一种变压器故障模拟实验装置的制作方法

本实用新型属于变压器技术领域，涉及一种变压器故障模拟实验装置。

背景技术：

在电力行业中，变压器在正常运行过程中，不仅要承受额定电压的长期作用，还要经受各种过电压、油气腐蚀、高温低温等各类不同环境不同形式的考验，其内部也会产生各类不同形式、不同强度的绝缘故障，因此对变压器内部故障缺陷的特性进行充分研究是电力设备故障测量系统、试验干扰抑制以及各类模式识别的基础，近年来，国内外对于变压器内部故障的监测与检验进行了大量的研究，同时针对设备故障现场试验进行大量针对性模拟，以实现对变压器内部故障特征数据的积累，为进一步研究电力设备绝缘老化诊断提供科学依据。但是目前对于主变故障模拟还只停留在采用退运的变压器或者直接在变压器油中进行故障模拟，其工作量大，故障模拟过程繁琐，并且其故障强度不可控，故障模拟的检测手段单一，大多数在设备外部检测其模拟的故障类型，检测精度较低。

目前，已有多种类型的故障模拟装置，用于仿真实际运行变压器内部可能产生的缺陷和故障类型。但是，现有方案中普遍存在些许不足。例如，现有故障模拟装置更多地是考虑单源局部放电缺陷故障的模拟；但在实际运行现场中，变压器内部往往会出现多源(多个放电点和多种放电类型)的局部放电情况；这种多源局部放电可能是同一种放电类型也可能是多种放电类型发生在不同相的不同绕组处，针对这种故障情况，现有故障模拟装置往往都无法进行模拟研究。

由于局部放电是导致变压器设备绝缘劣化直至闪络故障发生的主要表现形式，目前变压器智能检测中主要以检测变压器内存在的局部放电为主。其主要方法有脉冲电流法、高频法、超声波法和特高频法。因为变压器为具有铁芯、绕组、绝缘纸板、磁屏蔽、油隙等复杂结构的设备，因此，变压器的局部放电信号的传播十分复杂。目前现有的不同局部放电检测仪器对于变压器内局部放电信号的采集和分析仍需进一步深入研究。目前已有部分模拟装置，如实用新型专利:一种用于油浸式变压器的绝缘缺陷模拟试验装置(201420559727.9)，包括绝缘容器、电极和变压器油，其固定基座上安装有电极，在绝缘容器中填充覆盖电极的变压器油。这类实验模拟装置仅仅为一种变压器的局部放电模拟装置，可操作性不强，没有考虑变压器和复杂结构，无法对变压器局部放电缺陷进行完整的模拟，并进行检测试验。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种可操作性强、故障模拟准确的变压器故障模拟实验装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种变压器故障模拟实验装置，包括电力试验变压器本体，其特征在于：所述电力试验变压器本体的顶部设置有多个局放故障模型调节装置，每个局放故障模型调节装置均包括一可旋转手柄、一局放模型，所述局放模型安装在电力试验变压器本体内部并与控制其工作模式的可旋转手柄连接，所述可旋转手柄设在电力试验变压器本体的外部。本实用新型通过外部调节手段直接控制局放故障的产生、消失以及加重，准确模拟电力变压器各类局放故障，避免故障模拟过程中更换故障模型的繁琐，同时方便在升压过程中调节控制各类故障的产生时间以及强度，准确而又高效。

进一步，所述局放故障模型调节装置是可相对电力试验变压器本体顶部上下移动调节局放模型工作模式的连接在电力试验变压器本体的顶部上。

进一步，所述局放模型包括颗粒放电模型、气隙放电模型、悬浮放电模型、尖端放电模型、高压尖端放电模型。

进一步，所述电力试验变压器本体内部设置有铁芯、线圈、屏蔽层。

进一步，所述电力试验变压器本体的顶部设有与高压线圈连接的高压套管。

进一步，所述电力试验变压器本体的正面设有与铁芯连接的铁芯接地套管、与夹件连接的夹件接地套管、与屏蔽层连接的屏蔽层接地套管、接地用的接地套管、放油阀。

进一步，所述电力试验变压器本体的背面设有电压输入端、电压测量端、高压尾。

进一步，所述电力试验变压器本体的正面和背面的相对位置处设置有多组内置特高频局放传感器和多组内置超声波局放传感器。

进一步，各局放传感器的外接铜杆与电力试验变压器本体之间设有绝缘层，并且所述电力试验变压器本体外部在局放传感器安装位置处设有传感器屏蔽罩。可通过连接外部设备接收局放传感器测得的信号，而外接铜杆外部包有绝缘层，保证局放传感器测得的信号不被电力试验变压器本体所吸收。

进一步，所述电力试验变压器本体的侧面均设有试验变压器预留安装口。

本实用新型的有益效果：通过外部调节手段直接控制变压器局放故障的产生、消失以及加重，准确模拟电力变压器各类局放故障，避免故障模拟过程中更换故障模型的繁琐，同时方便在升压过程中调节控制各类故障的产生时间以及强度，准确而又高效。通过对该变压器故障模拟实验装置的升压，采用不同种类的局放故障检测手段以及其它常规检测手段对其进行检测，同步收集不同种类的局放故障在不同检测手段下的变化特征数据，提高对局放故障特征的认知判断能力，并为今后设备绝缘老化诊断提供大量的试验数据。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图。

图2是本实用新型的后视结构示意图。

图3是本实用新型的左视结构示意图。

图4是本实用新型的右视结构示意图。

图5是本实用新型的局放故障模型调节装置的结构示意图。

图6是本实用新型的各局放模型的结构示意图。

图7是本实用新型的局放传感器的安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

参见图1-4，一种变压器故障模拟实验装置，包括电力试验变压器本体，所述电力试验变压器本体内部设置有铁芯、线圈、屏蔽层以及其它必须部件；高压套管2放置于电力试验变压器本体1顶部，通过导线连接电力试验变压器本体1的高压线圈部分；多个局放故障模型调节装置3(含局放故障模型)可自由上下调节，放置于电力试验变压器本体1的顶部，与高压套管2保持一定的安全距离；内置特高频局放传感器4共计4组，分别放置于电力试验变压器本体1的正面与背面；内置超声波局放传感器5共计4组，分别放置于电力试验变压器本体1的正面与背面；铁芯接地套管6、夹件接地套管7、屏蔽层接地套管8设置在电力试验变压器本体1的正面，并通过导线分别与电力试验变压器本体1内的铁芯、夹件、屏蔽层相连接。电力试验变压器本体的正面还设有接地用的接地套管9、放油阀10。电力试验变压器本体的背面设有电压输入端11、电压测量端12、高压尾13。电力试验变压器本体的侧面均设有试验变压器预留安装口14。

参见图5,每个局放故障模型调节装置均包括一可旋转手柄31、一局放模型32，所述局放模型32安装在电力试验变压器本体1内部并与控制其工作模式的可旋转手柄31连接，所述可旋转手柄31设在电力试验变压器本体1的外部。本实用新型通过外部调节手段直接控制局放故障的产生、消失以及加重，准确模拟电力变压器各类局放故障，避免故障模拟过程中更换故障模型的繁琐，同时方便在升压过程中调节控制各类故障的产生时间以及强度，准确而又高效。所述局放模型包括颗粒放电模型、气隙放电模型、悬浮放电模型、尖端放电模型、高压尖端放电模型。每个局放故障模型的结构均有所区别，其会产生的放电种类也不相同，每个局放模型的结构图6所示，其中图6a是颗粒放电模型的结构示意图，铜棒321的底部连接有一玻璃管322；图6b是气隙放电模型的结构示意图，铜棒321上连接有气隙棒323；图6c是悬浮放电模型的结构示意图，铜棒321上连接有绝缘棒324；图6d是尖端放电模型的结构示意图，在铜棒321的底部设有尖端结构；图6e是高压尖端放电模型的结构示意图，由上部的铜棒321和下部的金属尖端325组成，并且在外部设有绝缘材料326。

参见图7，各局放传感器18的外接铜杆15与电力试验变压器本体1之间设有绝缘层16，并且所述电力试验变压器本体1外部在局放传感器安装位置处设有传感器屏蔽罩17。可通过连接外部设备接收局放传感器测得的信号，而外接铜杆15外部包有绝缘层16，保证局放传感器测得的信号不被电力试验变压器本体1所吸收。

当需要变压器局放故障模拟时，首先对电力试验变压器本体1进行接线，将铁芯接地套管6、夹件接地套管7、屏蔽层接地套管8、接地套管9通过导线进行可靠接地，根据所需局放故障类型通过上下移动的方式调节局放故障模型调节装置3(含局放故障模型)，然后对电压输入端11进行加压，在高压套管2处将产生高压。

当以上步骤完成以后，将会根据局放故障模型调节装置3(含局放故障模型)的调节情况，产生所需要的局放故障信号，包括特高频信号、超声波信号、高频信号、脉冲电流信号以及其它各类不同种类的信号。本装置升压后，可通过脉冲电流局放测试仪的检测阻抗从高压套管2的末屏处采集脉冲电流信号；可通过内置特高频局放传感器4对特高频信号进行检测，通过内置超声波局放传感器5对超声波信号进行检测，通过将外置高频局放传感器分别放置于铁芯接地套管6、夹件接地套管7、屏蔽层接地套管8以及接地套管9处，用于检测变压器不同部位的高频局放信号。此外也可以通过将外置超声波局放传感器放置于电力试验变压器本体1的箱体外部对超声波局放信号进行检测。

本实用新型准确而高效地实现了电力变压器内部模拟故障的产生、消失以及加重；实现模拟不同故障在不同电压下的变化特性以及对变压器绝缘性能的影响，保证其故障模拟的全面性与有效性；试验过程中，可同步采用各类带电局放检测手段对局放故障进行检测，对比不同检测手段以及装置内外部所测试得到的不同故障图谱，可建立相应故障检测图谱库，为今后局放故障分析及判断提供数据支持。本实用新型可根据所需电压等级设计成10kV～500kV电压等级的变压器模拟实验装置。