[發明專利]一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法

在審

• 申請號: 202011297042.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112505515A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李文鵬;王遠東;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）人: 國網內蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/16
• 分類號: G01R31/16;G01R31/12
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發明涉及一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，在現有變壓器油紙絕緣特性測試方法中，對低溫條件下擊穿特性是沒有考慮到電極溫度變化的，這與變壓器實際工況不相符。本發明中對變壓器電極進行改造，創新地在擊穿電極上安裝加熱絲或者采用循環加熱油的方式，達到溫度梯度控制的目的。相比傳統低溫條件下變壓器擊穿特性測試方法，在電極溫度可控的條件下，對不同含水率和油紙比例的油紙絕緣樣本進行工頻擊穿試驗，得到不同電極溫度下的油紙絕緣溫度分布數據和工頻擊穿電壓數據，并對試驗取得的擊穿電壓數據進行機理解釋，從而為變壓器在低溫環境下的改善措施提供理論支持。

技術領域

本發明屬于電氣領域，尤其屬于一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法。

背景技術

目前大型變壓器的主絕緣結構復雜，影響因素較多，為簡化分析，多采用單層油和紙板的典型油紙絕緣結構。雖然大型變壓器的主絕緣為筒式結構，但由于其曲率半徑較大，在小范圍內與平板電極更為接近，且考慮到實驗室制作模型的條件與高壓設備電壓等級等因素，國內研究機構多采用平板電極結構試驗模型來研究交直流疊加電壓作用下的油紙復合絕緣擊穿特性。目前大型變壓器仍采用油紙復合絕緣結構，其絕緣性能不僅和超高電壓下的電場分布有關，同時還與含水率和溫度等運行條件密切相關。溫度和水分是影響絕緣材料電導和極化的重要因素，而針對油紙絕緣介電特性研究大多集中在常溫與高溫，低溫下相關研究較少。目前國內外對油紙絕緣在低溫下的擊穿特性的研究均集中于等溫條件下的電氣參數和擊穿電壓測量，并且對試驗結果的機理分析大都停留在應用經典的等效電路模型和雜質小橋擊穿理論解釋的階段。然而，實際變壓器在低溫條件下冷啟動時，線圈和鐵心由于銅損和鐵損產生的溫升會使油紙絕緣中微水甚至絕緣油處于溫度梯度下，尤其在線圈于絕緣的界面上可能會發生凍融現象。在低溫條件下考慮線圈發熱的油紙絕緣擊穿特性試驗研究目前國內外均未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種提出電極加熱方法，分別測試變壓器油和油紙絕緣在-50℃～20℃范圍內的相對介電常數、介質損耗因數、電阻率、工頻擊穿場強、擊穿電壓等絕緣特性，掌握變壓器油和油紙絕緣的絕緣特性在低溫下的基本介電特性的低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，。進而，在電極溫度可控的條件下對油紙絕緣中的溫度分布和擊穿電壓進行測量，比較等溫和溫度梯度下的油紙絕緣擊穿電壓，為擊穿機理的解釋和改善措施的提出提供依據，以克服現有技術的不足。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種低溫條件下變壓器絕緣特性測試方法，所述測試方法包括以下步驟：

(1)通過在油紙絕緣低溫試驗系統中，對電極設置加熱測溫裝置，達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，電極浸沒在實驗油杯中，加熱元件和測溫元件通過導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部，減少對絕緣擊穿實驗的干擾；

(3)對高壓電極進行升溫采用循環供給加熱油的方式，高壓電極內部為中空，加熱油在電極內部循環，有效減少加熱元件對實驗的影響；

(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進行測試，研究溫度對變壓器油及油浸紙板電導率、相對介電常數、介質損耗因數、電導率等絕緣特性的影響規律；

(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，研究溫度對油、紙、油紙復合擊穿特性的影響規律，比較等溫和溫度梯度下的油紙絕緣擊穿電壓，為擊穿機理的解釋和改善措施的提出提供依據。

本發明的有益效果是：在現有變壓器油紙絕緣特性測試方法中，對低溫條件下擊穿特性是沒有考慮到電極溫度變化的，本發明創新的考慮了電極溫度對絕緣特性的影響，更加符合變壓器絕緣實際工況，通過對變壓器電極進行-50℃～20℃范圍內梯度加熱，對油紙絕緣中的溫度分布和擊穿電壓進行測量，根據均溫條件下與溫度梯度分布條件下的油紙絕緣擊穿試驗進行對比，可以對變壓器在低溫環境下的改善措施提供理論支持。

附圖說明