一种燃弧的引力和油流等效试验装置及方法与流程

1.本发明涉及换流变压器检测技术领域，具体涉及一种燃弧的引力和油流等效试验装置及方法。


背景技术：

2.高压直流输电技术具有远距离、大容量等输电优势，今年来在我国西电东送中得到广泛应用，也逐渐成为中国的名片，并在巴西、巴基斯坦等国外主导高压直流输电技术。对西部大量的可再生能力、清洁能源输出有着重要的意义，随着国家双碳目标的提出，采用直流进行新型并网，继续输送西部清洁能源给东部经济发达区域，具有重要的战略意义。
3.然而，近年来由于高压输电技术中的换流变压器具有容量大、技术难度高等特点，国内外的运行业绩比较少且经验匮乏，运行中暴露出内部故障引起的设备损坏，甚至发展成重大电气设备的火灾。
4.在变压器火灾中，分接开关故障占到其原因的10％，如果电弧能量相对较低，分接开关中的电弧故障在大多数情况下会导致防爆膜破裂或减压装置动作。如果在火灾升级之前通过保护迅速清除故障，那么它可能不会发展成为大的火灾，所以通过模拟故障时对其压力、油流量的动作特性，对于分接开关保护装置的选择有重要意义，大幅度降低换流变故障引起的电气设备火灾事件。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本发明提供一种燃弧的引力和油流等效试验装置及方法，可以模拟变压器或分接开关内部电弧故障时油分解产生压力突变、油涌动特性，具有模拟不同能量下内部压力变化，具有快速响应的压力、变压器流量测量功能。可以避免采用电弧燃爆法进行内部压力和油流模拟带来的爆炸危险、成本高、冲击电网安全稳定等严重问题，为变压器或分接开关的压力释放阀、气体继电器等保护装置进行配置提供低成本、高可靠性与等效性高的方案。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种燃弧的引力和油流等效试验装置，其包括：
8.分接开关，其腔体内注满变压器油且所述分接开关上安装有压力传感器；
9.储气罐，其与所述分接开关连通且其连通的管道上设有流量调节阀及电磁阀，所述电磁阀用于控制通往所述分接开关的气体的通断，所述流量调节阀用于控制通往所述分接开关的气体流量；以及，
10.废油罐，其与所述分接开关连通且其连通的管道上设有流量计，所述流量计用于测量所述分接开关通往所述废油罐的油流量，其中，
11.通过所述流量调节阀的开启幅度来控制气体流量，以模拟所述分接开关故障时导致的内部压力变化，以此来模拟其瞬时压力变化或者匀速压力变化。
12.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验装置，进一步的，所述废油罐上设有用于
测量油位的传感器，所述储气罐上设有用于测量压力的传感器。
13.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验装置，进一步的，还包括监测与控制平台，所述监测与控制平台分别与所述测量油位的传感器、所述测量压力的传感器、所述压力传感器、所述流量调节阀、所述电磁阀和所述流量计控制信号连接。
14.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验装置，进一步的，所述流量计为涡街流量计。
15.一种燃弧的引力和油流等效试验方法，其利用如上所述的等效试验装置进行，包括以下步骤：
16.步骤1：将监测与控制平台与测量油位的传感器、测量压力的传感器、压力传感器、流量调节阀、电磁阀和流量计分别采用通讯方式连接；
17.步骤2：设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
18.y＝3*x/60
19.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s；
20.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
21.重复上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值；
22.步骤3：100kj内部放电能量的模拟，其中设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
23.y＝3.4*(x/30)3，
24.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
25.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
26.重复步骤3的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值；
27.步骤4：1mj内部放电能量的模拟，设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
28.y＝3.8
(x/60)
/0.3，
29.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
30.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
31.重复步骤4的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值
32.步骤5：5mj内部放电能量的模拟，设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
33.y＝532*(x/60)5，
34.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
35.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
36.重复步骤5的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值。
37.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验方法，进一步的，试验判据包括：所述步骤1中的通讯和数据传输正常工作。
38.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验方法，进一步的，试验判据包括：所述步骤二的静态压力下，油流速度的平均值＜0.1m/s，压力值的平均值＜170kpa。
39.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验方法，进一步的，试验判据包括：所述步骤
三的100kj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜0.5m/s，压力值的平均值＜370kpa。
40.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验方法，进一步的，试验判据包括：所述步骤四的1mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜3.6m/s，压力值的平均值＜670kpa。
41.如上所述的燃弧的引力和油流等效试验方法，进一步的，试验判据包括：所述步骤五的5mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜7.5m/s，压力值的平均值＜1500kpa。
42.本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
43.1、本发明的装置结构简单，成本低。
44.2、本发明无需变压器本体即可对其保护配置进行研究，操作简单。
45.3、本发明可通过控制气体压力的变化模拟变压器或分接开关内部燃弧爆炸的故障情况，可有效验证防止变压器燃爆配套装置运行的可靠性与实际的效果。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
47.图1为发明实施例中的燃弧的引力和油流等效试验装置的结构示意图。
具体实施方式
48.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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
49.实施例：
50.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
51.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。
52.参见图1，本发明提供一种燃弧的引力和油流等效试验装置及方法，可以模拟变压器或分接开关内部电弧故障时油分解产生压力突变、油涌动特性，具有模拟不同能量下内部压力变化，具有快速响应的压力、变压器流量测量功能。可以避免采用电弧燃爆法进行内
部压力和油流模拟带来的爆炸危险、成本高、冲击电网安全稳定等严重问题，为变压器或分接开关的压力释放阀、气体继电器等保护装置进行配置提供低成本、高可靠性与等效性高的方案。
53.一种燃弧的引力和油流等效试验装置，可以模拟变压器分接开关内部电弧故障时产生压力突变，具有快速响应的压力和变压器流量测量功能。分接开关腔体内注满变压器油，一个储气罐与分接开关腔体用无缝管连接，同时管路安装流量调节阀及电磁阀，储气罐充气后电磁阀控制通往分接开关腔体的气体，流量调节阀控制气体流量。同时在分接开关上端安装压力传感器，用来测量分接开关内部压力变化。分接开关出油口用无缝管连接到废油罐，该管路上安装涡街流量计，用来测量油流量。该装置通过流量调节阀的开启幅度控制气体流量来模拟分接开关故障时导致的内部压力变化，以此方法来模拟其瞬时压力变化或者匀速压力变化，记录压力和油流量数据。同时，管路安装流量调节阀及电磁阀用来控制气体流量，在分接开关上安装压力传感器测量并记录压力，在分接开关出油口安装涡街流量计测量油流量。
54.具体的，整套装置由储气罐(采用上海申江压力容器有限公司sus304型号)、电磁阀(余姚市金泰仪表有限公司2w-/2w-b系列电磁阀)、调节阀(上海巨良阀门的zjhm精小型气动薄膜套筒调节阀)、压力释放阀(郑州兆峰机械设备有限公司508压力释放阀保护灰库不受压力破坏的库顶用压力兆峰机械)、分接开关(上海华明电力设备制造有限公司油中熄弧cm oltc)、流量计(科威勒(中国)自动化有限公司fr55涡轮流量计)、废油罐(采用上海申江压力容器有限公司q345r型号)，压力检测(flukerpm4压力检测仪)，油位检测(乐清市扬修电器厂yzf2型油位表)、监测与控制平台(浪潮(inspur)nf8480m5机架式服务器)以及有线(深圳市赛格电子rs-485数据线)、无线(wifi、红外、5g)通信组成。
55.一种燃弧的引力和油流等效试验方法，其利用如上所述的等效试验装置进行，包括以下步骤：
56.步骤1：将监测与控制平台与测量油位的传感器、测量压力的传感器、压力传感器、流量调节阀、电磁阀和流量计分别采用通讯方式连接；
57.步骤2：设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
58.y＝3*x/60
59.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s；
60.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
61.重复上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值；
62.步骤3：100kj内部放电能量的模拟，其中设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
63.y＝3.4*(x/30)3，
64.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
65.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
66.重复步骤3的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值；
67.步骤4：1mj内部放电能量的模拟，设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
68.y＝3.8
(x/60)
/0.3，
69.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
70.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
71.重复步骤4的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值
72.步骤5：5mj内部放电能量的模拟，设置静态压力模拟曲线，加载函数如下：
73.y＝532*(x/60)5，
74.式中，y为调节阀输出压力，x为时间，时间范围为0～30s,
75.测量流量计的数值除以30，获得内部油流速度；读取x＝30s时，压力传感器的数值；
76.重复步骤5的上述步骤10次，计算油流速度和压力值的平均值。
77.作为验证以上方法的试验判据，具体包括：
78.1、步骤1中的通讯和数据传输正常工作。
79.2、步骤二的静态压力下，油流速度的平均值＜0.1m/s，压力值的平均值＜170kpa。
80.3、步骤三的100kj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜0.5m/s，压力值的平均值＜370kpa。
81.4、步骤四的1mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜3.6m/s，压力值的平均值＜670kpa。
82.5、步骤五的5mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值＜7.5m/s，压力值的平均值＜1500kpa。
83.作为本案例中测量的数值分别为：
84.试验判据：
85.1、步骤1中的通讯和数据传输正常工作。
86.2、步骤二的静态压力下，油流速度的平均值0.05m/s，压力值的平均值130kpa。
87.3、步骤三的100kj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值0.4m/s，压力值的平均值350kpa。
88.4、步骤四的1mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值3.1m/s，压力值的平均值620kpa。
89.5、步骤五的5mj内部放电能量的模拟，油流速度的平均值6.9m/s，压力值的平均值1412kpa。
90.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
91.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。