获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置

1.本发明涉及一种获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置，属于电力设备绝缘状态检测技术领域。


背景技术：

2.电力变压器是输变电系统的关键设备，提高电力变压器的安全可靠性，是电力工业的重要内容。由于油浸式变压器具有节能低噪、可靠性高、容量大等诸多优点，目前投运的变压器大部分均为油浸式变压器，其绝缘系统由绝缘油和绝缘纸组成。在变压器运行过程中，绝缘纸和绝缘油受温度、氧气等因素影响会逐渐老化，虽然在定期大修时能够更换变压器油，但由于绝缘纸更换较为困难且成本极高，因此变压器绝缘纸总是无法更换。绝缘纸成为油纸绝缘系统的薄弱点，使得变压器使用寿命主要取决于绝缘纸的老化程度。油浸式变压器中绝缘纸的老化程度，随变压器运行时间增加而增加，绝缘纸的老化程度会影响到变压器运行的可靠性，因此需对变压器的绝缘纸老化状态进行实时检测评估。
3.现行的变压器绝缘纸绝缘状态在线评估技术主要是通过抽检变压器油中的各种化学标志物(糠醛、甲醇、碳氧化物等有机气体化合物)的浓度来评估绝缘纸的运行状态。油中的化学标志物是变压器绝缘纸老化降解的副产物，这类化学标志物在变压器油中的浓度易受油温、油中含水率等因素影响，进而导致评估结果不准确。
4.变压器的主要发热源为绕组，在绕组附近油温较高，而离绕组较远地方的油温较低。高温油的密度较低，低温油密度较高，会在箱体内形成油流循环的效果，而油中的化学标志物由于油流和温度的双重作用，导致变压器箱内的化学特征量的浓度分布较为复杂且不均一。通常变压器用于抽油检查的出油口位于变压器箱体的下部，由于温度和油流的影响，从该处抽检的油样中化学标志物的含量与其他位置(如近绕组处、变压器上部等出油口的位置)不一样，有时甚至差异较大，影响评估结果。
5.因而，由于变压器内油流和温差的影响，变压器抽油口处的油中化学标志物含量与其他位置差异较大，需要一套温度场非均匀分布且具备油流功能的实验装置。


技术实现要素：

6.本发明目的是为了解决现有变压器内油样受油流和温差的影响，不同位置处的化学标志物含量差异较大，进而导致对绝缘纸绝缘状态评估不准的问题，提供了一种获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置。
7.本发明提出的获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置，它包括油箱、变压器油加热模块和模拟循环模块；
8.所述油箱顶部开有多个取油口，取油探针通过取油口取样检测化学标志物含量；
9.所述变压器油加热模块包括三路温控单元，三路温控单元分别设置在油箱的高位区、中位区和低位区，三路温控单元的电能输入端分别连接第一220v交流电源的电能输出端，控制单元通过继电器控制第一220v交流电源的通断；
10.所述模拟循环模块包括螺旋搅拌子、驱动电机、可控流速泵和油液管道；
11.螺旋搅拌子安装在油箱的内侧壁上，螺旋搅拌子的旋转轴连接驱动电机的传动轴，油箱的底部和顶部分别开有引流口，引流口之间连接有油液管道，油液管道的通路上安装有可控流速泵。
12.优选的，设置在高位区的温控单元包括第一加热棒、第一温度传感器和第一lcd显示屏；
13.第一加热棒的电能输入端连接第一220v交流电源的第一电能输出端，第一温度传感器实时采集高位区的油液温度，将高位区油液温度信号传输至控制单元，控制单元将高位区油液温度信号传输至第一lcd显示屏进行显示；
14.设置在中位区的温控单元包括第二加热棒、第二温度传感器和第二lcd显示屏；
15.第二加热棒的电能输入端连接第一220v交流电源的第二电能输出端，第二温度传感器实时采集中位区的油液温度，将中位区油液温度信号传输至控制单元，控制单元将中位区油液温度信号传输至第二lcd显示屏进行显示；
16.设置在低位区的温控单元包括第三加热棒、第三温度传感器和第三lcd显示屏；
17.第三加热棒的电能输入端连接第一220v交流电源的第三电能输出端，第三温度传感器实时采集低位区的油液温度，将低位区油液温度信号传输至控制单元，控制单元将低位区油液温度信号传输至第三lcd显示屏进行显示。
18.优选的，所述第一220v交流电源上加装有三个旋转旋钮和滑动变阻器，通过旋转旋钮调节滑动变阻器的阻值，不同滑动变阻器的阻值对应不同大小的电流，不同大小的电流分别控制三路温控单元，实现三路温控单元分别独立控温。
19.优选的，在模拟变压器工作过程时，第一加热棒通过旋转旋钮的控制将油箱内高位区的温度提高至过热点，第二加热棒通过旋转旋钮的控制将油箱内中位区的温度提高至高温运行温度，第三加热棒通过旋转旋钮的控制将油箱内低位区的温度提高至正常运行温度。
20.优选的，所述变压器油加热模块还包括放置架，放置架包括三层置物架，三层置物架分别位于油箱的高位区、中位区和低位区，每层置物架上设置有四个槽位，四个槽位内放置两个加热棒和两个温度传感器，放置架底端设置有万向轮。
21.优选的，所述模拟循环模块还包括第二220v交流电源，第二220v交流电源的第一电能输出端连接驱动电机的电能输入端，第二220v交流电源的第二电能输出端连接可控流速泵的电能输入端。
22.优选的，所述取油口包括三个。
23.优选的，它还包括+5v电源，+5v电源用于为控制单元提供电能。
24.本发明的优点：本发明提出的获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置，一方面采用加热装置和温度检测系统能够实时监测油箱内的温度，进而可以根据实时温度调整加热装置，实现油箱温度分布差异性的模拟；一方面采用驱动电机、螺旋搅拌子和可控流速泵实现调节箱内油流速度的模拟；实现了对油箱通过发热而引起的自循环进行模拟，并可以通过温度调控系统调节各个层流的温度。通过抽检不同位区的变压器油，获得变压器内不同位区的油中化学标志物含量变化趋势规律，为修正现有的油纸评估理论提供实验依据。
附图说明
25.图1是本发明所述获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置的结构示意图；
26.图2是本发明所述变压器油加热模块的结构示意图。
具体实施方式
27.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
30.实施例1：
31.下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述获取变压器内不同位置油中化学标志物含量的模拟装置，它包括油箱16、变压器油加热模块和模拟循环模块；
32.所述油箱16顶部开有多个取油口19，取油探针22通过取油口19取样检测化学标志物含量；
33.所述变压器油加热模块包括三路温控单元，三路温控单元分别设置在油箱16的高位区、中位区和低位区，三路温控单元的电能输入端分别连接第一220v交流电源5的电能输出端，控制单元1通过继电器21控制第一220v交流电源5的通断；
34.所述模拟循环模块包括螺旋搅拌子15、驱动电机14、可控流速泵7和油液管道6；
35.螺旋搅拌子15安装在油箱16的内侧壁上，螺旋搅拌子15的旋转轴连接驱动电机14的传动轴，油箱16的底部和顶部分别开有引流口，引流口之间连接有油液管道6，油液管道6的通路上安装有可控流速泵7。
36.进一步的，设置在高位区的温控单元包括第一加热棒11、第一温度传感器8和第一lcd显示屏2；
37.第一加热棒11的电能输入端连接第一220v交流电源5的第一电能输出端，第一温度传感器8实时采集高位区的油液温度，将高位区油液温度信号传输至控制单元1，控制单元1将高位区油液温度信号传输至第一lcd显示屏2进行显示；
38.设置在中位区的温控单元包括第二加热棒12、第二温度传感器9和第二lcd显示屏3；
39.第二加热棒12的电能输入端连接第一220v交流电源5的第二电能输出端，第二温度传感器9实时采集中位区的油液温度，将中位区油液温度信号传输至控制单元1，控制单元1将中位区油液温度信号传输至第二lcd显示屏3进行显示；
40.设置在低位区的温控单元包括第三加热棒13、第三温度传感器10和第三lcd显示屏4；
41.第三加热棒13的电能输入端连接第一220v交流电源5的第三电能输出端，第三温度传感器10实时采集低位区的油液温度，将低位区油液温度信号传输至控制单元1，控制单
元1将低位区油液温度信号传输至第三lcd显示屏4进行显示。
42.再进一步的，所述第一220v交流电源5上加装有三个旋转旋钮和滑动变阻器，通过旋转旋钮调节滑动变阻器的阻值，不同滑动变阻器的阻值对应不同大小的电流，不同大小的电流分别控制三路温控单元，实现三路温控单元分别独立控温。
43.本实施方式中，三路温控单元通过三个旋转旋钮分别进行独立可加热和控温，能够模拟不同情况的温度场分布。
44.再进一步的，在模拟变压器工作过程时，第一加热棒11通过旋转旋钮的控制将油箱16内高位区的温度提高至过热点，第二加热棒12通过旋转旋钮的控制将油箱16内中位区的温度提高至高温运行温度，第三加热棒13通过旋转旋钮的控制将油箱16内低位区的温度提高至正常运行温度。
45.再进一步的，所述变压器油加热模块还包括放置架20，放置架20包括三层置物架，三层置物架分别位于油箱16的高位区、中位区和低位区，每层置物架上设置有四个槽位，四个槽位内放置两个加热棒和两个温度传感器，放置架20底端设置有万向轮。
46.本实施方式中，放置架20底端设置有万向轮，使得放置架20可以在xoy面上移动，能够模拟在箱体内不同位置加热，对整个油箱内部化学标志物分布的影响趋势。。
47.再进一步的，所述模拟循环模块还包括第二220v交流电源18，第二220v交流电源18的第一电能输出端连接驱动电机14的电能输入端，第二220v交流电源18的第二电能输出端连接可控流速泵7的电能输入端。
48.本实施方式中，所述第二220v交流电源18给驱动电机14供电，驱动电机14旋转带动螺旋搅拌子15转动，对变压器油中发热引起的自循环进行动能模拟。
49.本实施方式中，所述第二220v交流电源18给可控流速泵7供电，引导变压器油在油液管道6内流动。
50.再进一步的，所述取油口19包括三个。
51.再进一步的，它还包括+5v电源17，+5v电源17用于为控制单元1提供电能。
52.本发明中，将驱动电机14、可控流速泵7通入220v交流电，使得驱动电机14开始旋转，可控流速泵7开始运转，通过油液管道6将油样循环起来，对于各个层流之间变压器油的自循环流动进行实际的模拟。油液管道6采用亚克力材料制成，由于亚克力材料具有透光性，能够在外侧观察到管道内部的油样流动情况。可控流速泵7可以根据实际情况调整流速的大小，流速调整范围为1.5l/min～2l/min。
53.本发明中，将第一加热棒11、第二加热棒12和第三加热棒13通入220v交流电，使三个加热棒开始工作。将控制单元通入+5v直流电。第一220v交流电源5上加装的旋转旋钮通过调整滑动变阻器的阻值，对三个加热棒的加热温度进行调整。油箱16中各个层流的温度可以通过第一温度传感器8、第二温度传感器9和第三温度传感器10进行实时监测，通过控制单元将实时温度显示在第一lcd显示屏2、第二lcd显示屏3和第三lcd显示屏4上，当温度达到实验要求时进行温度保持。
54.本发明中，在保持一定时间之后，将取油探针22伸入取油口19中取油，探针可以进入不同的深度，满足了垂直方向上的取样需求；取油可以从三个取油口19分别取到不同位置的油样，这满足了水平方向上的取样需求。进行完一次实验后可以将装置放置架20更换位置，使得升温的位置发生改变，进行对比模拟试验。将各个位置上的温度进行记录，并将
在该温度区域内的变压器油含有的化学标志物含量检测出来，进行数据处理，从而推算出不同温度场或温度场分布不均匀对化学标志物的评估模型，为修正现有的油纸评估理论提供实验基础。
55.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。