一种可视化的内部缺陷及故障验证试验变压器的制作方法

本发明属于电力变压器，具体涉及一种可视化的内部缺陷及故障验证试验变压器。

背景技术：

1、电力变压器作为电网系统中的主设备，具有价值高且数量庞大、分布面广，故障停运会给电网用户带来巨大的经济损失，变压器内部短路故障可能会导致电网系统安全风险。大量故障案例表明现有变压器安全保护体系还不够完善，没有认清缺陷演变至故障全过程的物理特征规律，相关特征参量确立及感知困难，难以形成从缺陷到故障的全链条保护。随着电网系统容量的快速增长，变压器电压等级的升高导致容量越来越大，从而变压器故障时导致的损失也越来越大。加快推进认识和掌握变压器故障暂态过程，尤其是内部物理场的变化规律，对提前隔离故障、避免变压器烧损和故障扩大化具有重要意义。现有保护机制对变压器内部故障暂态过程尤其是内部物理场的变化规律认识不足，利用的信息较为单一，仅为端口电气量、油流涌动和油中产气的问题，不能满足准确掌握内部故障及外部扰动下变压器多物理场驱动及耦合机制和准确刻画暂态激励下各参量动态变化过程的分析方法和仿真模型的要求。因此，亟需开展电力变压器内部故障缺陷相关特征参量确立及感知方面的技术研究。

2、在开展电力变压器内部故障缺陷相关特征参量确立、感知、以及为反应内部严重缺陷或早期轻微故障的变压器保护技术研究中，存在设置各类内部故障缺陷困难、内部缺陷发展过程不易观察、反应内部严重缺陷或早期轻微故障的变压器保护性能无法验证的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的发明目的是提供一种可视化的内部缺陷及故障验证试验变压器。

2、技术方案：本发明所述的一种可视化的内部缺陷及故障验证试验变压器，包括模拟变压器本体、局部放电模型和传感器组；

3、所述的模拟变压器本体的油箱侧壁开设若干手孔观察窗，油箱内设置用于模拟变压器故障或缺陷的局部放电模型；所述的传感器组用于采集局部放电模型作用时变压器故障或缺陷的发展过程数据。

4、优选的，油箱与用于调整油箱内温度的冷却装置连接。

5、优选的，局部放电模型为高压引线首线夹杂质故障、均压球尖刺故障、地电位尖端油隙放电故障、引线尖刺故障、受潮纸板爬电故障、固定气泡放电故障、压接板处悬浮故障、气泡注入故障、铁芯极间放电故障、静电环悬浮放电故障、油流驱动、饼间放电故障、极间短路故障中的一种或多种。

6、优选的，局部放电模型通过可拆卸装置安装在目标位置。

7、优选的，传感器组包括超声波传感器、漏磁传感器、高频ct、光纤温度传感器、超声流速传感器、压力传感器、维萨拉传感器、特高频传感器中的至少一种。

8、优选的，传感器组包括设置在放电相和健全相的上下侧在油箱长轴面和短轴面投影处的用于测量脉冲电流的特高频传感器。

9、优选的，传感器组包括设置在瓦斯继电器和a相升高座周围的用于测量氢气、微水和温度的维萨拉传感器。

10、优选的，传感器组包括分别设置在线圈高度1/4、1/2、3/4处的用于测量变压器内部磁场分布的多组漏磁传感器。

11、优选的，传感器组包括分别设置在瓦斯连接管道与外部连接处两侧的超声流速传感器，两组超声流速传感器在管道内串联设置，所述的超声流速传感器用于测量管道内介质流速。

12、优选的，传感器组包括用于测量油箱内油压的压力传感器，设置在油箱顶部的压力传感器分别设置在ab相中间和bc相中间；设置在油箱长轴面的压力传感器分别设置在ab相辐向中间和轴向中轴线上以及bc相辐向中间和轴向中轴线上；设置在油箱短轴面的压力传感器分别设置在绕组轴向的上下侧。

13、优选的，超声波传感器均匀分布在油箱两侧长轴面和两侧短轴面，数量可根据油箱大小和具体需求确定，超声波传感器用于测量油箱内局部放电。

14、优选的，光纤温度传感器设置在油箱a相端箱壁，通过光纤贯通盘安装法兰安装，光纤温度传感器用于测量绕组、铁心多点接地故障处温度。

15、优选的，高频ct设置在高压侧、中压侧和低压侧的现有套管ct处。

16、优选的，局部放电模型中，通过a相手孔将金属颗粒固定在a相首线导线夹处，并用白布带包扎模拟高压引线首端线夹杂质故障。

17、通过b相手孔将金属尖刺用绝缘带固定在b相套管均压球表面模拟均压球尖刺故障。

18、通过在c相首线正对处设置升高座，使螺钉通过升高座底部螺纹孔进入油箱内部，调节螺钉旋入油箱内部长度来调节c相首线与金属尖端的距离，模拟地电位尖端油隙放电故障。

19、通过在高压侧b相与o相首线的绝缘位置，布置金属尖刺垂直于套管朝观察窗，模拟引线尖刺故障。

20、通过a相手孔将受潮纸板用绝缘绳固定于a相套管均压球下端周围，模拟受潮纸板爬电故障。

21、通过使用空胶囊固定在b相引线的首端、b相调压线圈和高压线圈之间，模拟固定气泡放电故障。

22、通过a相箱盖处手孔，将金属物件用绝缘带固定于手孔盖板下表面，模拟压接板处悬浮故障。

23、通过在a相芯柱下方、ab相间靠近铁轭下方、a相线圈围屏表面下方分别设置气体输入口，在油箱内部由不同管径的绝缘管道引至试验所需位置，模拟气泡注入故障。

24、通过b相铁芯柱正上方设置的手孔，分别从铁芯两末极引出铁芯极间电位线，通过手孔调节电位引线间距，模拟极间放电故障。也可在箱盖下表面设置用于固定潮湿纸板的固定螺栓，将一根极间引出线放置于纸板上用于模拟铁芯极间放电故障。

25、采用顶部静电环作为悬浮导体，b相静电环和b高压绕组分别引出接线端；需要模拟静电环虚浮放电时，解开引出线的绝缘，将b相首线与b相静电环通过引出线连接并加包绝缘，模拟静电环悬浮放电故障。

26、在下节油箱事故放油阀处设置作为充气接口的球阀，通过注入干燥空气来实现油的循环，模拟油流驱动。

27、采用两个绝缘纸板夹住中间绝缘纸板，其中中间绝缘纸板放置一定量的金属杂质，做成垫块，代替部分中间绝缘纸板，模拟饼间放电故障。

28、通过开关处手孔人为短接开关来实现开关的极间短路，模拟匝间短路故障。

29、优选的，模拟变压器本体包括器身，铁芯、低压绕组、中压绕组、高压绕组、调压绕组、散热装置、油枕、整流器、有载分接开关、高压套管、中压套管、低压套管，其中，铁芯、低压绕组、中压绕组、高压绕组和调压绕组由内向外布置。

30、优选的，冷却装置包括油泵、散热片以及循环油管，散热片通过循环油管与油箱连接，油泵为冷却介质循环提供动力。

31、有益效果：该种试验变压器可观察和调节内部故障缺陷程度，为掌握变压器内部故障暂态过程尤其是内部物理场的变化规律提供了可观察内部情况的试验平台，也为开展反应内部严重缺陷或早期轻微故障的变压器保护性能检测提供了试验平台。

32、进一步的，该种试验变压器与电力变压器结构上基本相同，结合不同故障缺陷的设置模拟方法，在完全模拟大型电力变压器各种内部缺陷故障的同时，通过包含多种类传感器的传感器组，能够实现各类缺陷从发展到击穿全过程数据采集，能够清晰地还原其故障发展过程。另外，大量手孔观察窗的设置能够满足试验观测需求的同时，还能够极大程度缩短布置缺陷故障和恢复缺陷的周期和难度。