一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法

技术领域

本发明涉及变压器试验技术领域，尤其涉及一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法。

背景技术

电力变压器在电力系统中承担电压转换、电能分配的任务，在电力系统中具有非常重要的地位，其安全可靠运行对整个电网的安全稳定起着关键性作用。

长期带负荷运行的电力变压器在运行中可能承受多次短路冲击，而巨大的短路冲击力对变压器的危害可能是由于电动力过大一次性造成的绕组变形和绝缘破坏，或是冲击电动力多次作用在绕组上，逐渐累积引起绕组垫块松动、绕组形变等结构变化，即引起机械结构上的变化，而增加变压器继续使用的风险，但不一定会导致变压器的损坏失效，经评估和试验后可再次投入电网的运行中。

为了提高电力变压器在寿命周期内的可靠性，如何评估遭受重复短路冲击的电力变压器的实际受损情况是非常重要的，目前，解决上述问题的途径有短路计算、短路试验或短路后的试验手段。但是这些方法都不能有效反映出多次短路冲击产生的累积效应，导致目前针对老旧变压器的抗短路能力评估不能准确反映变压器的实际情况，给在运变压器的安全可靠运行带来隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，解决现有试验方法不能有效反映出短路冲击产生的累积效应，导致目前针对老旧变压器的抗短路能力评估不能准确反映变压器的实际情况，给在运变压器的安全可靠运行带来隐患的问题。

本发明提供一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，包括：

制作用于模拟变压器垫块的绝缘纸板试验样品和模拟变压器绕组导线绝缘的绝缘纸试验样品；

对所述绝缘纸板试验样品进行密实处理；

对所述绝缘纸试验样品和经上述密实处理后的所述绝缘纸板试验样品均分别进行带压干燥处理和不带压干燥处理，所述带压干燥处理和不带压干燥处理均包括一次冷压、干燥和二次施压；

将经上述带压干燥处理和不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品分别带压静置在变压器油中进行浸油处理；

将经上述浸油处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品分别放置在夹持装置中，分别测量各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品的初始厚度和初始弹性模量，然后分别对各所述夹持装置加载动态负载，获取各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品完成所述动态负载加载后的弹性模量；

加载所述动态负载为先施加预压力f并静置T1min，然后进行N2次动态冲击力F的加载，每次都在连续加载N1个周波的所述动态冲击力F后静置T2min，且在每次静置T2min后分别获取各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品的形变量；所述预压力f根据变压器线圈的压装工艺确定，所述动态冲击力F频率为H；

根据获取的形变量、初始弹性模量和加载所述动态负载后的弹性模量分析所述变压器的累积效应特性。

优选地，所述绝缘纸板试验样品由多层绝缘纸板沿厚度方向垒叠而成，所述绝缘纸板为厚度1mm以上的硬纸板。

优选地，所述绝缘纸试验样品为绕包5±0.1mm厚度绝缘纸的单根扁铜导线构成；

所述绝缘纸的绕包方式与所述变压器绕组导线绝缘的绕包方式相同。

进一步优选地，所述密实处理包括：先使用压刨去除所述绝缘纸板表面的网纹，然后通过纸板密实机以35kg/cm

更进一步优选地，所述一次冷压为向所述绝缘纸试验样品或经所述密实处理后的所述绝缘纸板试验样品以垂直于厚度方向施加70kg/cm

更进一步优选地，所述带压干燥处理为，先将经上述一次冷压后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品分别装夹在压紧装置中，然后对所述压紧装置施加25kg/cm

所述不带压干燥处理为，将经所述一次冷压后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品放入所述干燥设备中进行干燥；

进行上述干燥的干燥温度为110℃，连续干燥时间为36h，真空度为30Pa。

更进一步优选地，所述带压干燥处理中的二次施压为，向经所述带压干燥处理后的所述压紧装置施加35kg/cm

所述不带压干燥处理中的二次施压为，先将经所述不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品分别装夹在所述压紧装置中，然后对所述压紧装置施加35kg/cm

更进一步优选地，进行所述浸油处理时，经所述带压干燥处理和不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品需分别装夹在所述压紧装置内，浸油时间为24h。

更进一步优选地，加载所述动态负载时，N1为15，N2为20，H为20Hz，T1为2min，T2为1min。

更进一步优选地，所述动态冲击力F按照20Mpa、50Mpa、80Mpa分别进行所述动态负载的加载，且上述每个动态冲击力至少进行3次所述动态负载的有效加载试验。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，是根据变压器线圈结构制作可用于模拟变压器垫块的绝缘纸板试验样品和模拟变压器绕组导线绝缘的绝缘纸试验样品，通过将所述绝缘纸板试验样品密实处理，避免了绝缘纸板表面网格纹对形变数值的影响，保障了模拟形变数值的准确性；根据变压器线圈的制造工艺，将试验样品分别进行带压干燥处理和不带压干燥处理，并分别通过一次冷压、干燥、二次施压、带压浸油工序来模拟变压器线圈的压装、煤油气相干燥工艺，确保上述试验样品模拟变压器垫块和绕组的真实性和准确性；通过对上述带压干燥处理和不带压干燥处理的两组试验样品分别加载动态负载来模拟短路电流对变压器垫块和绕组的多次电动力冲击，获取试验样品在加载动态负载过程中的形变量和弹性模量，根据试验获取的形变量和弹性模量来分析变压器垫块和绕组形变的累积特性的变化规律，从而为研究变压器遭受多次短路冲击的累积效应问题，提供一种可行性试验方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明具体实施例提供的一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应试验方法的流程图；

图2为本发明具体实施例提供的夹持装置立体图；

图3为本发明具体实施例提供的试验样品放置在图2所述夹持装置中的正视图；

图4为本发明中加载动态负载的试验程序的示例图；

附图标记说明：夹持装置1，经浸油处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品2。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”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，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明实施例提供了一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，请参阅图1-图4。

如图1所示流程图，本实施例中的一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，包括：

制作用于模拟变压器垫块的绝缘纸板试验样品和模拟变压器绕组导线绝缘的绝缘纸试验样品；

对所述绝缘纸板试验样品进行密实处理；

对所述绝缘纸试验样品和经上述密实处理后的所述绝缘纸板试验样品均分别进行带压干燥处理和不带压干燥处理，所述带压干燥处理和不带压干燥处理均包括一次冷压、干燥和二次施压；

将经上述带压干燥处理和不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品分别带压静置在变压器油中进行浸油处理；

将经上述浸油处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品2分别放置在夹持装置1中，如图2和3所示，分别测量各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品的初始厚度和初始弹性模量，然后分别对各所述夹持装置加载动态负载，获取各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品完成所述动态负载加载后的弹性模量。

上述弹性模量可通过弹性模量测试仪直接测量获得。

如图3所示，夹持装置1由上下两块钢面板和螺栓柱构成，所述螺栓柱垂直设置在上下钢板上，使上钢板可沿所述螺栓柱上下自由活动，试验样品2放置在上下钢板中部。两块钢板的两面都需要抛光，且钢板厚度应确保试验过程中不会变形，优选厚度为28mm的不锈钢板，表面粗糙度为Ra25。

加载所述动态负载为先施加预压力f并静置T1min，以模拟装配变压器线圈时给予变压器线圈上的压紧力，确保试验前各试验样品处于相同的压紧状态；然后进行N2次动态冲击力F的加载，每次都在连续加载N1个周波的所述动态冲击力F后静置T2min，为受到多次冲击的试验样品预留产生累积效应的时间，且在每次静置T2min后分别获取各所述绝缘纸试验样品和各所述绝缘纸板试验样品的形变量；所述预压力f根据变压器线圈的压装工艺确定，所述动态冲击力F频率为H。每次加载动态冲击力后获取所述夹持装置1上下面板的净间距，所述形变量可根据每次所获取的上述净间距的差值获得。

根据所获取的形变量、初始弹性模量和加载所述动态负载后的弹性模量分析所述变压器的累积效应特性。具体可根据上述每个试验样品的单次完整试验所获取的形变量绘制力-形变曲线，通过研究形变量和冲击次数之间的关系来分析变压器累积特性的变化规律。

需要说明的是，为保证试验样品经试验产生的累积形变量不至于太小，同时又能够准确模拟变压器线圈实际情况，建议N2最低值为15～20次。N1个周波的动态冲击力F是模拟变压器遭受短路冲击时收到的周期性电动力冲击，动态冲击力F是基于发生短路故障时变压器线圈所承受的由短路电流产生的电动力大小，为基于经验的统计值。

为解决现有抗短路能力评估方法不能有效反映出短路冲击产生的累积效应，导致目前针对老旧变压器的抗短路能力评估不能准确反映变压器的实际情况，给在运变压器的安全可靠运行带来隐患的问题，本实施例提出的一种模拟变压器绝缘件短路力累积效应的试验方法，根据变压器线圈结构制作可用于模拟变压器垫块的绝缘纸板试验样品和模拟变压器绕组导线绝缘的绝缘纸试验样品，通过将所述绝缘纸板试验样品密实处理，避免了绝缘纸板表面网格纹对形变数值的影响，保障了模拟形变数值的准确性；根据变压器线圈的制造工艺，将试验样品分别进行带压干燥处理和不带压干燥处理，并分别通过一次冷压、干燥、二次施压、带压浸油工序来模拟变压器线圈的压装、煤油气相干燥工艺，确保上述试验样品模拟变压器垫块和绕组的真实性和准确性；通过对上述带压干燥处理和不带压干燥处理的两组试验样品分别加载动态负载来模拟短路电流对变压器垫块和绕组的多次电动力冲击，获取试验样品在加载动态负载过程中的形变量和弹性模量，从而根据试验获取的形变量和弹性模量来分析变压器垫块和绕组形变的累积特性的变化规律，为研究变压器遭受多次短路冲击的累积效应问题，提供一种可行性试验方法，可用于变压器抗短路能力的工程实用化评估。

优选地，所述绝缘纸板试验样品由多层绝缘纸板沿厚度方向垒叠而成，使所述绝缘纸板试验样品具有一定高度，增加试验过程中每次测量的形变量数值，以方便数据测量，降低数据测量误差，综合考虑以五层垒叠为佳；所述绝缘纸板为厚度1mm以上的硬纸板，优选以变压器线圈中垫块常用的1.5mm或2mm厚度规格，并将绝缘纸板裁剪为边长为40mm的正方形结构，或直径为40mm的圆形结构。

优选地，所述绝缘纸试验样品为绕包5±0.1mm厚度绝缘纸的单根扁铜导线构成，所述绝缘纸为变压器绕组导线外包厚度一般为0.08mm左右的绝缘纸，绕包方式与所述变压器绕组导线绝缘的绕包方式相同，所述扁铜导线宽度不小于12mm，厚度不大于2mm，长度按100mm取样。

进一步优选地，所述密实处理包括先使用压刨去除每一块所述绝缘纸板上下表面的网纹，然后通过纸板密实机以35kg/cm

更进一步优选地，所述一次冷压为向所述绝缘纸试验样品或经所述密实处理后的所述绝缘纸板试验样品以垂直于厚度方向施加70kg/cm

需要说明的是，上述压力值及静置时间均为推荐值，本领域技术人员可根据不同变压器线圈的压装工艺相应优化选取。

更进一步优选地，为模拟变压器线圈的煤油气相干燥工艺，所述带压干燥处理为，先将经所述一次冷压后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品分别装夹在压紧装置中，然后使用液压压力机对所述压紧装置施加25kg/cm

所述不带压干燥处理为，将经所述一次冷压后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品放入所述干燥设备中进行干燥；

进行上述干燥的干燥温度为110℃，连续干燥时间为36h，真空度为30Pa；所述干燥设备优选为煤油气相干燥设备，需要说明的是，压力值、干燥温度、干燥时间和真空度均为推荐值，本领域技术人员可根据不同变压器煤油气相干燥工艺相应优化选取。

更进一步优选地，所述带压干燥处理中的二次施压为，通过液压压力机向经所述带压干燥处理后的所述压紧装置施加35kg/cm

所述不带压干燥处理中的二次施压为，先将经所述不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品或所述绝缘纸板试验样品分别装夹在所述压紧装置中，然后通过液压压力机对所述压紧装置施加35kg/cm

二次施压可保证试验样品在加载动态载荷试验前处于一定的受压状态，避免试验样品因吸潮或处于无压力状态而膨胀反弹。

更进一步优选地，进行所述浸油处理时，经所述带压干燥处理和不带压干燥处理后的所述绝缘纸试验样品和所述绝缘纸板试验样品需分别装夹在所述压紧装置内，使试验样品处在恒定的静态压力下，避免浸油后试验样品形态发生变化，浸油时长为24h，以防止绝缘纸或绝缘纸板受潮。需要说明的是，浸油时间结束后，为防止试验样品被取出吸潮，在进行后续动态荷载加载试验过程中要求随用随取。

更进一步优选地，根据变压器短路故障受力分析，加载所述动态负载时，优选以N1为15、N2为20、H为20Hz、T1为2min、T2为1min进行，如图4所示，图中750ms为加载15个周波的动态冲击力(频率为20Hz)的时间。

更进一步优选地，所述动态冲击力F按照20Mpa、50Mpa、80Mpa分别进行所述动态负载的加载，且上述每个动态冲击力至少进行3次所述动态负载的有效加载试验，即每次都需按照完整程序加载所述动态负载，且同一动态冲击力试验下的相应获取的各次形变量偏差不超过15％。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。