[发明专利]一种低温条件下变压器绝缘特性测试方法

说明书

本发明涉及一种低温条件下变压器绝缘特性测试方法，在现有变压器油纸绝缘特性测试方法中，对低温条件下击穿特性是没有考虑到电极温度变化的，这与变压器实际工况不相符。本发明中对变压器电极进行改造，创新地在击穿电极上安装加热丝或者采用循环加热油的方式，达到温度梯度控制的目的。相比传统低温条件下变压器击穿特性测试方法，在电极温度可控的条件下，对不同含水率和油纸比例的油纸绝缘样本进行工频击穿试验，得到不同电极温度下的油纸绝缘温度分布数据和工频击穿电压数据，并对试验取得的击穿电压数据进行机理解释，从而为变压器在低温环境下的改善措施提供理论支持。

技术领域

本发明属于电气领域，尤其属于一种低温条件下变压器绝缘特性测试方法。

背景技术

目前大型变压器的主绝缘结构复杂，影响因素较多，为简化分析，多采用单层油和纸板的典型油纸绝缘结构。虽然大型变压器的主绝缘为筒式结构，但由于其曲率半径较大，在小范围内与平板电极更为接近，且考虑到实验室制作模型的条件与高压设备电压等级等因素，国内研究机构多采用平板电极结构试验模型来研究交直流叠加电压作用下的油纸复合绝缘击穿特性。目前大型变压器仍采用油纸复合绝缘结构，其绝缘性能不仅和超高电压下的电场分布有关，同时还与含水率和温度等运行条件密切相关。温度和水分是影响绝缘材料电导和极化的重要因素，而针对油纸绝缘介电特性研究大多集中在常温与高温，低温下相关研究较少。目前国内外对油纸绝缘在低温下的击穿特性的研究均集中于等温条件下的电气参数和击穿电压测量，并且对试验结果的机理分析大都停留在应用经典的等效电路模型和杂质小桥击穿理论解释的阶段。然而，实际变压器在低温条件下冷启动时，线圈和铁心由于铜损和铁损产生的温升会使油纸绝缘中微水甚至绝缘油处于温度梯度下，尤其在线圈于绝缘的界面上可能会发生冻融现象。在低温条件下考虑线圈发热的油纸绝缘击穿特性试验研究目前国内外均未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种提出电极加热方法，分别测试变压器油和油纸绝缘在-50℃～20℃范围内的相对介电常数、介质损耗因数、电阻率、工频击穿场强、击穿电压等绝缘特性，掌握变压器油和油纸绝缘的绝缘特性在低温下的基本介电特性的低温条件下变压器绝缘特性测试方法，。进而，在电极温度可控的条件下对油纸绝缘中的温度分布和击穿电压进行测量，比较等温和温度梯度下的油纸绝缘击穿电压，为击穿机理的解释和改善措施的提出提供依据，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种低温条件下变压器绝缘特性测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

(1)通过在油纸绝缘低温试验系统中，对电极设置加热测温装置，达到电极温度可控的目的；

(2)击穿电极选用平板电极或者球帽电极，电极浸没在实验油杯中，加热元件和测温元件通过导热硅脂或者其他材料粘附在击穿电极末端或者粘附在高压电极内部，减少对绝缘击穿实验的干扰；

(3)对高压电极进行升温采用循环供给加热油的方式，高压电极内部为中空，加热油在电极内部循环，有效减少加热元件对实验的影响；

(4)在均温条件下和温度梯度分布条件下对油纸绝缘介电参数进行测试，研究温度对变压器油及油浸纸板电导率、相对介电常数、介质损耗因数、电导率等绝缘特性的影响规律；

(5)开展均温条件下与温度梯度分布条件下的油纸绝缘击穿试验，研究温度对油、纸、油纸复合击穿特性的影响规律，比较等温和温度梯度下的油纸绝缘击穿电压，为击穿机理的解释和改善措施的提出提供依据。

本发明的有益效果是：在现有变压器油纸绝缘特性测试方法中，对低温条件下击穿特性是没有考虑到电极温度变化的，本发明创新的考虑了电极温度对绝缘特性的影响，更加符合变压器绝缘实际工况，通过对变压器电极进行-50℃～20℃范围内梯度加热，对油纸绝缘中的温度分布和击穿电压进行测量，根据均温条件下与温度梯度分布条件下的油纸绝缘击穿试验进行对比，可以对变压器在低温环境下的改善措施提供理论支持。

附图说明