变压器套管热致气泡模拟产生装置及起始温度测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了变压器套管热致气泡模拟产生装置及起始温度测量方法，变压器套管热致气泡模拟产生装置包括温度控制与测量装置，保护套，加热装置，温度传感器和电子放大镜，加热装置和温度传感器设置在保护套中，加热装置通过控制线和温度控制与测量装置连接，温度传感器的信号线与温度控制与测量装置连接，保护套上开设有观察窗。通过将具有较高热响应速度的加热装置布置在实验腔体内壁，当加热装置工作时可以较好的模拟实际变压器套管处所处环境温度，并产生气泡，本发明专利技术通过加热的方式产生气泡，这与实际变压器套管在变压器中产生气泡的原因类似，可以用于模拟实际变压器中变压器套管的状况。

Simulation device and initial temperature measurement method of transformer bushing thermally induced bubble

【技术实现步骤摘要】
变压器套管热致气泡模拟产生装置及起始温度测量方法
本专利技术属于变压器内绝缘
，具体涉及变压器套管热致气泡模拟产生装置及起始温度测量方法。
技术介绍
对运行年限较久的油浸式变压器而言，其内部固体绝缘受潮情况往往更为严重，气体体积分数也更高。油浸式变压器负荷增加后，绕组内部及周围的温度会升高，促使水分和气体分子在油-纸间迁移并再次分布；在一定的条件下，套管油纸绝缘中会形成大量气泡。已有研究发现，油浸纸绝缘在较高温度下可析出大量气泡。在油流、电场力和浮力的作用下，进入油道中的气泡具有复杂的形态演变和运动规律。理论分析和事故调查结果均表明，处于高场强区域(例如变压器套管)的气泡可造成油纸绝缘的局部放电，从而危害变压器绝缘，甚至造成绝缘击穿。目前，对于研究变压器内部微气泡的研究，主要采用的是鼓泡法，鼓泡法是研究无相变时气泡行为的一种方法，即在被试验对象的底部安装一个气针或开一个气孔进行鼓泡，如采用微型注射器注入气泡的方式，这种方式只能开展针对气泡在某一种力下的运动学分析，不能模拟实际变压器中的状况，具有很大的局限性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种模拟实际变压器套管油纸绝缘中气泡产生装置及其制作方法，采用本专利技术装置对于开展关于在实际变压器套管周围气泡研究具有很大的帮助。为达到上述目的，本专利技术变压器套管热致气泡模拟产生装置，包括温度控制与测量装置，保护套，加热装置和温度传感器，保护套用于放置被测试对象电容套管芯子，保护套包括保护套侧壁、固定在保护套侧壁上端的盖板，以及固定在侧壁下端的保护套底座，加热装置和温度传感器设置在保护套中，加热装置通过控制线和温度控制与测量装置连接，温度传感器的信号线与温度控制与测量装置连接，保护套上开设有观察窗。进一步的，加热装置包括两个对称设置的伴热带。进一步的，伴热带距离玻璃保护套内壁10mm，总长大于保护套高度的3/4且小于保护套高度。进一步的，保护套采用有机玻璃制成。进一步的，控制线和信号线穿过盖板伸出保护套外，盖板与控制线，以及盖板与信号线连接处用铝箔胶带密封。进一步的，温度控制与测量装置为厦门宇电AI-208型温度控制器。进一步的，观察窗外设置有用于采集图像的电子放大镜。一种变压器套管热致气泡起始温度测量方法，包括以下步骤：步骤1：制作实验样品——电容套管芯子，对变压器油进行祛气和干燥处理；步骤2：在电容套管芯子上安装温度传感器并向外引出信号线，然后将电容套管芯子竖直放置于保护套的底座上，将电容套管芯子置于有保护套的轴心位置，上下两端与保护套固定；步骤3：将加热装置安装在保护套内部；步骤4：将温度传感器的信号线以及加热装置的控制线从保护套的盖板引出并与温度控制与测量装置连接；步骤5：在保护套内注入步骤1处理后的变压器油，使变压器油没过油纸绝缘，保护套的盖板；采用温度控制与测量装置结合加热装置在不同的温升速率下对变压器油进行加热，直至气泡产生，观察气泡，并记录不同加热功率下气泡出现的起始温度；步骤6：另取不同含水量或不同气体溶解量的电容套管芯子，替换步骤1中的电容套管芯子，重复进行步骤1至步骤5，以得到不同含水量或气体溶解量条件下气泡出现的起始温度。进一步的，步骤5中，注入变压器油后，将标准尺寸物件置于充有变压器油的保护套中，进行图像尺寸标定。进一步的，步骤5中，通过温度控制与测量装置的加热功率计算温升速率vT：其中，T0为目标温度，t80为温度达到0.8T0的时间，t20为温度达到0.2T0的时间。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：本专利技术通过将具有较高热响应速度的加热装置布置在实验腔体内壁，当加热装置工作时可以较好的模拟实际变压器套管处所处环境温度，并产生气泡，本专利技术通过加热的方式产生气泡，这与实际变压器套管在变压器中的气泡产生原因类似，可以用于模拟实际变压器中变压器套管的状况。进一步的，并且采用两个伴热带对电容芯子全方位加热，使得电容芯子受热比较均匀。进一步的，采用具备曲线拟合功能的AI人工智能调节算法的温度控制器能获得光滑平顺的曲线控制效果，对实验腔内温度有更好的掌控，同时抗干扰性能也符合电磁兼容(EMC)的要求，可以通过控制加热功率以获得不同的温升速率，进而观察不同的温升速率，对产生气泡产生的影响。采用测量精度较高的Pt100型贴片式温度传感器，实时采集样品温度，与温度控制器相互配合。进一步的，由于要测量不同水分含量和气体溶解量下对气泡生成的影响时，要制备不同水分含量的套管，空气中的水分进入会导致含水量改变，所以控制线和信号线穿过盖板伸出保护套外，所述盖板与控制线，以及盖板与信号线连接处用铝箔胶带密封。防止空气中的水蒸气进入。进一步的，将高清电子放大镜末端接入计算机的图像采集系统，可以通过电子放大镜清晰观察油纸绝缘产生的气泡，一种变压器套管热致气泡模起始温度测量方法，变压器套管中关于气泡的研究内容集中在温升速度，油纸绝缘中的含水量和气体溶解量等因素对产生气泡的起始温度的影响，而且发现上述因素对气泡的起始温度影响较大且有规律可循。本专利技术利用伴热带放置于变压器油中，通过油中热传导加热套管电容芯子来产生气泡，为后续对变压器套管内气泡的局部放电特性研究做好准备。进一步的，为了能够准确的记录气泡尺寸，在试验进行前，将标准尺寸物件置于充满绝缘油的有机玻璃腔体中，进行图像尺寸标定。附图说明图1是本专利技术微气泡产生装置制作方法的工艺流程图；图2是本专利技术装置的平面图；图3是加热时间t与温升ΔT关系图。附图中：1、电容套管芯子，2、保护套，3、观察窗，4、温度传感器，5、伴热带，6、电子放大镜，7、计算机，8、温度控制与测量装置。具体实施方式为了使本专利技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，包括温度控制与测量装置(8)，保护套(2)，加热装置(5)和温度传感器(4)，所述保护套(2)用于放置被测试对象电容套管芯子(1)，所述保护套(2)包括保护套侧壁、固定在保护套侧壁上端的盖板，以及固定在侧壁下端的保护套底座，所述加热装置(5)和温度传感器(4)设置在保护套(2)中，所述加热装置(5)通过控制线和温度控制与测量装置(8)连接，所述温度传感器(4)的信号线与温度控制与测量装置(8)连接，所述保护套上开设有观察窗(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，包括温度控制与测量装置(8)，保护套(2)，加热装置(5)和温度传感器(4)，所述保护套(2)用于放置被测试对象电容套管芯子(1)，所述保护套(2)包括保护套侧壁、固定在保护套侧壁上端的盖板，以及固定在侧壁下端的保护套底座，所述加热装置(5)和温度传感器(4)设置在保护套(2)中，所述加热装置(5)通过控制线和温度控制与测量装置(8)连接，所述温度传感器(4)的信号线与温度控制与测量装置(8)连接，所述保护套上开设有观察窗(3)。


2.根据权利要求1所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述加热装置(5)包括两个对称设置的伴热带。


3.根据权利要求2所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述伴热带距离玻璃保护套(2)内壁10mm，总长大于保护套(2)高度的3/4且小于保护套(2)高度。


4.根据权利要求1所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述保护套(2)采用有机玻璃制成。


5.根据权利要求1所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述控制线和信号线穿过盖板伸出保护套(2)外，所述盖板与控制线，以及盖板与信号线连接处用铝箔胶带密封。


6.根据权利要求1所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述温度控制与测量装置(8)为厦门宇电AI-208型温度控制器。


7.根据权利要求1所述的一种变压器套管热致气泡模拟产生装置，其特征在于，所述观察窗(3)外设置有用于采集图像的电子放大镜(6)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，杨昊，孙蕾，丁彬，吴经锋，王森，师一卿，王文森，刘强，郭璨，王辰曦，李高阳，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司电力科学研究院，陕西中试电力科技有限公司，国家电网有限公司，西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61