一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置及其試驗方法
【專利摘要】一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，包括腔體系統和管道系統；所述的腔體系統包括有腔體、密封腔體用封蓋及至于腔體內的電化學監測儀，在所述的腔體上開設有一個進油口和至少兩個出油口，在所述的封蓋上開設有至少三個開孔，在所述的開孔內置入深度可控的溫度檢測器及模擬熱源器；所述的管道系統包括管路、油泵、油加熱器及合流器，所述的管路為通向進油口的進油管路及連接于出油口的出油通路；在所述的進油管路上設置油加熱器及油泵，所述的出油通路通過合流器匯總后重新匯入進油管路。本發明能夠配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，為定性研究提供反饋，充實定性研究的準確性。
【專利說明】一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置及其試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電氣設備絕緣在線監測領域，特別地為變壓器油老化過程中絕緣性能檢測與試驗，具體涉及一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置及其試驗方法。
【背景技術】
[0002]變壓器油在老化過程中的絕緣性能，包括電阻率、介電常數、擊穿場強等，長期受到學術界和工程界關注，尤其是對變壓器油老化過程中絕緣性能變化的實時檢測、定量分析缺乏有效技術有段和試驗裝置。同時，這類試驗裝置的缺乏，也妨礙學術界對變壓器油絕緣熱老化機理的深入分析和研究。
[0003]申請號為201210542097.X，名稱為“變壓器油取樣模擬裝置”的裝置含有柜體，在柜體的外表面上設有N個變壓器油取樣閥，在柜體內設有氣泵、儲氣罐、三通、壓力表、壓力調節閥、油箱和分流閥，氣泵的出氣口與儲氣罐的入口連通，儲氣罐的出口通過三通分別與壓力表的進氣口和壓力調節閥的進氣口連通，壓力調節閥的出氣口與油箱的進氣口連通，油箱的出油口與分流閥的進油口連通，分流閥的N個出油口分別與N個變壓器油取樣閥的進油口連通；柜體的外表面上還設有顯示器和按鍵，柜體內還設有智能控制器，智能控制器可對油溫和油壓進行控制。但是該發明涉及的是一種變壓器內取油裝置，該裝置用于輔助變壓器油的定性研究，與本發明中的目的不同。
[0004]申請號為201310016098.5，名稱為“變壓器油紙絕緣電熱聯合老化與局部放電一體化實驗裝置”公開了一種實驗裝置，并提供了相應的實驗方法。實驗裝置包括高壓部分、低壓部分和密封罐部分。該裝置能為變壓器油紙絕緣缺陷模型提供電熱聯合老化以及局部放電試驗平臺。裝置能夠提供油中電暈放電、沿面放電以及氣隙放電模型的實驗。實驗裝置具有良好的氣密性，能隔絕外界空氣等的影響。整個系統自身不產生局部放電，裝置不會產生影響局放的銹蝕等雜質，能保證局放實驗的可靠性。但是該裝置及方法針對的首先是絕緣油紙，其次該裝置內油溫為處處相當或相等，不能實現油溫梯度變化等場合的實驗需要。
[0005]可見，現有技術中缺乏能夠對變壓器油老化過程中絕緣性能變化的實時檢測、定量分析的有效技術手段和試驗裝置。
【發明內容】
[0006]為解決以上問題，實現可產生不同溫度場和流速的變壓器油檢測環境，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的實時檢測、定量研究，為變壓器油的定性分析研究提供反饋，以便于在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油實時進行絕緣性能檢測，充實定性研究的準確性，本發明提供了一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置。其技術方案具體如下:
[0007]—種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，其特征在于:
[0008]所述的溫度流速控制裝置包括腔體系統和管道系統；
[0009]所述的腔體系統包括用于盛放變壓器油的腔體(I)、密封腔體用封蓋(2)及電化學監測儀⑶；
[0010]在所述的腔體上開設有一個進油口(4)和至少兩個出油口(5)，
[0011]在所述的密封腔體用封蓋上設有至少三個開孔，
[0012]在所述的開孔內置有溫度檢測器(6)及模擬熱源器(7)；
[0013]所述的電化學監測儀用于實現變壓器油電化學性質的實時監測；
[0014]所述的管道系統包括管路、油泵、油加熱器、合流器及流量調節器，
[0015]所述的管路包括連接于出油口的出油管路(8-1、8_2)及通向進油口的進油管路
(9)，
[0016]所述的出油管路與進油管路通過合流器(11)實現交換連接，將不同深度處的變壓器油合流回注；
[0017]所述的流量調節器(13)設置于各個出油管路上，
[0018]所述的油加熱器(10)設置于進油管路上，
[0019]所述的油泵(12)設置于各個出油管路上的出油口與合流器之間；
[0020]所述溫度檢測器的插入深度可調，從而實現不同深度處變壓器油的試驗溫度監測；
[0021]所述的流量調節器與所述的油加熱器配合，實現對合流后的變壓器油進行流速調節和加熱；
[0022]所述模擬熱源器的發熱功率可調，通過調節發熱功率配合調節模擬熱源器的插入深度，用以模擬變壓器繞組不同部位的局部發熱；
[0023]所述的溫度流速控制裝置通過控制模擬熱源器功率、油加熱器功率，改變腔體內溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件實現溫度流速控制裝置在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油進行絕緣性能的實時檢測。
[0024]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的進油口開設于腔體壁側上端，所述的出油口開設于腔體壁上出油口的對角線位置。
[0025]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的流量調節器為手動或電控閥門。
[0026]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的電化學監測儀為電化學傳感器或三電極監測系統。
[0027]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的油泵為壓力可控泵，通過對所述油泵的控制，對不同深度處的變壓器油施加設定的壓強，通過控制該壓強以實現不同深度處變壓器油的不同流速，以模擬復雜的變壓器油流場環境。
[0028]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的模擬熱源器和油加熱器為可控硅加熱器或其他加熱功率可控的加熱器。
[0029]本發明還提供了一種用于變壓器油絕緣熱老化的試驗方法，其特征在于所述方法通過腔體系統中的作業單元協同管道系統中的作業單元實現，所述的腔體系統中的作業單元包括有溫度檢測器、電化學監測儀、模擬熱源器，所述的管道系統中的作業單元包括有油泵、流量調節器、合流器及油加熱器，所述的試驗方法包括如下步驟:
[0030]S1:安裝好腔體系統和管道系統中的各元件，
[0031]調節置入腔體內的溫度檢測器，使各個溫度檢測器處于等同深度處，
[0032]調節模擬熱源器在正常的發熱開度，
[0033]調節油泵在正常的工作壓力，
[0034]調節油加熱器在正常的加熱工作狀態，
[0035]測試恒溫恒流恒壓下的變壓器油的性質；
[0036]S2:調節置入腔體內的溫度檢測器；
[0037]調節模擬熱源器的發熱功率；
[0038]調節油泵的壓力；
[0039]調節油加熱器的加熱功率；
[0040]并將以上各個變量調節排列組合成矩陣式架構采樣，
[0041]測試不同作業情況下的變壓器油的性質；
[0042]S3:在步驟S2中，加入流量調節器，在復雜的作業情況下加入流速變動因素，測試變壓器油的性質。
[0043]根據本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化的試驗方法，其特征在于所述的方法采用腔體系統中的模擬熱源器模擬變壓器工作繞組局部發熱導致的變壓器油局部過熱，采用油加熱器對流經管道的變壓器油進行均勻加熱，通過油泵和流量調節器將腔內的變壓器油強制流動，從而使腔體內的變壓器油達到整體過熱；
[0044]所述的方法通過對熱源功率、加熱器功率的控制，可改變腔體溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件；
[0045]所述的方法可產生不同溫度場和流速的變壓器油檢測環境，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的實時檢測、定量研究，為變壓器油的定性分析研究提供反饋，以便于在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油實時進行絕緣性能檢測。
[0046]本發明有以下優點:
[0047]1、本發明的溫度流速控制裝置，能夠配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，為定性研究提供反饋，充實定性研究的準確性；
[0048]2、該裝置是實際電力變壓器的簡化結構，可模擬變壓器的實際工狀，成本低，適合于變壓器油老化理論研究；
[0049]3、該裝置內可產生不同的溫度場和流速環境，以便對不同老化條件和老化過程下的變壓器油進行絕緣性能檢測；同時，在變壓器油老化的過程中，檢測系統可直接放入裝置內，從而進行實時檢測而無需取油；
[0050]4、該裝置可同時模擬變壓器油局部過熱和整體過熱兩種工狀，在加過程中可對變壓器油的溫度場進行測量，且可結合變壓器油流動速度，研究油絕緣老化機理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051]圖1為本發明的結構示意圖；
[0052]圖2為本發明中的管道控制示意圖；
[0053]圖3為本發明中腔體的溫度場分布示意圖；
[0054]圖3-1為熱源功率改變前腔體的溫度場分布效果圖；
[0055]圖3-2為熱源功率改變后腔體的溫度場分布效果圖。
[0056]圖中，I為腔體；2為封蓋；3為電化學監測儀；4為進油口 ；5為出油口 ；6為溫度檢測器；7為模擬熱源器；8-1為出油管路I ;8-2為出油管路2 ;9為進油管路；10為油加熱器；11為合流器；12為油泵；13為流量調節器。
【具體實施方式】
[0057]下面，根據說明書附圖和【具體實施方式】對本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置及其試驗方法作進一步具體說明。
[0058]如圖1所示的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，包括腔體系統和管道系統；
[0059]所述的腔體系統包括用于盛放變壓器油的腔體(I)、密封腔體用封蓋(2)及電化學監測儀⑶；
[0060]在所述的腔體上開設有一個進油口(4)和至少兩個出油口(5)，在所述的密封腔體用封蓋上設有至少三個開孔，在所述的開孔內置有溫度檢測器(6)及模擬熱源器(7)；
[0061]所述的電化學監測儀用于實現變壓器油電化學性質的實時監測；
[0062]所述的管道系統包括管路、油泵、油加熱器、合流器及流量調節器，所述的管路包括連接于出油口的出油管路(8-1、8-2)及通向進油口的進油管路(9)，所述的出油管路與進油管路通過合流器(11)實現交換連接，將不同深度處的變壓器油合流回注；
[0063]所述的流量調節器(13)設置于各個出油管路上，所述的油加熱器(10)設置于進油管路上，所述的油泵(12)設置于各個出油管路上的出油口與合流器之間；
[0064]所述溫度檢測器的插入深度可調，從而實現不同深度處變壓器油的試驗溫度監測；所述的流量調節器與所述的油加熱器配合，實現對合流后的變壓器油進行流速調節和加熱；所述模擬熱源器的發熱功率可調，通過調節發熱功率配合調節模擬熱源器的插入深度，用以模擬變壓器繞組不同部位的局部發熱；所述的溫度流速控制裝置通過控制模擬熱源器功率、油加熱器功率，改變腔體內溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件實現溫度流速控制裝置在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油進行絕緣性能的實時檢測。
[0065]進一步地，所述的進油口開設于腔體壁側上端，所述的出油口開設于腔體壁上出油口的對角線位置。
[0066]進一步地，所述的流量調節器為手動或電控閥門。
[0067]進一步地，所述的電化學監測儀為電化學傳感器或三電極監測系統。
[0068]進一步地，所述的油泵為壓力可控泵，通過對所述油泵的控制，對不同深度處的變壓器油施加設定的壓強，通過控制該壓強以實現不同深度處變壓器油的不同流速，以模擬復雜的變壓器油流場環境。
[0069]進一步地，所述的模擬熱源器和油加熱器為可控硅加熱器或其他加熱功率可控的加熱器。
[0070]基于上述裝置，本發明還提供了一種用于變壓器油絕緣熱老化的試驗方法，其特征在于所述方法通過所述腔體系統中的各個單元協同所述管道系統中的各個單元實現，所述的腔體系統中的作業單元包括有溫度檢測器、電化學監測儀、模擬熱源器，所述的管道系統中的作業單元包括有油泵、流量調節器、合流器及油加熱器，所述的試驗方法包括如下步驟:
[0071]S1:安裝好腔體系統和管道系統中的各元件，
[0072]調節置入腔體內的溫度檢測器，使各個溫度檢測器處于等同深度處，
[0073]調節模擬熱源器在正常的發熱開度，
[0074]調節油泵在正常的工作壓力，
[0075]調節油加熱器在正常的加熱工作狀態，
[0076]測試恒溫恒流恒壓下的變壓器油的性質；
[0077]S2:調節置入腔體內的溫度檢測器，例如在兩個溫度檢測器的情況下，將一個溫度檢測器置于更深的位置；
[0078]調節模擬熱源器的發熱功率，例如增大更深入位置處熱源器的發熱功率；
[0079]調節油泵的壓力，例如增大較深處出油管的泵壓力；
[0080]調節油加熱器的加熱功率，例如增大該功率；
[0081]此時，對電化學監測儀所在處的變壓器油，其溫度場條件發生變化；
[0082]并將以上各個變量調節排列組合成矩陣式架構采樣，便于研究不同溫度場老化條件下的變壓器油性質；
[0083]S3:在步驟S2中，加入流量調節器，在復雜的作業情況下加入流速變動因素，測試變壓器油的性質。
[0084]進一步地，所述的方法采用腔體系統中的模擬熱源器模擬變壓器工作繞組局部發熱導致的變壓器油局部過熱，采用油加熱器對流經管道的變壓器油進行均勻加熱，通過油泵和流量調節器將腔內的變壓器油強制流動，從而使腔體內的變壓器油達到整體過熱；
[0085]所述的方法通過對熱源功率、加熱器功率的控制，可改變腔體溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件；
[0086]所述的方法可產生不同溫度場和流速的變壓器油檢測環境，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的實時檢測、定量研究，為變壓器油的定性分析研究提供反饋，以便于在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油實時進行絕緣性能檢測。
[0087]工作過程如圖1、2所示:
[0088]完成各個零部件的裝配后，首先設置各個溫度檢測器在等高的水平度，讓模擬熱源器處于正常工作狀態，調節油加熱器，在腔體內產生一定的溫度場，并實驗不同恒溫值下的變壓器油性質；其次，通過調節溫度監測器的深度實現不同溫度場分布的模擬，通過調節油泵改變變壓器油的壓強，從而模擬實現不同深度處變壓器油的流速，通過調節流量調節器實現變壓器油的不同流速模擬，通過不同的變化配合，改變腔體內溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件，所述的合流器將不同深度處的變壓器油合流回注。
[0089]如圖3所示為腔體內溫度場分布示意圖，通過改變模擬熱源器的發熱功率，即可實現腔體內不同的溫度場分布，模擬變壓器繞組不同不問的局部發熱，實現油溫梯度變化等場合的實驗需要。圖3-1為未改變前腔體內的溫度場分布效果圖，圖3-2為改變后腔體內新的溫度場分布效果圖。
[0090]通過采用本發明的裝置和方法，可以實現下列模擬實驗:
[0091]1、變壓器油局部過熱模擬:
[0092]采用端蓋上的模擬熱源對變壓器油進行快速加熱，并通過分布于腔體內的溫度傳感器測量腔體內的溫度場分布，在此過程中管道系統的流量調節器調節變壓器油流動，從而系統研究變壓器油局部過熱過程中的油絕緣老化機理。
[0093]2、變壓器油整體過熱模擬:
[0094]采用管道加熱器對流經管道的變壓器油進行均勻加熱，通過油泵和流量調節器將腔內的變壓器油強制流動，從而使腔體內的變壓器油達到整體過熱，在此過程中測量腔內的溫度場分布，結合變壓器油流動速度，系統研究變壓器油整體熱時的油絕緣老化機理。
[0095]本發明的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其在溫度流速控制裝置內可產生不同的溫度場和流速環境，以便對不同老化條件和老化過程下的變壓器油進行絕緣性能檢測；同時，在變壓器油老化的過程中，電化學監測儀或相應的檢測系統可直接放入溫度流速控制裝置內，從而進行實時檢測而無需取油；其能夠配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，為定性研究提供反饋，充實定性研究的準確性。
【權利要求】
1.一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的定量研究，其特征在于: 所述的溫度流速控制裝置包括腔體系統和管道系統； 所述的腔體系統包括用于盛放變壓器油的腔體(I)、密封腔體用封蓋(2)及電化學監測儀⑶； 在所述的腔體上開設有一個進油口(4)和至少兩個出油口(5)， 在所述的密封腔體用封蓋上設有至少三個開孔， 在所述的開孔內置有溫度檢測器(6)及模擬熱源器(7)； 所述的電化學監測儀用于實現變壓器油電化學性質的實時監測； 所述的管道系統包括管路、油泵、油加熱器、合流器及流量調節器， 所述的管路包括連接于出油口的出油管路(8-1、8-2)及通向進油口的進油管路(9),所述的出油管路與進油管路通過合流器(11)實現交換連接，將不同深度處的變壓器油合流回注； 所述的流量調節器(13)設置于各個出油管路上， 所述的油加熱器(10)設置于進油管路上， 所述的油泵(12)設置于各個出油管路上的出油口與合流器之間； 所述溫度檢測器的插入深度可調，從而實現不同深度處變壓器油的試驗溫度監測；所述的流量調節器與所述的油加熱器配合，實現對合流后的變壓器油進行流速調節和加熱； 所述模擬熱源器的發熱功率可調，通過調節其發熱功率，配合調節模擬熱源器的插入深度，用以模擬變壓器繞組不同部位的局部發熱； 所述的溫度流速控制裝置通過控制模擬熱源器功率、油加熱器功率，改變腔體內溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件；實現溫度流速控制裝置在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油進行絕緣性能的實時檢測。
2.根據權利要求1所述的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的進油口開設于腔體壁側上端，所述的至少兩個出油口分別開設于腔體壁上的對角線位置。
3.根據權利要求1所述的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的流量調節器為手動或電控閥門。
4.根據權利要求1所述的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的電化學監測儀為電化學傳感器或三電極監測系統。
5.根據權利要求1所述的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的油泵為壓力可控泵，通過對所述油泵的控制，對不同深度處的變壓器油施加設定的壓強，通過控制該壓強以實現不同深度處變壓器油的不同流速，以模擬復雜的變壓器油流場環境。
6.根據權利要求1所述的一種用于變壓器油絕緣熱老化試驗的溫度流速控制裝置，其特征在于所述的模擬熱源器和油加熱器為可控硅加熱器或其他加熱功率可控的加熱器。
7.一種用于變壓器油絕緣熱老化的試驗方法，其特征在于所述方法通過腔體系統中的作業單元協同管道系統中的作業單元實現，所述的腔體系統中的作業單元包括有溫度檢測器、電化學監測儀、模擬熱源器，所述的管道系統中的作業單元包括有油泵、流量調節器、合流器及油加熱器，所述的試驗方法包括如下步驟: S1:安裝好腔體系統和管道系統中的各元件， 調節置入腔體內的溫度檢測器，使各個溫度檢測器處于等同深度處， 調節模擬熱源器在正常的發熱開度， 調節油泵在正常的工作壓力， 調節油加熱器在正常的加熱工作狀態， 測試恒溫恒流恒壓下的變壓器油的性質； 52:調節置入腔體內的溫度檢測器； 調節模擬熱源器的發熱功率； 調節油泵的壓力； 調節油加熱器的加熱功率； 并將以上各個變量調節排列組合成矩陣式架構采樣， 測試不同作業情況下的變壓器油的性質； 53:在步驟S2中，加入流量調節器，在復雜的作業情況下加入流速變動因素，測試變壓器油的性質。
8.一種用于變壓器油絕緣熱老化的試驗方法，其特征在于所述的方法采用腔體系統中的模擬熱源器模擬變壓器工作繞組局部發熱導致的變壓器油局部過熱，采用油加熱器對流經管道的變壓器油進行均勻加熱，通過油泵和流量調節器將腔內的變壓器油強制流動，從而使腔體內的變壓器油達到整體過熱； 所述的方法通過對熱源功率、加熱器功率的控制，可改變腔體溫度梯度的大小和分布，產生不同的變壓器油老化條件； 所述的方法可產生不同溫度場和流速的變壓器油檢測環境，用于配合實現變壓器油絕緣熱老化的實時檢測、定量研究，為變壓器油的定性分析研究提供反饋，以便于在不同的溫度場和流速環境下，對不同老化條件和老化過程下的變壓器油實時進行絕緣性能檢測。
【文檔編號】G01R31/12GK104297648SQ201410550829
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】吳劍敏, 黃華, 陳超杰, 胡嘉磊, 吳建東, 尹毅 申請人:國網上海市電力公司
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