[发明专利]模拟变压器不同油流速度高低温冲击热老化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种模拟变压器不同油流速度高低温冲击热老化实验装置，该技术用于研究牵引变压器油纸绝缘实际热老化过程。

背景技术

围绕国家的“一带一路”战略，目前已经跟中国有战略合作协议或潜在合作意向的高铁计划累计达3.47万公里，占全球高铁建设计划规模的37.2％。牵引变压器是高铁供电系统的核心设备之一，其使用寿命取决于绝缘的老化程度，而牵引冲击性负荷又是变压器绝缘性能劣化的主要因素。牵引负荷具有波动性、冲击性、非线性性、单相独立性和不对称性等特点，使绕组热点温度变化幅度大，从而对变压器的绝缘造成很大破坏。与普通变压器相比，其运行条件更为恶劣。总体上，牵引负荷对绝缘的破坏因素可以归纳为：牵引负荷下变压器绕组热点温升；绝缘受到的周期性热冲击；牵引负荷引起的机械应力等。因而，研究在牵引负荷下热冲击造成的绝缘热老化具有十分重要的意义。

传统绝缘热老化试验最常使用的是热老化试验箱，其适用于电气绝缘材料的耐热性试验，考核和判断材料在高温环境条件下贮存和使用的适应性，试样在模拟高温和大气压力下的空气中老化后测定其性能并与未老化样的性能予以比较，但其恒温加热的方式显然与牵引变压器内部工况不符。此外，高低温试验箱则可适用于航空航天、电工电子、仪器仪表、材料设备、零部配件等试验样品做高低温例行试验、高低温交变试验，以便在拟定环境条件下进行试验后对产品的性能、行为分析及评价。其可以模拟牵引负荷造成的温度剧烈变化，但是只能研究材料的静态特性，却无法考虑牵引变压器内部油流的影响。

发明内容

有鉴于现有技术上述不足，本发明的目的是提供一种模拟变压器不同油流速度高低温冲击热老化实验装置，模拟牵引变压器内部不同油流速度下绝缘试样的热冲击。通过调节各待诊层温度的平均值、峰值、变化率、持续时间等，探索冲击负荷下热老化速度与加速老化之间的关系。

本发明解决上述问题的技术方案是：

模拟变压器不同油流速度高低温冲击热老化实验装置,包括绝热实验箱体1、可控循环水冷装置、可控油流循环装置及用于对绝热实验箱体、可控循环水冷装置和可控油流循环装置进行控制的实验控制系4,其中:

绝热实验箱体(1)内置多层油纸绝缘试样架5，实验时多层油纸绝缘试样架由机械强度较高的纸板贯穿支撑；试样架上层表面设置有加热电阻丝6，加热电阻丝6与外部可控交流电源7相连；在试样架上多个位置装有PT100温度传感器8；

可控循环水冷装置由可控循环水泵9和可调节水箱10通过输水管12连接构成,可调节水箱具有置于绝热实验箱体1两侧的左右两个水箱,四根铜质水冷却管穿过绝热实验箱体内腔连接左右两个水箱，通过可调节水箱与输水管12构成循环回路,管路上设置有超声流量计11a；

可控油流循环装置由可控循环油泵14、超声流量计11b和穿过绝热实验箱体内腔的钢制输油管15连接构成；

实验控制系统4由数据采集模块16、处理控制模块17、数据记录模块18组成，控制系统基于Labview程序构建，数据采集模块(主要与PT100温度传感器8、超声流量计11a、超声流量计12b连接并进行数据转换；处理控制模块17主要通过继电装置控制可控循环水泵9、可控循环油泵14和外部可控交流电7。

所述绝热实验箱体1采用三明治结构：外层为铝合金磨花板、内层为SMC绝缘板、中间则为具有绝热作用的橡塑保温板。绝热实验箱体内置多层油纸绝缘试样架，通过机械强度较高的纸板贯穿各层绝缘纸。实验时,多层油纸绝缘试样架最上层多层油纸的表面紧贴加热电阻丝。加热电阻丝6采用镍铬合金(Cr20Ni80)制作成U型，直径为0.15mm，与外部可控交流电源7相连。可控交流电源电压输出范围为0-250V。在多层油纸绝缘试样架的不同位置装有PT100温度传感器。

所述可控循环水冷装置2由可控循环水泵9、可调节水箱10、超声流量计11a、输水管12和四根铜制水冷却管13组成。可调节水箱是铜制水冷却管13与输水管12循环回路的枢纽，同时具有大口径的进水口和排水口，可以进行水更换，保证水的温度满足冷却要求。所述超声流量计11a可以实时显示并记录油流的平均速度，测量精度可得2×10⁴m/s。所述输水管12为口径35mm的PVC管。所述铜质水冷却管13口径均为10mm，将其横穿所述绝热实验箱(1)体内部，与可调节水箱10、输水管12构成循环回路。

所述可控油流循环装置3由可控循环油泵14、超声流量计11b和钢制输油管15组成。所述超声流量计11b同所述超声流量计11a。