一种基于超声换能器的变压器油空化阈值的测定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于超声换能器的变压器油空化阈值的测定装置，所述装置包括一个测定池，测定池中放有变压器样品油，在测定池底部固定设置压电陶瓷换能器，在测定池顶部之上通过支架设置有激光位移传感器，激光位移传感器聚焦压电陶瓷换能器的震动输出，激光位移传感器的输出连接信号处理器，一个色谱仪通过获取测定池中的样品油与测定池连接，一个信号发生器的输出通过可调节功率放大器连接超声换能器；本实用新型专利技术整体结构设置容易，操作简单，结合数值计算与实验分析，可以测定不同状态下变压器油的空化阈值。该方法所获得的变压器油的阈值信息将有助于判定变压器油纸绝缘中是否会有空化气泡的产生，有利于指导变压器绝缘状态的监测。器绝缘状态的监测。器绝缘状态的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声换能器的变压器油空化阈值的测定装置


[0001]本技术涉及工程用变压器油参数检测
，具体涉及一种基于超声换能器的变压器油空化阈值的测定装置。

技术介绍

[0002]油浸式电力变压器是电力系统中的核心设备，其可靠运行对电力系统的安全稳定至关重要。而油纸绝缘因其良好的绝缘性能，被广泛运用于变压器的绝缘结构，但当油纸绝缘系统内出现气泡时，其绝缘性能会受到严重影响，轻微的则会导致局部放电，严重的则会导致油纸间隙的击穿进而引起变压器的爆炸。因此有必要掌握油纸绝缘系统中气泡的产生条件，进而对变压器的运行状态进行评估，保证其安全可靠运行。
[0003]实际的油纸绝缘系统中会产生两类气泡，一类是由于温度升高而导致油纸中水分蒸发进而形成热致气泡，这一类气泡的产生条件为起始温度，现已有许多研究获得了不同条件下的起始温度；而另一类为振动导致油中压力发生周期性变化，当局部压力低于相应条件下的阈值时，会形成空化气泡，该阈值与油纸绝缘的状态密切相关，称为空化阈值。但目前尚未有方法能够获得不同状态下变压器油的空化阈值，因此如何测定不同运行状态下变压器油的空化阈值，来指导变压器的状态的评估，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于超声换能器的变压器油空化阈值的测定装置，能够实现对不同运行状态下由震动引起的变压器油空化阈值的测定。
[0005]为了实现上述目的，本技术的技术方案是：
[0006]一种基于超声换能器的变压器油空化阈值测定装置，其中，所述装置包括一个测定池，测定池用于测定时放入变压器样品油，在测定池底部固定设置压电陶瓷换能器，在测定池顶部之上通过支架设置有激光位移传感器，激光位移传感器聚焦压电陶瓷换能器的震动输出，激光位移传感器的输出连接信号处理器，一个色谱仪通过获取测定池中的样品油与测定池连接，一个信号发生器的输出通过可调节功率放大器连接压电陶瓷换能器。
[0007]方案进一步是：所述压电陶瓷换能器的谐振频率为25.6kHz，功率放大器的调节范围为0～10W。
[0008]方案进一步是：所述样品池是长220mm，宽220mm，高300mm的长方体。
[0009]方案进一步是：所述激光位移传感器的参数选择如下：激光波长为632.8nm，频率范围为DC～3MHz，位移分辨率为15pm。
[0010]方案进一步是：所述色谱仪通过与测定池的进出管道连接在线获取测定池中的样品油。
[0011]本技术的有益效果是：通过设置换能器以及激光位移传感器，由信号发生器和功率放大器连接换能器，整体结构设置容易，操作简单，结合数值计算与实验分析，可以测定不同状态下变压器油的空化阈值。该方法所获得的变压器油的阈值信息将有助于判定
变压器油纸绝缘中是否会有空化气泡的产生，有利于指导变压器绝缘状态的监测。
[0012]下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细描述。
附图说明
[0013]图1为本专利技术装置结构示意图；
[0014]图2为本专利技术CFD分析模型图；
[0015]图3为本专利技术压电陶瓷球面的聚焦式振动流场压力分布云图；
[0016]图4为本专利技术压电陶瓷球面的聚焦式振动物理模型；
[0017]图5为本专利技术压电陶瓷球面半径振动参数示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“连接”、“置于”应做广义理解，例如“连接”可以是导线连接，也可以是机械连接；“置于”可以是固定连接放置，也可以是一体成形放置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
[0020]一种基于超声换能器的变压器油空化阈值测定装置，如图1所示，所述装置包括一个测定池1，测定池用于测定时放入变压器样品油，为了尽可能的减少测定用油量，所述样品池是长220mm，宽220mm，高300mm的长方体。在测定池底部固定设置压电陶瓷换能器2，本实施例使用的是谐振频率为25.6kHz的压电陶瓷换能器；一个信号发生器3的输出通过可调节功率放大器4连接压电陶瓷换能器2，功率放大器的调节范围为0～10W。在测定池1的顶部之上通过支架设置有激光位移传感器5，激光位移传感器5聚焦压电陶瓷换能器2的震动输出，为了能够准确的测得震动数据用于分析，激光位移传感器参数选择选择为：激光波长为632.8nm，频率范围为DC～3MHz，位移分辨率为15pm。激光位移传感器的输出连接信号处理器6，信号处理器对获得的激光位移传感器信号进行CFD分析获得的压力幅值，一个色谱仪7通过获取测定池中的样品油与测定池连接，获取测定池中的样品油可以是在每一次测量时通过实验仪器从样品油中抽取，也可以是色谱仪通过与测定池的进出管道连接在线获取测定池中的样品油。
[0021]通过上述测定装置结构以及选择的指标参数能够实现对不同运行状态下变压器油空化阈值的测定。
[0022]因此，变压器油空化阈值测定方法是基于上述所述测定装置的变压器油空化阈值测定方法，信号发生器输出高频正弦信号给功率放大器，功率放大器将信号放大驱动换能器，调节功率放大器的输出功率即可控制换能器的振动能量功率；所述的样品池内装有待测的变压器油样；其中的激光位移传感器用于测量不同换能器在不同功率下的震动位移；色谱仪分析测定油样中特征气体含量的变化，已有研究已经论证了变压器油中一旦产生空化气泡，空化气泡破裂时的高温高压现象会导致油分解产生特征气体；因此，利用换能器位
移与油中压力转换的CFD分析部分通过仿真模拟的方式获得换能器不同位移下油中压力的变化幅值，
[0023]下面介绍应用上述装置的实施例，具体是：
[0024]一，在测定池空池的条件下，以固定的压电陶瓷换能器谐振频率从低至高逐级调节功率放大器的输出功率增大压电陶瓷换能器输出的位移变化幅度，并通过激光位移传感器获取位移变化幅度值，建立功率放大器的输出功率与电陶瓷换能器输出位移变化幅度的关系表格；
[0025]二，将变压器样品油放入测定池，根据关系表格从低至高逐级调节功率放大器的输出功率增大压电陶瓷换能器输出的位移变化幅度，色谱仪同步逐级监测样品油中的气体含量；
[0026]三，当色谱仪监测到样品油中的气体含量增加变化时，记录此时的位移变化幅度值，并由位移变化幅度值转换计算出样品油的压力变化幅值，样品油中的气体含量发生变化时的最大压力变化幅值即为空化阈值。
[0027]其中：所述由位移变化幅度值转换计算出样品油的压力变化幅值：是将位移变化幅度值带入CFD分析中获得的样品油的压力变化幅值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声换能器的变压器油空化阈值测定装置，其特征在于，所述装置包括一个测定池，测定池用于测定时放入变压器样品油，在测定池底部固定设置压电陶瓷换能器，在测定池顶部之上通过支架设置有激光位移传感器，激光位移传感器聚焦压电陶瓷换能器的震动输出，激光位移传感器的输出连接信号处理器，一个色谱仪通过获取测定池中的样品油与测定池连接，一个信号发生器的输出通过可调节功率放大器连接压电陶瓷换能器。2.根据权利要求1所述的变压器油空化阈值测定装置，其特征在于，所述压电陶瓷换能器的谐振频率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴旺，尹睿涵，吴杰，丁国成，柯艳国，谢佳，朱太云，杨海涛，张晨晨，张乔根，文韬，汪可，周秀，李刚，田天，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：