端具有內(nèi)電極端蓋421，該內(nèi)電極端蓋上設(shè)置有中空圓筒狀的內(nèi)電極伸出部424，內(nèi)電極伸出部424中設(shè)置有信號傳導(dǎo)端頭426，且信號接頭116連接于絕緣壓蓋430，信號接頭116與信號傳導(dǎo)端頭426連接，而信號接頭116與控制測量裝置600連接，從而將內(nèi)電極420上的信息通過信號傳導(dǎo)端頭426傳送給控制測量裝置600，可實(shí)現(xiàn)信號的自動收集分析。
[0054]該外電極410內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套416，該內(nèi)套416與內(nèi)電極410和絕緣壓蓋430連接，且進(jìn)油口 432穿過內(nèi)套；外電極410和內(nèi)套416之間設(shè)置有外電極絕緣套414，該外電極絕緣套414與絕緣壓蓋430的端面抵接；內(nèi)套416與內(nèi)電極420之間設(shè)置有內(nèi)電極定位套422，內(nèi)電極伸出部424穿過內(nèi)電極定位套422。通過各種絕緣的電極定位套對電極杯400進(jìn)行良好的絕緣密封，同時(shí)也對外界信號進(jìn)行隔離，避免外界信號的干擾，使輸出結(jié)果準(zhǔn)確可靠，使測量過程順利準(zhǔn)確。而且，內(nèi)套416的中部設(shè)有一個臺階孔，信號傳導(dǎo)端頭426穿過臺階孔，臺階孔下端與內(nèi)電極定位套422抵接。設(shè)置臺階孔，更好地對內(nèi)外電極進(jìn)行密封，對內(nèi)電極伸出部424和內(nèi)電極定位套422進(jìn)行定位密封。內(nèi)電極伸出部424外還安裝有鎖緊螺母448，該鎖緊螺母448位于屏蔽罩440內(nèi)部且與臺階孔接觸，在臺階孔上端安裝鎖緊螺母448，用來牽拉固定信號傳導(dǎo)端頭426。
[0055]內(nèi)電極伸出部424上端還設(shè)置有導(dǎo)電彈簧444，以及與導(dǎo)電彈簧444 一端連接的觸頭442，導(dǎo)電彈簧444另一端與信號傳導(dǎo)端頭426連接，觸頭442與信號接頭116連接，而且在導(dǎo)電彈簧444和觸頭442的外部還套設(shè)有一個彈簧定位套446,觸頭442與導(dǎo)電彈簧444連接的一端卡設(shè)在該彈簧定位套446中，觸頭442與信號接頭116連接的一端伸出該定位套外，該定位套用于對導(dǎo)電彈簧444和觸頭442進(jìn)行定位，也能對信號起屏蔽作用。工作時(shí)按下信號接頭116，能與觸頭緊密接觸并壓迫其沿著彈簧定位套446內(nèi)部方向向下運(yùn)動，與導(dǎo)電彈簧444更緊密地接觸，使導(dǎo)電彈簧444與信號傳導(dǎo)端頭426接觸，方便信號的輸出。內(nèi)電極伸出部424外套設(shè)有筒狀屏蔽罩440，該屏蔽罩440穿設(shè)于絕緣壓蓋430，可以防止外界信號的干擾；信號接頭116的一端卡接于屏蔽罩440的一端,屏蔽罩440另一端與內(nèi)套416抵接。利用屏蔽罩440對信號輸出段進(jìn)行屏蔽，避免外界信號對測量輸出信號的干擾，保證了測量的準(zhǔn)確性。
[0056]而且在箱體端蓋110上連接設(shè)置有油泵112，油泵112 —端浸沒在箱體120內(nèi)部的變壓器油中，且該油泵112浸沒端設(shè)置有吸油口和排油口(圖中未示出)，其吸油口通過油管與內(nèi)電極420的出油口 412連接，而且，該油泵112與電機(jī)連接，電機(jī)又通過控制測量裝置600進(jìn)行連接控制。通過油泵112從電極杯400的出油口 412不斷地抽吸試驗(yàn)油并從油泵112排油口排出，箱體120中的油就不斷從進(jìn)油口 432進(jìn)入電極杯400的過電縫隙450中，使油在電極杯400中不斷循環(huán)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對油進(jìn)行自動連續(xù)測量，而不用不停地給電極杯換油和抽取油樣。
[0057]電極杯400由外電極410、內(nèi)電極420等構(gòu)成，而該內(nèi)電極420與外電極410構(gòu)成為圓柱電容的兩個極板，內(nèi)外電極之間存有各種試驗(yàn)油；對外電極410施加交流信號，測量內(nèi)電極420的交流信號與標(biāo)準(zhǔn)信號的相位之差，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出內(nèi)外電極間物質(zhì)的有功功率與無功功率的比值，從而正確地測試出變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù)。
[0058]如圖19所示，上述的各種裝置都需要控制測量裝置進(jìn)行控制監(jiān)測分析，該控制測量裝置600包括主控設(shè)備，該主控設(shè)備包括IPC式計(jì)算機(jī)610，以及與主控設(shè)備610連接的PLC控制器620。分別與PLC控制器620連接的控制單元630。該控制單元630包括調(diào)壓器632，與調(diào)壓器632連接的高壓交流發(fā)生器642，用于調(diào)節(jié)電壓，高壓交流發(fā)生器642與前述的高壓電極體111連接，高壓電極體111與直流電源模塊300連接，通過調(diào)壓器632最終可以調(diào)節(jié)直流電場的強(qiáng)度，以適應(yīng)不同電場情況；還包括設(shè)置在箱體端蓋110外的質(zhì)量流量控制器634，與向試驗(yàn)油箱中通氣的進(jìn)氣管520連接的流量傳感器646 (圖中未示出)，用于控制試驗(yàn)油箱中的進(jìn)氣量；還包括加熱器700，與加熱器700連接的溫度傳感器119a，該加熱器700可為設(shè)置在試驗(yàn)油箱100的箱體底板130下面的盤式加熱器，也可為其他類型的設(shè)置在箱體120內(nèi)部的加熱器，用于控制調(diào)節(jié)箱體120內(nèi)的溫度；還包括液位控制器636，與液位控制器636連接的液位傳感器11%，用于控制箱體120內(nèi)液位高度即控制加入的變壓器油的多少；還包括介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋控制器638，與介質(zhì)損耗因素測量電橋控制器638連接的介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋644，該電橋與電極杯400的信號接頭116連接，對電極杯400輸出的信號進(jìn)行測量分析。通過主控設(shè)備和PLC控制器，控制各個下級控制單元，各下級控制單元對具體控制測量儀器設(shè)備進(jìn)行控制，能夠相應(yīng)的設(shè)備裝置的狀態(tài)信息進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)各設(shè)備裝置的狀態(tài)信息能夠反饋給PLC控制器620和主控設(shè)備，進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)，以符合試驗(yàn)需求。整個測試調(diào)節(jié)過程在該控制測量裝置的作用下自動進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動測量和數(shù)據(jù)自動采集。
[0059]而且，設(shè)置在試驗(yàn)油箱上的溫度傳感器119a、液位傳感器119b、流量傳感器646與計(jì)算機(jī)無線連接。使用無線連接方式來傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使裝置的布線簡單。此處的介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋644也與主控設(shè)備通過無線方式連接，即電橋采用無線方式將信號傳遞給主控設(shè)備進(jìn)行分析。另外，在試驗(yàn)油箱100上還設(shè)置有注液閥(圖中未示出)，注液閥與PLC控制器620連接，通過控制注液閥的開度，能控制向試驗(yàn)油箱100中注液的快慢。主控設(shè)備具有高壓電控制分析模塊612、氣體流量控制分析模塊614、油溫度控制分析模塊616、油液位控制分析模塊618，以及介質(zhì)損耗因數(shù)測量模塊619，與上述的裝置設(shè)備對應(yīng)。通過計(jì)算機(jī)對控制裝置進(jìn)行控制，具有自動化程度高、控制好的優(yōu)點(diǎn)；測量過程能實(shí)現(xiàn)自動測量和數(shù)據(jù)自動采集，試驗(yàn)數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確。
[0060]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個試驗(yàn)油箱，以及與所述試驗(yàn)油箱連接的控制測量裝置； 所述試驗(yàn)油箱包括筒狀箱體，所述箱體中充設(shè)有變壓器油；所述箱體一端設(shè)置有箱體端蓋，其另一端設(shè)置有箱體底板； 所述箱體中設(shè)置有與交流電源連接的電極杯，所述電極杯固定于箱體端蓋；所述箱體中設(shè)置有直流電源模塊，所述直流電源模塊與交流電源連接；所述箱體中設(shè)置有變壓器，所述變壓器與交流電源連接，所述變壓器還連接有電容器；所述箱體中設(shè)置有高壓直流電場發(fā)生器，所述高壓直流電場發(fā)生器與變壓器和直流電源模塊連接； 所述箱體中設(shè)置有與氣源連接的氣體輸送裝置，包括設(shè)置在箱體底板上的環(huán)形氣體均布管，與所述環(huán)形氣體均布管連接的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管固定于所述箱體端蓋并與氣源連接，所述環(huán)形氣體均布管上設(shè)置有氣體孔； 還包括與箱體接觸設(shè)置的加熱器，該加熱器設(shè)置在箱體底板下或設(shè)置在箱體中； 所述電極杯、直流電源模塊、變壓器、氣體輸送裝置以及加熱器均與控制測量裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源模塊包括筒體，分別設(shè)置于所述筒體兩端的上壓蓋和下壓蓋，以及設(shè)置于所述筒體中的多個硅堆二極管； 所述下壓蓋上穿設(shè)有連接入線，所述連接入線一端與電源連接且另一端與多個硅堆二極管的正極并聯(lián)； 所述筒體中設(shè)置有電容，所述電容一端與多個硅堆二極管的負(fù)極連接；所述電容另一端連接有連接出線，所述連接出線穿過上壓蓋與高壓直流電場發(fā)生器連接； 所述筒體內(nèi)部封裝有絕緣體，所述絕緣體將多個硅堆二極管和電容隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓直流電場發(fā)生器包括高壓外電極和高壓內(nèi)電極，所述高壓內(nèi)電極套設(shè)于高壓外電極中，所述高壓外電極與變壓器連接，所述高壓內(nèi)電極與所述連接出線連接；所述高壓外電極和高壓內(nèi)電極間充設(shè)變壓器油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電極杯包括內(nèi)電極和外電極，所述內(nèi)電極套設(shè)于所述外電極中，所述內(nèi)電極和外電極之間形成有容納變壓器油的過電縫隙； 所述外電極一端設(shè)置有絕緣壓蓋，所述絕緣壓蓋上設(shè)置有進(jìn)油口，所述外電極的另一端設(shè)置有出油口，所述過電縫隙與所述進(jìn)油口和出油口連通；所述內(nèi)電極一端設(shè)置有內(nèi)電極伸出部，所述內(nèi)電極伸出部中設(shè)置有信號傳導(dǎo)端頭； 所述絕緣壓蓋上設(shè)置有信號接頭，所述信號接頭與信號傳導(dǎo)端頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述外電極內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)套，所述內(nèi)套與所述內(nèi)電極和絕緣壓蓋連接，所述進(jìn)油口穿過所述內(nèi)套； 所述外電極和內(nèi)套之間設(shè)置有外電極絕緣套，所述外電極絕緣套與所述絕緣壓蓋的端面抵接；所述內(nèi)套與內(nèi)電極之間設(shè)置有內(nèi)電極定位套，所述內(nèi)電極伸出部穿過所述內(nèi)電極定位套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器包括信號輸入接頭和信號輸出接頭，所述箱體端蓋上設(shè)置有變壓器輸入接頭和變壓器輸出接頭，所述信號輸入接頭與變壓器輸入接頭連接，所述變壓器輸出接頭與信號輸出接頭連接，且所述變壓器輸入接頭與交流電源連接，變壓器輸出接頭與高壓電容連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體中設(shè)置有與箱體端蓋連接的矩形框體，所述變壓器安裝于所述矩形框體內(nèi)； 所述矩形框體具有相對的承載端和壓緊端，所述承載端設(shè)置有兩塊承載板，所述壓緊端設(shè)置有兩塊與箱體端蓋連接的壓緊板，所述變壓器安裝在所述承載板和壓緊板之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述控制測量裝置包括主控設(shè)備，與所述主控設(shè)備連接的PLC控制器； 分別與所述PLC控制器連接的調(diào)壓器、質(zhì)量流量控制器、加熱器、液位控制器、介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋控制器； 與所述調(diào)壓器連接的高壓交直流發(fā)生器，與所述質(zhì)量流量控制器連接的流量傳感器，與所述加熱器連接的溫度傳感器，與所述液位控制器連接的液位傳感器，與所述介質(zhì)損耗因素測量電橋控制器連接的介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變壓器油紙絕緣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述介質(zhì)損耗因數(shù)測量電橋與所主控設(shè)備通過無線方式連接。
【文檔編號】G01R31/12GK204065330SQ201420373243
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】張麗, 張廣震, 錢藝華, 蘇偉 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院