一种变压器复合局部放电源模拟装置的制作方法

本发明涉及变压器缺陷模拟领域，尤其是涉及一种变压器复合局部放电源模拟装置。

背景技术：

目前110kv及以上等级的大型电力变压器主要采用油纸绝缘结构，绝缘故障常常起源于局部放电造成的油纸绝缘劣化及老化。局部放电是指绝缘结构中由于电场分布不均匀，局部电场过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或击穿现象。它可能产生在固体绝缘孔隙中、液体绝缘气泡中或不同介质特性的绝缘层间的气隙中。局部放电逐渐发展，通过对其周围绝缘介质不断侵蚀，最终导致整个绝缘系统的失效，所以局部放电是造成绝缘劣化的主要原因。同时它也是绝缘劣化的总要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和击穿过程密切相关，能有效地反映变压器内部绝缘的故障，尤其对突发性故障的早期发现比介质损耗测量、油中气体含量分析等方法更有效。因此对局部放电进行有效的检测、在绝缘劣化的早期就能及时发现缺陷，这对于变压器的安全稳定运行具有重要意义。目前，电力行业关于变压器的放电检测试验主要围绕如何发现其内部绝缘缺陷，主要手段有出厂耐压试验、现场交接试验、带电检测或在线监测。运行经验总结表明：其内部绝缘缺陷类型主要有高电位或地电位毛刺放电的尖端缺陷、绝缘纸板内部放电缺陷和绝缘件在油中的沿面放电缺陷，也有极少量的螺栓松动悬浮放电缺陷。为了更好地掌握更重缺陷放电在不同检测方法(脉冲电流法、超声波法、特高频法等)下的信号表征特性，通常研究人员会制作局部放电源模拟装置，在高电压试验系统下产生相应的局部放电信号；每个局部放电模拟装置技能仅能产生一种缺陷类型的局部放电信号，这使得在研究时需要反复拆卸和再次连接安装不同类型的缺陷放电模拟装置用以产生不同类型缺陷放电的局部放电信号，给研究带来了极大不便及安全隐患。

中国发明专利公开号cn105823969a中公开了一种变压器局部放电缺陷模拟装置，包括电源模块、局部放电缺陷模拟单元、模拟器、变压器和检测单元，实现了变压器局部放电缺陷的模拟，但是该发明依然是单一的局部放电缺陷模拟装置，不能实现多个放电缺陷的组合模拟。

本发明力图从实际应用出发，克服现有局部放电源模拟装置相互独立使用存在的缺点，提出一种变压器局部放电源模拟装置，即使用模块化结构设计，将油纸尖端缺陷、油纸内部放电缺陷、油纸沿面放电缺陷集成在一起，设计成一体化的具备可以调节的并可以产生单个缺陷放电、两两缺陷放电组合或者三个缺陷同时放电的局部放电源模拟装置，从而形成一种变压器复合局部放电源模拟装置。其具有简单、实用、方便安装调试、可实现多个局部放电源的组合、能够克服原有缺陷模型反复拆卸和安装连接问题等优点。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变压器复合局部放电源模拟装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变压器复合局部放电源模拟装置，包括金属上盖板、变压器绝缘油、接地模块和金属下盖板、高压导杆、注放油孔封堵螺栓、有机玻璃筒、油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块；

所述金属上盖板和金属下盖板分别与有机玻璃筒固定连接，形成用于容置变压器绝缘油的封闭空间；所述高压导杆和注放油孔封堵螺栓分别与金属上盖板固定连接；所述接地模块与金属下盖板固定连接；所述油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块的两端均分别与金属上盖板和金属下盖板固定连接；

所述油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块可实现单个缺陷放电模拟或组合缺陷放电模拟。

优选地，所述的油纸缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块均包括调节金属杆、有机玻璃绝缘筒、高压电极、绝缘纸板、低压电极；所述调节金属杆与高压电极活动连接；所述高压电极与有机玻璃绝缘筒固定连接；所述有机玻璃绝缘筒与金属上盖板固定连接；所述低压电极与金属下盖板固定连接；所述调节金属杆以电气连接的方式与金属上盖板活动连接。

优选地，所述的高压电极包括油纸尖端缺陷放电高压电极、油纸内部气隙缺陷放电高压电极和油纸沿面缺陷放电高压电极；所述的绝缘纸板包括油纸尖端缺陷绝缘纸板、油纸内部气隙缺陷绝缘试品和油纸沿面缺陷绝缘纸板；所述的油纸尖端缺陷绝缘纸板与油纸尖端缺陷放电模块中的低压电极相连；所述的油纸内部气隙缺陷绝缘试品一端与油纸内部气隙缺陷放电高压电极相连，另一端与油纸内部气隙缺陷放电模块中的低压电极相连；所述的油纸沿面缺陷绝缘纸板一端与油纸沿面缺陷放电高压电极相连，另一端与油纸沿面缺陷放电模块中的低压电极相连。

优选地，所述的油纸内部气隙缺陷绝缘试品为三层变压器绝缘纸板结构。

优选地，所述三层变压器绝缘纸板具相同的材料和尺寸参数；所述的三层变压器绝缘纸板的中间层纸板中心开孔，用于形成气隙。

优选地，所述的调节金属杆可单个、两两或三个同时与金属上盖板进行电气连接。

优选地，所述的金属上盖板上在调节金属杆对应的位置设有孔，用于实现调节金属杆与金属上盖板之间电气连接的连接与断开。

优选地，所述的有机玻璃绝缘筒通过螺纹与金属上盖板固定连接后加涂环氧树脂胶水；所述的有机玻璃筒通过螺纹分别与金属上盖板和金属下盖板固定连接后加涂环氧树脂胶水。

优选地，所述的油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块或油纸沿面缺陷放电模块可替换为油纸悬浮缺陷放电模块。

优选地，所述的固定连接可通过螺纹实现。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、实用性强：本发明可以实现单个缺陷放电、两两缺陷放电组合或者三个缺陷同时放电的局部放电源模拟，克服了原有缺陷模型反复拆卸和安装连接的问题，实用性更强。

二、方便安装调试：本发明中的模块之间均通过螺纹固定，各个模块均可进行反复拆卸和安装，对设备的安装调试更加方便。

三、结构简单：本发明在密闭空间中使用变压器绝缘油来模拟变压器内部实际绝缘系统工况，不需要在真实的变压器内进行局部放电源的模拟，结构简单，容易实现。

四、成本低：本发明采用模块化加工技术，将能够统一参数的模块加工成统一尺寸，以提高加工效率并降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明中油纸尖端缺陷放电模块的调节金属杆与金属上盖板断开电气连接的结构示意图

图3为本发明中油纸内部气隙缺陷放电模块的调节金属杆与金属上盖板断开电气连接的结构示意图

图4为本发明中油纸沿面缺陷放电模块的调节金属杆与金属上盖板断开电气连接的结构示意图

图5为本发明中模拟装置的装配流程图

图中标号所示：

1、金属上盖板，2、调节金属杆3、有机玻璃绝缘筒，401、油纸尖端缺陷放电高压电极，402、油纸内部气隙缺陷放电高压电极，403、油纸沿面缺陷放电高压电极，501、油纸尖端缺陷绝缘纸板，502、油纸内部气隙缺陷绝缘试品，503、油纸沿面缺陷绝缘纸板，6、低压电极，7、高压导杆，8、注放油孔封堵螺栓，9、变压器绝缘油，10、有机玻璃筒，11、接地模块，12、金属下盖板。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种变压器复合局部放电源模拟装置，即使用模块化结构设计，讲油纸尖端缺陷、油纸内部放电缺陷、油纸沿面放电缺陷集成在一起，设计成一体化的可以调节的局部放电源模拟装置，本发明中的装置可以实现单个缺陷放电、两两缺陷放电组合或者三个缺陷同时放电。

如图1所示，一种变压器复合局部放电源模拟装置，包括金属上盖板1、变压器绝缘油9、接地模块11和金属下盖板12、高压导杆7、注放油孔封堵螺栓8、有机玻璃筒10、油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块；所述金属上盖板1和金属下盖板12分别与有机玻璃筒10固定连接，形成用于容置变压器绝缘油9的封闭空间；所述高压导杆7和注放油孔封堵螺栓8分别与金属上盖板1固定连接；所述接地模块11与金属下盖板12固定连接；所述油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块的两端均分别与金属上盖板1和金属下盖板12固定连接；

所述油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块可实现单个缺陷放电模拟或组合缺陷放电模拟。

所述的油纸缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块和油纸沿面缺陷放电模块均包括调节金属杆2、有机玻璃绝缘筒3、高压电极、绝缘纸板、低压电极6；所述调节金属杆2与高压电极活动连接；所述高压电极与有机玻璃绝缘筒3固定连接；所述有机玻璃绝缘筒3与金属上盖板1固定连接；所述低压电极6与金属下盖板12固定连接；所述调节金属杆2以电气连接的方式与金属上盖板1活动连接。

所述的高压电极包括油纸尖端缺陷放电高压电极401、油纸内部气隙缺陷放电高压电极402和油纸沿面缺陷放电高压电极403；所述的绝缘纸板包括油纸尖端缺陷绝缘纸板501、油纸内部气隙缺陷绝缘试品502和油纸沿面缺陷绝缘纸板503；所述的油纸尖端缺陷绝缘纸板501与油纸尖端缺陷放电模块中的低压电极6相连；所述的油纸内部气隙缺陷绝缘试品502一端与油纸内部气隙缺陷放电高压电极402相连，另一端与油纸内部气隙缺陷放电模块中的低压电极6相连；所述的油纸沿面缺陷绝缘纸板503一端与油纸沿面缺陷放电高压电极403相连，另一端与油纸沿面缺陷放电模块中的低压电极6相连。

上述固定连接方式可以通过螺纹实现，通过螺纹固定连接时，各个模块均可进行反复拆卸和安装，对设备的安装调试更加方便。

油纸内部气隙缺陷绝缘试品502为三层变压器绝缘纸板结构；所述三层变压器绝缘纸板具相同的材料和尺寸参数；所述的三层变压器绝缘纸板的中间层纸板中心开孔，用于形成气隙。

金属上盖板1上在调节金属杆2对应的位置设有孔，用于实现调节金属杆2与金属上盖板1之间电气连接的连接与断开。如图2、图3、图4所示，调节金属杆2可单个、两两或三个同时与金属上盖板1进行电气连接，进而实现单个缺陷放电、两两缺陷放电或三个缺陷同时放电的模拟。

有机玻璃绝缘筒3通过螺纹与金属上盖板1固定连接后加涂环氧树脂胶水；所述的有机玻璃筒通过螺纹分别与金属上盖板1和金属下盖板12固定连接后加涂环氧树脂胶水。通过加涂环氧树脂胶水，增加了装置的密封性能。

油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块或油纸沿面缺陷放电模块可替换为油纸悬浮缺陷放电模块，可以再实现各个缺陷件的单独或组合放电模拟。

如图5所示，本发明中模拟装置的装配流程具体包括以下步骤：

步骤1：根据设计参数选用金属材料(铝、铜或不锈钢)、有机玻璃筒、环氧树脂绝缘材料；

步骤2，基于模块化加工技术，加工3个缺陷模块的调节金属杆、有机玻璃绝缘筒、高压电极、绝缘试品、低压电极等模块；

步骤3，选配装置金属上盖板上注放油孔封堵螺栓；

步骤4，通过螺纹固定连接各模块，有机玻璃筒除通过螺纹固定连接外加涂环氧树脂胶水以形成密闭容器；

步骤5，通过注放油孔注入变压器绝缘油，螺栓封堵后，调节各缺陷放电模块的金属杆，决定该模块是否参与高电压下的放电试验。

涉及部件的材料和尺寸参数具体为：

(1)尖端缺陷放电模块各部件主要参数

调节金属杆，铜材料，外螺纹φ12mm，长度10cm；

有机玻璃绝缘筒长度15cm、内螺纹内径φ20mm、外径30mm；

尖端缺陷放电高压电极，铜材料，外螺纹外径φ20mm长度15cm，内螺纹内径φ12mm长度12cm；

变压器绝缘纸板φ50mm，厚度3mm；

尖端缺陷放电低压电极，铜材料，端部φ40mm、厚度10mm，支撑φ20mm、长度5cm。

(2)内部缺陷放电模块各部件主要参数

调节金属杆，铜材料，外螺纹φ12mm，长度10cm；

有机玻璃绝缘筒长度15cm、内螺纹内径φ20mm、外径30mm；

内部缺陷放电高压电极，铜材料，外螺纹外径φ20mm长度15cm，内螺纹内径φ12mm长度12cm，头部φ40mm、厚度10mm；

油纸内部气隙缺陷放电绝缘试品，3层变压器绝缘纸板，均为φ50mm，厚度3mm，中间层纸板中心开孔φ8mm；

内部缺陷放电低压电极，铜材料，φ40mm、厚度10mm，支撑φ20mm、长度5cm。

(3)沿面缺陷放电模块各部件主要参数

调节金属杆，铜材料，外螺纹φ12mm，长度10cm；

有机玻璃绝缘筒长度15cm、内螺纹内径φ20mm、外径30mm；

沿面缺陷放电高压电极，铜材料，外螺纹外径φ20mm长度15cm，内螺纹内径φ12mm长度12cm；

变压器绝缘纸板φ30mm，厚度3mm；

沿面缺陷放电低压电极，铜材料，φ40mm、厚度10mm，支撑φ20mm、长度5cm。

(4)其它模块

金属上盖板上注放油孔封堵螺栓，m8×20mm。

本发明具有以下创新点：

一、本发明将油纸尖端缺陷、油纸内部放电缺陷、油纸沿面放电缺陷集成在一起，设计成一体化的具备可以调节的并可以产生单个缺陷放电、两两缺陷放电组合或者三个缺陷同时放电的局部放电源模拟装置，从而形成一种变压器复合局部放电源模拟装置。

二、本发明将能够统一参数的部件按照统一的材料和尺寸参数加工，提高了加工效率并降低了成本。

三、本发明中的油纸尖端缺陷放电模块、油纸内部气隙缺陷放电模块或油纸沿面缺点放电模块都可以替换为其他类型的缺陷放电模块，比如油纸悬浮放电模块等，这样就使得本发明的使用范围更加广泛。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。