本發(fā)明屬于油浸式變壓器絕緣狀態(tài)診斷領(lǐng)域，具體涉及一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置與方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展，大型油浸式電力變壓器在電網(wǎng)運行中起著越來越重要的作用。特別是對于大容量電力變壓器，其電氣絕緣強度的好壞往往決定著一臺變壓器能否投入電網(wǎng)并且安全可靠地運行。變壓器內(nèi)部任何結(jié)構(gòu)如繞組、引線的絕緣若有損傷，就可能引起整臺變壓器的損壞，甚至影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此，研究變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)，尤其是繞組主絕緣的溫度梯度分布，對確定絕緣破壞程度，維護變壓器健康穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。

變壓器實際運行時，鐵芯及繞組等部件作為發(fā)熱源影響著內(nèi)部油流循環(huán)，但同時也造成了內(nèi)部絕緣不同程度的熱老化，測量變壓器繞組間主絕緣的頻率響應，可以在一定程度上反映變壓器繞組主絕緣的熱老化程度。為了進一步研究絕緣材料的熱老化效應，尤其是繞組層間絕緣的頻率響應隨變壓器實際負載運行下繞組主絕緣溫度梯度的變化關(guān)系，有必要搭建一個實際的實驗系統(tǒng)來研究負載作用下的絕緣老化狀況。然而目前，國內(nèi)外鮮有研究論述變壓器繞組主絕緣在實際運行負載下(特別是考慮繞組附加損耗的作用下)的溫度梯度分布及頻率響應的關(guān)聯(lián)性，即在繞組不均勻損耗情況下的溫度分布與頻率響應之間的變化關(guān)系。綜上所述，為了更明確繞組層間絕緣的熱老化，急需搭建一種在實際負載損耗作用下變壓器繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性的高壓實驗系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種能夠更為準確地模擬繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置，其具體手段為：

一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置，用于研究變壓器繞組主絕緣在實際運行負載下的溫度梯度分布及其頻率響應之間的關(guān)聯(lián)性，主要由高壓繞組(1)、低壓繞組(2)、繞組主絕緣(3)、高壓側(cè)直流電源模塊(4)、低壓側(cè)直流電源模塊(5)、溫度采集模塊(6)、實驗箱(7)、電極板(801、802)、介電譜測試儀(9)、溫度傳感器(10)以及計算機(11)組成，其中：

所述的高壓繞組(1)、所述的低壓繞組(2)、繞組主絕緣(3)、溫度傳感器(10)以及所述的電極板(801、802)在實驗箱(7)內(nèi)部；所述的高壓繞組(1)、所述的繞組主絕緣(3)和所述的低壓繞組(2)由外向內(nèi)呈同心圓柱面分布；

所述的繞組主絕緣(3)位于所述的高壓繞組(1)與所述的低壓繞組(2)之間；所述的高壓繞組(1)外側(cè)與所述的高壓側(cè)直流電源模塊(4)相連，所述的低壓繞組(2)外側(cè)與所述的低壓側(cè)直流電源模塊(5)相連；

所述的一號電極板(801)位于高壓繞組(1)與繞組主絕緣(3)之間，所述的二號電極板(802)位于低壓繞組(2)與繞組主絕緣(3)之間；所述的一號電極板(801)以及所述的二號電極板(802)與所述的介電譜測試儀(9)相連；

所述的溫度傳感器(10)采用高溫絕緣膠依次固定在繞組主絕緣外表面自底部至頂部10％、50％和90％處；所述的溫度采集模塊(6)與所述的溫度傳感器(10)相連，用于記錄繞組層間絕緣的實時溫度；

所述的計算機(11)分別與所述的介電譜測試儀(9)以及所述的溫度采集模塊(6)相連，用于后期數(shù)據(jù)處理。

進一步，所述的高壓繞組(1)分為n段，n由表達式決定，若n為小數(shù)，則向上取整；所述的低壓繞組(2)分為m段，m由表達式決定，若m為小數(shù)，則向上取整；所述的高/低壓繞組自頂向下，每段由6層線餅(13)構(gòu)成，若高/低壓繞組最后一段不足6層，便以實際層數(shù)構(gòu)建；每段繞組中的線餅(13)使用導線串聯(lián)；每段繞組之間沒有電氣連接。

進一步，所述的高壓側(cè)直流電源模塊(4)由n個直流電源構(gòu)成，n由表達式決定，若n為小數(shù)，則向上取整；每個高壓側(cè)直流電源只與一段高壓繞組相連，自頂向下編號為i＝1，2，…n-1，n；每個高壓側(cè)直流電源的輸出功率ph0為高壓繞組直流電阻總損耗。

進一步，所述的低壓側(cè)直流電源模塊(5)由m個直流電源構(gòu)成，m由表達式決定，若m為小數(shù)，則向上取整；每個低壓側(cè)直流電源只與一段低壓繞組相連，自頂向下編號為j＝1，2，…m-1，m；每個低壓側(cè)直流電源的輸出功率pl0為低壓繞組直流電阻總損耗。

進一步，所述的繞組主絕緣(3)自高壓繞組(1)內(nèi)側(cè)至低壓繞組(2)外側(cè)共k層，在主絕緣外表面自底部至頂部10％、50％和90％處安裝溫度傳感器(10)，安裝位置編號依次為1、2、3，故傳感器所測溫度tab(其中a為安裝位置編號，b為主絕緣層數(shù)，共k層)可表示為：

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置與方法，高壓側(cè)直流電源模塊(4)控制每段高壓繞組(1)的損耗，低壓側(cè)直流電源模塊(5)控制每段高壓繞組(2)的損耗，溫度傳感器(10)測量繞組主絕緣(3)指定處的實時溫度，介電譜測試儀測量高低壓繞組間電極板的頻率響應，并與溫度信息實時匯總到計算機上進行數(shù)據(jù)處理以探究兩者之間的關(guān)聯(lián)性。因此，該實驗裝置可以控制各直流電源的輸出功率來模擬變壓器繞組的非均勻損耗，同時確定繞組層間絕緣的溫度梯度分布以及頻率響應，通過探究兩者之間的關(guān)聯(lián)性，進一步提高絕緣老化監(jiān)測的準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹：

圖1為本發(fā)明提供的一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置的簡化剖面圖；

圖2為變壓器繞組主絕緣為3層時的溫度傳感器布置示意圖。

其中，1-高壓繞組，2-低壓繞組，3-繞組主絕緣，4-高壓側(cè)直流電源模塊，5-低壓側(cè)直流電源模塊，6-溫度采集模塊，7-實驗箱，801/802-電極板，9-介電譜測試儀，10-溫度傳感器，11-計算機；301-第一層絕緣筒、302-第二層絕緣筒、303-第三層絕緣筒；1001-t11溫度傳感器、1002-t12溫度傳感器、1003-t13溫度傳感器、1004-t21溫度傳感器、1005-t22溫度傳感器、1006-t23溫度傳感器、1007-t31溫度傳感器、1008-t32溫度傳感器、1009-t33溫度傳感器。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置與方法，用于研究變壓器繞組主絕緣在實際運行負載下的溫度梯度分布及其頻率響應之間的關(guān)聯(lián)性，實驗裝置主要由由高壓繞組(1)、低壓繞組(2)、繞組主絕緣(3)、高壓側(cè)直流電源模塊(4)、低壓側(cè)直流電源模塊(5)、溫度采集模塊(6)、實驗箱(7)、電極板(801、802)、介電譜測試儀(9)、溫度傳感器(10)以及計算機(11)組成；

所述的高壓繞組(1)、所述的低壓繞組(2)、繞組主絕緣(3)、溫度傳感器(10)以及所述的電極板(801、802)在實驗箱(7)內(nèi)部；所述的高壓繞組(1)、所述的繞組主絕緣(3)和所述的低壓繞組(2)由外向內(nèi)呈同心圓柱面分布；

所述的繞組主絕緣(3)位于所述的高壓繞組(1)與所述的低壓繞組(2)之間；所述的高壓繞組(1)外側(cè)與所述的高壓側(cè)直流電源模塊(4)相連，所述的低壓繞組(2)外側(cè)與所述的低壓側(cè)直流電源模塊(5)相連；

所述的一號電極板(801)位于高壓繞組(1)與繞組主絕緣(3)之間，所述的二號電極板(802)位于低壓繞組(2)與繞組主絕緣(3)之間；所述的一號電極板(801)以及所述的二號電極板(802)與所述的介電譜測試儀(9)相連；

所述的溫度傳感器(10)采用高溫絕緣膠依次固定在繞組主絕緣外表面自底部至頂部10％、50％和90％處；所述的溫度采集模塊(6)與所述的溫度傳感器(10)相連，用于記錄繞組層間絕緣的實時溫度；

所述的計算機(11)分別與所述的介電譜測試儀(9)以及所述的溫度采集模塊(6)相連，用于后期數(shù)據(jù)處理。

本發(fā)明的工作原理：所述的高壓繞組(1)分為n段，n由表達式決定，若n為小數(shù)，則向上取整；所述的低壓繞組(2)分為m段，m由表達式決定，若m為小數(shù)，則向上取整；所述的高/低壓繞組自頂向下，每段由6層線餅(13)構(gòu)成，若高/低壓繞組最后一段不足6層，便以實際層數(shù)構(gòu)建；每段繞組之間沒有電氣連接；所述的高壓側(cè)直流電源模塊(4)由n個直流電源構(gòu)成，n由表達式決定，若n為小數(shù)，則向上取整；每個高壓側(cè)直流電源只與一段高壓繞組相連，自頂向下編號為i＝1，2，…n-1，n；每個高壓側(cè)直流電源的輸出功率ph0為高壓繞組直流電阻總損耗；所述的低壓側(cè)直流電源模塊(5)由m個直流電源構(gòu)成，m由表達式決定，若m為小數(shù)，則向上取整；每個低壓側(cè)直流電源只與一段低壓繞組相連，自頂向下編號為j＝1，2，…m-1，m；每個低壓側(cè)直流電源的輸出功率pl0為低壓繞組直流電阻總損耗；所述的繞組主絕緣(3)自高壓繞組(1)內(nèi)側(cè)至低壓繞組(2)外側(cè)共k層，在主絕緣外表面自底部至頂部10％、50％和90％處安裝溫度傳感器(10)，安裝位置編號依次為1、2、3，故傳感器所測溫度tab(其中a為安裝位置編號，b為主絕緣層數(shù)，共k層)可表示為：

因此，該實驗裝置可以控制各直流電源的輸出功率來模擬變壓器繞組的非均勻損耗，確定繞組層間絕緣的溫度梯度分布。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種繞組主絕緣溫度梯度與頻率響應關(guān)聯(lián)性測試裝置與方法，高壓側(cè)直流電源模塊(4)控制每段高壓繞組(1)的損耗，低壓側(cè)直流電源模塊(5)控制每段高壓繞組(2)的損耗，溫度傳感器(10)測量繞組主絕緣(3)指定處的實時溫度，介電譜測試儀測量高低壓繞組間電極板的頻率響應，并與溫度信息實時匯總到計算機上進行數(shù)據(jù)處理以探究兩者之間的關(guān)聯(lián)性。因此，該實驗裝置可以控制各直流電源的輸出功率來模擬變壓器繞組的非均勻損耗，同時確定繞組層間絕緣的溫度梯度分布以及頻率響應，通過探究兩者之間的關(guān)聯(lián)性，進一步提高絕緣老化監(jiān)測的準確性。