[發(fā)明專利]一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011297042.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112505515A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文鵬;王遠(yuǎn)東;王永光;毛勒爾;劉海波;張杰;冷歐陽;宮世民;趙彬;王帆;呂品;羅子秋;江翼
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司;國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R31/16
• 分類號: G01R31/16;G01R31/12
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

1.一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，其特征在于：所述測試方法包括以下步驟：

(1)通過在油紙絕緣低溫試驗(yàn)系統(tǒng)中，對電極設(shè)置加熱測溫裝置，達(dá)到電極溫度可控的目的；

(2)擊穿電極選用平板電極或者球帽電極，電極浸沒在實(shí)驗(yàn)油杯中，加熱元件和測溫元件通過導(dǎo)熱硅脂或者其他材料粘附在擊穿電極末端或者粘附在高壓電極內(nèi)部，減少對絕緣擊穿實(shí)驗(yàn)的干擾；

(3)對高壓電極進(jìn)行升溫采用循環(huán)供給加熱油的方式，高壓電極內(nèi)部為中空，加熱油在電極內(nèi)部循環(huán)，有效減少加熱元件對實(shí)驗(yàn)的影響；

(4)在均溫條件下和溫度梯度分布條件下對油紙絕緣介電參數(shù)進(jìn)行測試，研究溫度對變壓器油及油浸紙板電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率等絕緣特性的影響規(guī)律；

(5)開展均溫條件下與溫度梯度分布條件下的油紙絕緣擊穿試驗(yàn)，研究溫度對油、紙、油紙復(fù)合擊穿特性的影響規(guī)律，比較等溫和溫度梯度下的油紙絕緣擊穿電壓，為擊穿機(jī)理的解釋和改善措施的提出提供依據(jù)。

2.如權(quán)利要求1所述的低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，其特征在于：所述測試方法具體包括以下步驟：

(1)采用平板電極結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硌芯孔儔浩饔图垙?fù)合絕緣擊穿特性，所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檩S對稱圓盤結(jié)構(gòu)，所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕舷码姌O直徑為40mm，上、下電極高度分別為20mm和25mm，浸油紙板厚度和油隙寬度分別為1mm和1.5mm；

(2)擊穿電極選用平板電極，電極浸沒在實(shí)驗(yàn)油杯中，加熱元件和測溫元件通過導(dǎo)熱硅脂或者其他材料粘附在擊穿電極末端，對電極的溫度進(jìn)行調(diào)控；

(3)低溫試驗(yàn)系統(tǒng)由交直流疊加高壓電源、低溫試驗(yàn)箱、穿墻套管、擊穿電極組成，為實(shí)現(xiàn)對試樣溫度的準(zhǔn)確控制，在試驗(yàn)過程中將兩套裝有試樣及電極系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)油杯同時(shí)放入低溫試驗(yàn)箱，一套用于進(jìn)行低溫下電擊穿試驗(yàn)，另一套作為溫度對照組；

(4)高低溫試驗(yàn)箱選用高電壓高低溫試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱工作室尺寸控溫范圍-50℃～100℃，控制精度±1℃，機(jī)身最高試驗(yàn)電壓可達(dá)100kV，采用125kV穿墻套管；

(5)油浸紙板相對介電常數(shù)通過寬頻介電譜儀進(jìn)行測量，測量頻率及溫度范圍分別為10^-1～10⁷Hz及-50℃～20℃；

(6)在均溫條件下的油紙絕緣介電參數(shù)進(jìn)行測試，試驗(yàn)前，電極上的加熱絲為斷電狀態(tài)，先將低溫試驗(yàn)箱中的溫度調(diào)整至-50℃，利用低溫試驗(yàn)箱控制均溫環(huán)境從-50℃至20℃變化，在每個(gè)溫度測量點(diǎn)進(jìn)行測試試驗(yàn)時(shí)，須待溫度穩(wěn)定在該溫度點(diǎn)30min后，開始施加交流電壓并且在極化10min后接入皮安表測量電流穩(wěn)定值，外施電場為5kV/mm；

(7)進(jìn)行-50℃～20℃范圍內(nèi)溫度梯度分布條件下的油浸紙板溫度分布測試試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，對電極上的加熱絲進(jìn)行持續(xù)通電加熱，實(shí)時(shí)測量變壓器油和油紙絕緣的溫度梯度分布，以及相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率等絕緣特性，直到變壓器油或油紙絕緣中的測量溫度達(dá)到20℃；

(8)利用測得的電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)等介電特性，建立多組電極加熱過程中不同時(shí)刻的溫度梯度分布下的油紙絕緣有限元分析模型，利用有限元研究低溫下電極加熱油紙絕緣擊穿特性。

3.如權(quán)利要求1所述的低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，其特征在于：

(1)采用平板電極結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硌芯孔儔浩饔图垙?fù)合絕緣擊穿特性，所述平板電極結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母邏弘姌O直徑為25mm，高度為25mm，接地電極直徑為75mm，高度為15mm，浸油紙板厚度和油隙寬度分別為1mm和1.5mm。

(2)高壓電極和接地電極都選用平板電極，電極浸沒在實(shí)驗(yàn)油杯中，加熱元件安裝在電極內(nèi)部，對電極的溫度進(jìn)行調(diào)控，電極中間為浸油紙板和絕緣油；

(3)低溫試驗(yàn)系統(tǒng)由交直流疊加高壓電源、低溫試驗(yàn)箱、穿墻套管、擊穿電極組成，為實(shí)現(xiàn)對試樣溫度的準(zhǔn)確控制，在試驗(yàn)過程中將兩套裝有試樣及電極系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)油杯同時(shí)放入低溫試驗(yàn)箱，一套用于進(jìn)行低溫下電擊穿試驗(yàn)，另一套作為溫度對照組；

(4)高低溫試驗(yàn)箱選用高電壓高低溫試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱工作室尺寸控溫范圍-50℃～100℃，控制精度±1℃，機(jī)身最高試驗(yàn)電壓可達(dá)100kV，采用125kV穿墻套管；

(5)油浸紙板相對介電常數(shù)通過寬頻介電譜儀進(jìn)行測量，測量頻率及溫度范圍分別為10^-1～10⁷Hz及-50℃～20℃；

(6)在均溫條件下的油紙絕緣介電參數(shù)進(jìn)行測試，試驗(yàn)前，電極上的加熱絲為斷電狀態(tài)，先將低溫試驗(yàn)箱中的溫度調(diào)整至-50℃，利用低溫試驗(yàn)箱控制均溫環(huán)境從-50℃至20℃變化，在每個(gè)溫度測量點(diǎn)進(jìn)行測試試驗(yàn)時(shí)，須待溫度穩(wěn)定在該溫度點(diǎn)30min后，開始施加交流電壓并且在極化10min后接入皮安表測量電流穩(wěn)定值，外施電場為5kV/mm；

(7)進(jìn)行-50℃～20℃范圍內(nèi)溫度梯度分布條件下的油浸紙板溫度分布測試試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，對電極上的加熱絲進(jìn)行持續(xù)通電加熱，實(shí)時(shí)測量變壓器油和油紙絕緣的溫度梯度分布，以及相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、電導(dǎo)率等絕緣特性，直到變壓器油或油紙絕緣中的測量溫度達(dá)到20℃；

(8)利用測得的電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)等介電特性，建立多組電極加熱過程中不同時(shí)刻的溫度梯度分布下的油紙絕緣有限元分析模型，利用有限元研究低溫下電極加熱油紙絕緣擊穿特性。