一种变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置的制作方法

[0001]
本发明涉及变压器内部放电故障的模拟实验领域，具体为一种变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置。


背景技术：

[0002]
变压器是电力系统的主要电气设备，其运行可靠性对电力系统的安全运行有重要的影响，在生产、安装及运行等过程中其绝缘结构可能会被破坏，导致变压器内部产生局部放电现象甚至击穿。一旦发生故障将导致相关区域大面积、长时间的停电，将会造成严重的经济损失，甚至危害国家安全及个人生命财产。大型电力变压器多为油浸式结构，其主要绝缘介质为绝缘油和绝缘纸，绝缘油主要起变压器内部绝缘与散热作用，绝缘纸主要发挥绝缘与支撑作用，这两者是保证变压器安全运行的重要因素。
[0003]
引起变压器内部故障的原因有很多，其中由于绝缘缺陷引起的变压器内部放电故障比较常见。目前，针对变压器局部放电故障的检测方法有很多，其中，对于变压器内部局部放电产生的可听声信号的研究有着重要意义，通过对变压器运行时产生的声音信号进行检测分析和处理，来判断变压器是否发生局部放电故障。其中，变压器局部放电故障点产生的放电声音信号会通过绝缘油和层层的绝缘纸向外传播，而绝缘油的特性和绝缘纸的层数等因素会影响放电声音信号在变压器中的传播路径和传播特性，当然变压器整体发出的声音也会受到影响而发生改变，因此需要研究不同的放电声音信号在绝缘油和绝缘纸的影响下的传播特性和传播规律。而现实的变压器很难进行模拟实验来得到所需数据，所以设计本实验装置来模拟不同电极放电，并模拟放电声信号在绝缘油和绝缘纸中的传播特性。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置，有效的解决了现有试验设备无法模拟不同的放电声音信号在绝缘油和绝缘纸的影响下的传播特性和传播规律的问题，本装置通过在油箱内设置绝缘纸安装架和电极支架，能够模拟变压器绝缘油和绝缘纸对放电声音信号向外传播过程中的影响，从而得到放电声音信号从声源传到变压器外侧的传播特性和传播规律。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：
[0006]
一种变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置，包括油箱1，其特征在于：所述油箱1内放置有绝缘纸安装架2，绝缘纸逐层圈放于绝缘纸安装架2之间，在绝缘纸安装架2内居中放置有电极支架3，两个电极头4分别从电极支架3的上下两端伸入电极支架3。
[0007]
所述绝缘纸安装架2包括绝缘纸上架201、绝缘纸下架202和绝缘纸支架203，绝缘纸上架201和绝缘纸下架202通过绝缘纸支架203呈上下结构固定。
[0008]
所述绝缘纸上架201和绝缘纸下架202相对面上设置有对应的环形绝缘纸槽204，用于放置绝缘纸。
[0009]
所述电极支架3包括电极上架301、电极下架302和电极支架303，电极上架301和电
极下架302通过电极支架303呈上下结构安装。
[0010]
所述电极下架302可活动的安装于电极支架303上。
[0011]
本发明的有益效果为：研究变压器故障放电声音信号在绝缘油和绝缘纸影响下的传播特性，有利于找到改进变压器内部绝缘性能的方法，减少变压器放电故障对设备的损害，维持电力系统的安全平稳运行。而利用实际变压器来进行此模拟实验并不现实，所以本模拟实验装置解决了实际变压器实验困难的问题，模拟了不同电极放电声信号在绝缘油和绝缘纸中的传播特性。本装置整体结构直观明了，各部分可以灵活拆卸和安装，操作方便，省时省力。绝缘纸上架和下架、电极上架和下架之间的高度能够灵活调节，可以很好的改变实验过程中的变量，例如绝缘纸层数和上下电极间隙等，从而得到相对丰富的实验数据。得到放电声信号在绝缘油和绝缘纸中的传播特性后，可以建立此传播特性的仿真模型，在仿真中改变实验变量来验证实际实验结果，为变压器放电故障声信号的研究提供新的方法和思路。本领域技术人员可以参考本实验装置的设计方法和实验思路，对其研究的有关变压器放电故障或声音传播特性的实验进行辅助。
附图说明
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图1是本发明结构示意图；
[0013]
图2是绝缘纸安装架和电极支架安装结构示意图；
[0014]
图3是绝缘纸下架结构示意图；
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图4是绝缘纸上架结构示意图；
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图5是电极支架结构示意图；
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图6是利用模拟装置试验原理图；
[0018]
图中所示：油箱1、绝缘纸安装架2、绝缘纸上架201、绝缘纸下架202、绝缘纸支架203、绝缘纸槽204、电极支架3、电极上架301、电极下架302、电极支架303、电极头4。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：
[0020]
如图1～5所示的一种变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置，旨在提供一种试验用，可方便检测变压器放电声信号的传播特性的模拟实验装置。该实验装置以油箱1为载体，试验时，油箱1内部充满绝缘油，在油箱1内放置绝缘纸安装架2和电极支架3，具体结构如下所述。
[0021]
如图2,3和图4所示，绝缘纸安装架2包括绝缘纸上架201、绝缘纸下架202和绝缘纸支架203，绝缘纸上架201和绝缘纸下架202通过绝缘纸支架203呈上下结构固定。在绝缘纸上架201和绝缘纸下架202相对面上设置有对应的环形绝缘纸槽204，用于放置绝缘纸。绝缘纸呈筒状逐层安装于绝缘纸槽204内，形成若干层筒状结构。
[0022]
如图2所示，电极支架3安装于绝缘纸安装架2的居中位置，在将绝缘纸安装后，若干层绝缘纸的居中位置即为电极支架3的位置。电极支架3结构如图5所示，包括电极上架301、电极下架302和电极支架303，电极上架301和电极下架302通过电极支架303呈上下结构安装。同时电极下架302可活动的安装于电极支架303上，通过调整电极下架302的位置，实现电极上架301和电极下架302之间距离的调整，进而模拟不同参数下的放电类型，产生
不同类型的放电声音信号。
[0023]
具体实验原理如图6所示，油箱1外部设置加压模块，加压模块包含控制箱、变压器、保护电阻、分压器。控制箱用于隔离市电与试验放电电路，控制加在模拟电极两侧的电压级，控制箱输入端接市电电源，输出端与变压器输入端连接；变压器用于将输入电压升压，获得足够高的输出电压实现击穿放电，变压器输入端与控制箱输出端连接，变压器的输出端与保护电阻的输入端相连；保护电阻起着限流保护的作用，输出端与分压器输入端连接；分压器输出端连接油箱中的模拟电极。
[0024]
油箱1用于模拟变压器本体，材质是铁质材料，其内部盛满变压器油，里面放置电极支架3和绝缘纸安装架2。
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电极支架3用于安装电极头4，电极头4其中包括针-板电极、棒-板电极和球-板电极等不同的上下电极组合，电极头上端部与分压器输出端连接，下端部通过油箱底部接地。为了加大上下电极之间间隙的绝缘程度，提高可以加压的电压等级，上下电极之间放置一片绝缘纸来增大绝缘强度。
[0026]
绝缘纸安装架2用来模拟不同层数的绝缘纸对放电声信号传播特性的影响，电极支架3固定在绝缘纸安装架2内部，共同配合模拟放电声信号在变压器油和不同层数绝缘纸因素的影响下的传播特性。
[0027]
在进行模拟实验过程中，电极头固定在电极支架3中，给油箱中的电极头4加压使其发生一种特定类型的放电。首先，不加任何绝缘纸筒进行放电实验并采集声音，然后，依次添加绝缘纸筒的层数，每添加一层便在变压器外侧记录采集一次声音，最后，将采集到的不同情况下的声音进行分析处理，总结出声源到油箱外侧的声音传播特性和绝缘纸对放电声信号传播的影响规律。改变不同电极结构，采集不同放电信号在不同层数绝缘纸下的声信号，并分析规律。
[0028]
声音采集模块包含声音传感器、录音设备等。声音传感器放置于箱体外部，用于检测模拟放电电极在放电时产生的声信号，声音传感器输出端与录音设备输入端连接；录音设备与声音传感器输出端相连接，将采集到的声信号进行保存。后期对采集到的声音信号进行分析，得出不同层数绝缘纸对放电声信号传播的影响，得到放电声信号的传播特性和规律，建立声源点到采集点的声音传播模型，得到声源点到采集点的简单传递函数。
[0029]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0030]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。