一种模拟测量装置的制作方法

本发明涉及信号检测领域，体而言，涉及一种模拟测量装置。

背景技术：

目前，国内外电力变压器制造厂家为节约制造成本，通常采用提高变压器油流流速的方式来加快变压器热量的散发，以减少散热器的面积。但变压器油流流速的增加造成变压器油流与绝缘纸板之间的摩擦应力增加，从而导致变压器油流与绝缘纸板双电极层的电荷产生分离，使得变压器油流出现正电荷，严重影响了变压器的运行。要减小变压器油流带电度对变压器运行的影响，必须先对运行中的变压器油流进行测量，以识别不同油流流速下变压器油流的带电度。然而现有变压器的各种在线监测装置中，没有对变压器油流带电度进行监测的装置。现有的变压器监测装置进行监测时也没有模拟变压器的实时运行工况，使得检测出的数据与实际运行中的数据有所偏差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟测量装置，能够在变压器不断电的情况下监测所述变压器油流的带电度。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种模拟测量装置，用于模拟测量变压器油流带电度，所述模拟测量装置包括用于模拟所述变压器的运行环境的模拟装置，以及用于测量所述运行环境内的变压器油流带电度的检测装置；

所述模拟装置包括第一油箱、第二油箱以及连通所述第一油箱和第二油箱的第一连接管和第二连接管，以使所述第一油箱、第一连接管、第二油箱和第二连接管形成一循环体系；所述第一油箱内设置有绝缘筒、铜线和所述变压器油流，所述绝缘筒和铜线浸泡于所述变压器油流；所述检测装置包括测试电极和与所述测试电极电性连接的皮安表，所述皮安表用于测量所述运行环境内的变压器油流带电度以得到电流信号。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述第一油箱还设置有温度检测装置和加热装置，所述温度检测装置用于检测所述变压器油的温度，所述加热装置用于对所述变压器油加热。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述温度检测装置设置于所述第一油箱的侧壁，所述加热装置设置于所述第一油箱底部。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述加热装置的底部和第二油箱的底部分别设置有绝缘垫片。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述第一连接管和所述第二连接管设置有流量调节阀门，所述第一连接管还设置有用于检测所述变压器油流的流量的流量计和用于调节所述变压器油流的流速的变量泵。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述绝缘筒由高密度绝缘纸板制成，所述绝缘筒包括绝缘内筒和绝缘外筒，所述绝缘内筒设置有铜箔内电极，所述绝缘外筒设置有铜箔外电极。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述绝缘筒、铜线和变压器油的重量比例分别为5％、35％和60％。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述检测装置包括两个所述测试电极，两个所述测试电极的端部分别设置有电流传感器探头，所述电流传感器探头距离所述变压器油流1毫米到3毫米；所述皮安表接地，并与两个所述测试电极电性连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述第一油箱、第二油箱和皮安表外分别设有静电屏蔽层。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述模拟测量装置中，所述皮安表的测量范围为：20aA～20mA，内阻小于或等于1GΩ，响应速度为每1kV小于3毫秒。

本发明提供的模拟测量装置包括模拟装置和检测装置，其中，所述模拟装置通过第一油箱、第二油箱、连通第一油箱和第二油箱的第一连接管和第二连接管、变压器油流以及浸泡于所述变压器油流的绝缘筒和铜线模拟所述变压器的运行环境，所述检测装置通过皮安表和测试电极对变压器油流带电度进行测量。通过上述设置，所述模拟测量装置能够在变压器不断电的情况测量所述变压器油流带电度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种模拟装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种绝缘筒的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种检测装置的连接框图。

图4为本发明实施例提供的一种检测装置的结构示意图。

附图标记：

100-模拟装置；

110-第一油箱；

111-绝缘筒，1111-绝缘内筒，1112-绝缘外筒，1113-铜箔内电极，1114-铜箔外电极；

112-温度检测装置，113-加热装置；

120-第二油箱；

130-第一连接管，131-流量计，132-变量泵；

140第二连接管，150-绝缘垫片，160-流量调节阀门；

200-检测装置，210-皮安表，220-测试电极，230-电流传感器探头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明实施例提供一种模拟测量装置，用于模拟测量变压器油流带电度。根据实际需求，所述变压器可以为强迫油流循环风冷变压器，因为强迫油流风冷变压器的油流流速较大，更容易导致油流中出现静电。其中，所述模拟测量装置包括用于模拟所述变压器的运行环境的模拟装置，以及用于测量所述运行环境内的变压器油流带电度的检测装置。

图1为本发明实施例提供的模拟装置100。如图1所示，所述模拟装置100包括第一油箱110、第二油箱120以及连通所述第一油箱110和第二油箱120的第一连接管130和第二连接管140。所述第一油箱110内设置有绝缘筒111、铜线和所述变压器油流，所述绝缘筒111和铜线浸泡于所述变压器油流。所述绝缘筒111用于模拟变压器的高压绕组与低压绕组之间的主漏磁空道，所述铜线用于模拟变压器线圈。所述变压器油流可以经过真空干燥，在标准间隙下其耐压值可以大于或等于65kV。

其中，第一连接管130连接于所述第一油箱110和第二油箱120的上端，第二连接管140连接于所述第一油箱110和第二油箱120相对的侧壁上靠近所述第一油箱110和第二油箱120底端的位置。上述设置使得所述第一油箱110、第一连接管130、第二油箱120和第二连接管140形成一闭合路径，所述变压器油流能够在所述闭合路径中循环流动。可选地，第一油箱110和第二油箱120底部设置有绝缘垫片150以使所述第一油箱110和第二油箱120绝缘。可选地，所述绝缘垫片150可以由聚四氟乙烯制成。

可选地，所述第一连接管130和第二连接管140均设置有流量调节阀门160，实施时，将所述流量调节阀门160打开即可使所述第一油箱110和第二油箱120之间连通以形成所述闭合路径。根据实际需求，所述第一连接管130还可以设置有流量计131和变量泵132。所述流量计131用于测量所述变压器油流的流量，所述变量泵132用于调节所述变压器油流的流速。其中，所述变量泵132的流速调节范围可以为0～7m/s或0～150L/min，管径可以为20毫米。

需要说明的是，所述变压器油流的当前流速可根据所述流量计131测得的流量值计算得出，实施时，可根据计算出的当前流速对所述模拟装置100进行监控，随时调整变压器油流流速以使其趋近于实际运行环境下的变压器油流的流速。

可选地，所述第一油箱110还可以设置有温度检测装置112和加热装置113。根据实际需求，所述温度检测装置112可以设置于所述第一油箱110的侧壁，用以测量所述第一油箱110内的变压器油流的温度，以实现对所述变压器油流温度的实时监控。所述加热装置113设置于所述第一油箱110的底部与所述绝缘垫片150之间，即所述绝缘垫片150设置于所述加热装置113的底部。当所述温度检测装置112显示所述变压器油流温度过低时，所述加热装置113用于对所述第一油箱110内的变压器油流加热。加热后，第一油箱110内的变压器油流与第二油箱120内的变压器油流出现温度差值，以使所述变压器油流沿所述闭合路径循环流动。通过上述设置可以模拟所述变压器真实的运行环境。

图2为本发明实施例提供的一种绝缘筒111的剖面示意图。如图2所示，可选地，所述绝缘筒111包括绝缘内筒1111和绝缘外筒1112。所述绝缘内筒1111设置有铜箔内电极1113，所述绝缘外筒1112设置有铜箔外电极1114。需要说明的是，所述铜箔内电极1113和铜箔外电极1114的具体设置部位不做限制，只要不与所述绝缘筒111的端部接触即可。优选地，所述铜箔内电极1113和铜箔外电极1114可以粘贴于所述绝缘筒111的中间位置。

可选地，所述绝缘筒111由高密度绝缘纸板制成，所述高密度绝缘纸板是电阻率高、导电能力低的纸质绝缘材料，所述高密度绝缘纸板可以经过48小时以上的真空干燥。所述绝缘筒111与变压器油流相配合作为所述强油流循环风冷变压器的复核绝缘结构。绝缘纸板、铜线和变压器油流的重量比例对运行状态中的变压器油流带电度也有一定影响，优选地，上述绝缘筒111即高密度绝缘纸板、铜线和变压器油流的重量比例可以分别为5％、35％和60％，但不限于此。

如图3、图4所示，所述检测装置200包括皮安表210、测试电极220和设置于所述测试电极220的电流传感器探头230230，所述皮安表210用于测量所述变压器油流带电度。所述电流传感器探头230与所述测试电极220电性连接，所述测试电极220与所述皮安表210电性连接。可选地，所述测试电极220可以通过同轴电缆与所述皮安表210电性连接。所述电流传感器探头230可以为非接触式探头，实施时，所述电流传感器探头230距离所述变压器油流1毫米到3毫米即可感应到电流信号。具体地，所述电流传感器探头230可以包括霍尔元件和铁芯，所述霍尔元件作为磁场检测元件设置于所述铁芯的间隙。可选地，所述电流传感器探头230的耐受温度可以为0～40℃，湿度范围可以为90％。

实施时，皮安表210通过设置于所述测试电极220的电流传感器探头230与变压器油流电性连接。所述变压器油流稳定后，所述第一油箱110和第二油箱120内的油是等势体，与大地产生电位差，所述电位差作用在所述皮安表210的大内阻上形成一微小的电流信号。

可选地，所述皮安表210的噪声可以小于1fA，测量范围可以为20aA～20mA，其内阻可以大于或等于1GΩ，响应速度可以为每1kV小于3毫秒。根据上述内容，所述皮安表210可以选用The Model 6514。需要说明的是，所述皮安表210可以与上位机电性连接，用以将检测到的所述电流信号传输给上位机进行数据分析，得到不同油流流速与变压器油流带电度之间的关系，并根据所述关系对变压器进行改进。

根据实际需求，可选地，所述第一油箱110、第二油箱120、皮安表210以及同轴电缆外还可以分别设置有静电屏蔽层，以防止外界对微小电流测量产生干扰。

本发明实施例提供的模拟测量装置的工作原理为：通过模拟装置100来模拟变压器的运行环境，通过检测装置200来检测所述运行环境内的变压器油流带电度。其中，绝缘筒111用于模拟变压器的高压绕组和低压绕组之间的主漏磁空道。温度检测装置112和加热装置113用于实时监测和控制所述变压器油流的温度，以使所述变压器油流的温度达到真实运行环境下的温度。流量计131和变量泵132用于实时监测和调节所述变压器油流的流速，以使其接近真实运行状态下的变压器油流的流速。在变压器油流的不断流动下，所述变压器油流与绝缘筒111即高密度绝缘纸板发生摩擦，使得形成所述高密度绝缘纸板的木质素中的电子云发生偏移，使得所述变压器油流中的负离子吸附于绝缘筒111，余下的正电荷随所述变压器油流流动。所述检测装置200通过皮安表210、电性连接于所述皮安表210的测试电极220以及设置于所述测试电极220的电流传感器探头230来检测所述变压器油流带电度以获取电流信号。其中，皮安表210一端接地，另一端通过测试电极220和电流传感器探头230与所述变压器油流电性连接，所述变压器油流为等势体，于大地之间形成一电位差，所述电位差作用于皮安表210的大内阻形成一微小的电流信号。

综上所述，本发明实施例提供的模拟测量装置通过模拟变压器的真实运行环境实现了在变压器不断电的情况下测试变压器油流带电度。通过所述模拟测量装置的测量数据可以分析出变压器油流的不同流速对其带电度的影响，从而有针对性地优化变压器的绝缘结构。也可以在上述模拟装置100的基础上测量其他的油指标数据以辅助变压器的研发和制造。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。