[發明專利]一種變壓器套管加速熱老化的實驗方法

有效

• 申請號: 201910347089.1
• 申請日: 2019-04-27
• 公開（公告）號: CN110045247B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 周利軍;李會澤;代祿喻;郎光婭;蔡君懿;張傳輝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發明公開了一種變壓器套管加速熱老化的實驗方法，首先搭建實驗系統，然后通過實驗系統獲得變壓器套管導桿內徑、外徑和長度等特征參量，并根據通過套管導桿材料獲取其相關材料參數，通過環境溫度與變壓器套管老化模型計算得到加速熱老化所需的電流大小，利用電流熱效應對變壓器套管進行加速熱老化，該實驗方法有效提高了變壓器套管加速熱老化的效率及效果。

技術領域

本發明屬于變壓器套管加速熱老化工藝領域，具體涉及一種變壓器套管加速熱老化的實驗方法。

背景技術

油浸式套管是大型變壓器的主要附件，是變壓器內部與外部電網連接的唯一通道。套管在運行過程中，長期處于電場、熱場和磁場的復雜環境中，其絕緣紙逐漸發生老化，絕緣性能降低，導致電力變壓器發生故障，為電力系統的安全穩定運行帶來隱患。

套管實際運行中，導桿流經大電流，因電流熱效應產生大量熱，其最內層絕緣紙包繞在導桿上導致溫度最高，而外層絕緣紙熱量向外散導致內外層溫度分布不均勻。然而當前對套管油紙絕緣進行加速熱老化時，常采用老化箱對套管整體進行加速熱老化，不能模擬套管在實際工況下不均勻老化的運行狀態，導致對套管的絕緣狀態評估帶來偏差，為了更好的模擬套管在實際工況下的熱老化過程，急需一種模擬工況下變壓器套管加速熱老化的實驗方法。

發明內容

為了能夠對變壓器套管進行加速熱老化，本發明提供了一種變壓器套管加速熱老化的實驗方法，包含以下步驟：

第一步：搭建實驗平臺

搭建變壓器套管加速熱老化的實驗平臺，包括終端機(1)、溫度傳感器(8)、直流電流源(2)、套管導桿(3)、絕緣油(4)、絕緣紙(5)、接地裝置(6)、第一支架(7a)、第二支架(7b)、套管外絕緣(9)和電阻測試儀(10)，溫度傳感器(8)測試套管導桿(3)加速熱老化前所處的環境溫度，并將溫度數據上傳至終端機(1)，終端機(1)可控制直流電流源(2)輸出指定大小的電流至套管導桿(3)，利用電流熱效應加熱套管導桿(3)，電阻測試儀(10)連接在套管導桿(3)兩端，可測試套管導桿(3)的電阻值，絕緣紙(5)纏繞在套管導桿(3)上，絕緣紙(5)外充滿絕緣油(4)浸漬，套管外絕緣(9)固定在第一支架(7a)和第二支架(7b)上；

第二步：在變壓器套管加速熱老化前，測試套管導桿(3)的內徑R₁，單位為m，外徑R₂，單位為m，總長度L，單位為m，并根據套管導桿(3)的材料得到其密度ρ，單位為kg/m³，則套管導桿(3)的外表面積S及質量M為：

S＝2πR₂L (1)

式中，外表面積S，單位為m²，質量M，單位為kg；

第三步：開啟電阻測試儀(10)，測試套管導桿(3)的電阻值R，單位為Ω，并將測試數據上傳至終端機(1)，套管導桿(3)的電阻值R測試完成后，關閉電阻測試儀(10)；

第四步：通過溫度傳感器(8)記錄套管導桿(3)老化前環境溫度T₀，單位為K，并將溫度數據上傳至終端機(1)，并設定加速老化溫度T，單位為K，則單位時間內套管導桿(3)通過絕緣紙(5)的熱量為：

式中，λ為絕緣紙導熱系數，單位為W/(m·K)，熱量Φ，單位為W，l為絕緣紙(5)厚度，單位為m；

第五步：建立套管加速熱老化模型，計算直流電流源(2)應輸出的電流值I：

式中，電流值I，單位為A，c為套管導桿(3)的比熱容，單位為J/(kg·K)，是與其材料有關的常數，時間t，單位為s，是套管導桿(3)的加速熱老化時間；