[发明专利]变压器铜油纸系统电热联合老化实验装置与取样方法

说明书

本发明提出一种变压器铜油纸系统电热联合老化实验装置与取样方法，该实验装置包括主油箱、副油箱、高压电极、加热装置、机械手臂、油泵、泄压阀和油路。高压电极包括上电极和下电极，主油箱底部一侧开有竖直向下的通道，通道底部加装放油阀，在上电极和下电极之间放置纸包铜试样，上电极可以上下移动位置，取样时通过机械手臂拾取下电极表面的纸包铜试样，然后将其夹住并移动至放油阀的位置，在重力作用下纸包铜试样自然下沉至放油阀底部，从而实现对铜片、绝缘纸和绝缘油三者的同时取样。该实验装置可以同时实现对不同老化程度的铜片、绝缘油和绝缘纸试样的测量，模拟的实验条件更贴近变压器内部实际运行环境，具有密封、坚固和可视化的特点。

技术领域

本发明属于变压器绝缘监测与故障诊断技术领域,特别地涉及一种变压器铜油纸系统电热联合老化实验装置与取样方法。

背景技术

电力变压器作为电网中能量转换和传输的核心，是输变电设备中最为关键、昂贵的设备，其运行可靠性直接关系到电网的经济运行和安全稳定。变压器内部铜绕组绝缘主要是由绝缘油和绝缘纸组成的复合绝缘，在长期运行过程中受到热、电、机械、化学、环境等因素的影响逐渐发生老化，导致绝缘电气和机械性能下降，严重影响了变压器的使用寿命。因此，适时有效地对变压器内部绝缘的老化程度和故障情况进行模拟研究，进而提出变压器运行状态的评估方法，对于保障变压器的安全运行具有重要的现实意义。

在变压器的实际运行中，其老化过程是一个铜、油、纸三方面并行劣化的过程，因此铜、油、纸三者老化特征参量的变化规律与单一材料老化的特征参量可能存在差异。此外，研究表明空气中的氧气、水分含量会明显影响油纸绝缘老化过程，因此在实验过程中需严格控制氧气、水分的含量。综合来看变压器电热老化实验装置需能够同时有效控制电压、温度，且实验平台必须密封性良好。此外，变压器内部还存在自循环和强制循环，因此实验平台中的油样也需要进行强制循环。目前国内外学者针对变压器油纸绝缘电热老化的实验装置提出了一些设计方案，可以实现对油、纸的老化和取样测量，但均无法实现对不同老化程度下铜、油、纸三者的同时取样。而铜片的颜色、形貌和表面附着物等特征参量对于评价绝缘状态具有重要意义，因此需要设计能够同时对不同老化程度的铜片、绝缘油和绝缘纸三者进行取样测量的实验装置，这也是进行上述实验的难点。

发明内容

本发明提出一种变压器铜油纸系统电热联合老化实验装置与取样方法，该实验装置可以同时实现对不同老化程度的铜片、绝缘油和绝缘纸试样的取样测量，模拟的实验条件更贴近变压器内部实际运行环境，具有密封、坚固和可视化的特点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种变压器铜油纸系统电热联合老化实验装置，该装置包括主油箱、副油箱、高压电极、加热装置、机械手臂、油泵、泄压阀和油路，所述高压电极包括上电极和下电极，其特征在于：所述主油箱底部一侧开有竖直向下的通道，所述通道底部加装放油阀，在所述上电极和下电极之间放置纸包铜试样，所述上电极可以上下移动位置，取样时通过所述机械手臂拾取所述下电极表面的所述纸包铜试样，然后将其夹住并移动至所述放油阀的位置，在重力作用下所述纸包铜试样自然下沉至所述放油阀底部，从而实现对铜片、绝缘纸和绝缘油三者的同时取样。

进一步，所述上电极和下电极均为黄铜材料制作的圆盘。

进一步，所述上电极接高压电源，所述下电极接地线。

进一步，所述主油箱、副油箱和通道都由石英玻璃制成。

进一步，所述主油箱顶部与所述通道相同的一侧装有注油阀，用于注入绝缘油。

进一步，所述主油箱顶部另一侧通过软管与副油箱相连接，所述副油箱通过软管与所述主油箱和所述油泵相连接，所述通道中间开孔通过软管与所述油泵连接。

进一步，所述软管均由铜管外套耐高温聚四氟乙烯管构成。

进一步，所述副油箱上设有所述泄压阀。