本發(fā)明涉及變壓器故障診斷和預測領域，具體而言，涉及基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置。

背景技術：

1、隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，作為輸變電系統(tǒng)中的重要設備之一，電力變壓器的單臺容量和電壓等級也在不斷增長。然而，在電力變壓器制造業(yè)迅猛發(fā)展與國際接軌、變壓器容量越來越大的同時，變壓器故障也時有發(fā)生，主要形式為短路失穩(wěn)、局部過熱以及絕緣擊穿等。如何更好地解決這些關鍵科學問題成為國內外學者和工程技術人員極為關注的研究熱點。由于制造工藝、運行過程中受到?jīng)_擊、設備老化等原因，變壓器內部可能會存在一些潛伏性故障。因為油浸式變壓器的核心部件都是浸泡在絕緣油中運行的，所以這些部件出現(xiàn)的任何故障，都是可以通過絕緣油的變化反映出來。尤其是油中溶解氣體的變化，反映更為明顯和直接。同時，不同部位的局部放電對變壓器絕緣的破壞作用是不同的。因此，準確定位局部放電發(fā)生的位置，并精確測定局部放電量的大小，進而評價其對絕緣的危害程度，對保障電力設備正常運行、優(yōu)化產(chǎn)品設計等都具有重要的意義。

2、對此，有學者提出了采用構建模擬實驗平臺的方法，通過對構建的模擬實驗平臺施加各種激勵來模擬實際變壓器的各種工況與故障情況。在當前的背景技術中，存在一些專利和文獻涉及變壓器模擬實驗平臺構建的研究，最接近的現(xiàn)有技術文件可能包含有關變壓器模擬實驗平臺結構優(yōu)化方法的內容，但在對實際變壓器故障模擬的問題上仍然存在一些亟待解決的問題，一是缺乏有效手段解決模擬實驗平臺與實際變壓器結構差異導致的故障形式不同。

3、解決這些問題的困難主要源于模擬實驗平臺與實際變壓器結構差異，導致在模擬時難以準確地模擬故障。因此，有必要提出一種新的、更有效的方法，以解決變壓器故障模擬中存在的這些問題和困難。

技術實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中過熱型故障測試中溫度、放電型故障測試中放電量的控制及測量和變壓器典型災變模擬組件需實現(xiàn)對流速、溫度、放電量、電極形式的控制問題。

2、為了解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝嘶谧儔浩鞯湫蜑淖兡M組件的電抗器故障等效實驗裝置，包括：

3、電源單元，用于為高壓電極提供測試電壓；

4、電抗器故障模擬模型單元，包括針電極、平板電極和絕緣螺桿，其中，針電極為接地電極；平板電極為高壓電極；絕緣螺桿的一端與接地電極固定連接，控制電極距離；

5、測量單元，用于測量電極在靜態(tài)條件下的放電量。

6、優(yōu)選地，平板電極與接地球電極組成球-板電極，與主油道、油泵、溫度控制單元和流速控制單元，組成變壓器的模擬實驗平臺，用于模擬變壓器在運行過程中發(fā)生的局部故障。

7、優(yōu)選地，溫度控制單元由溫度傳感器、加熱電熱絲和智能數(shù)顯溫控儀組成，用于實時監(jiān)測與調節(jié)裝置內變壓器油溫度。

8、優(yōu)選地，流速控制單元由油泵構成，可驅動變壓器油在系統(tǒng)中以特定的流速在模擬實驗平臺內循環(huán)流動，流速控制系統(tǒng)通過變頻器改變油泵轉速，可實現(xiàn)對油流速度的連續(xù)調節(jié)。

9、優(yōu)選地，測量單元包括依次連接的脈沖電流傳感器、輸入適配器和數(shù)字式局部放電綜合分析儀；

10、脈沖電流傳感器與接地電極相連，其中，輸入適配器用于將交流電轉換為直流電；

11、脈沖電流傳感器用于檢測模擬實驗平臺在產(chǎn)生局部放電時，接地電極的接地線中的脈沖電流，并獲得放電量；

12、數(shù)字式局部放電綜合分析儀用于根據(jù)脈沖電流傳感器測得的放電量顯示放電相位-放電量散點圖。

13、優(yōu)選地，模擬實驗平臺，用于模擬局部過熱故障、局部放電故障和金屬微粒放電故障。

14、優(yōu)選地，模擬實驗平臺，用于先接通溫度控制單元的電源，通過調整溫度控制單元來模擬實驗平臺內部發(fā)生過熱故障時的情況，同時調控模擬過熱故障時的故障溫度，進行局部過熱實驗。

15、優(yōu)選地，模擬實驗平臺，用于在平板電極下方的兩個銅圓螺母間連接外部高壓電源，通過調節(jié)電源電壓調整在正負電極間施加的電勢差，在兩電極之間產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，從而模擬變壓器局部放電故障，并利用測量單元對該故障進行實時監(jiān)測。

16、優(yōu)選地，模擬實驗平臺，用于通過循環(huán)裝置進油口，向變壓器油中注入9g直徑為150μm的鐵微粒，顆粒度達到約每100ml3600顆，以模擬微粒的實際污染等級，然后通過流速控制單元使變壓器油在裝置中流動以模擬實際變壓器的運行過程，利用外部觀測系統(tǒng)觀察內部金屬微粒的運動情況，進而進行金屬微粒放電實驗，其中，在拍攝金屬微粒運動時，確保光源、主油道和高速攝像機的相對位置處于一條直線上，并調節(jié)高速攝像機與油道的距離，微調光照角度和拍攝角度，保證攝像機視場范圍處于電極間隙中，且對焦區(qū)域內金屬微粒輪廓清晰銳利、背景顏色均勻。

17、優(yōu)選地，裝置還用于對獲得的全部油樣進行產(chǎn)氣測試，并利用三比值法對故障油樣進行分析。

18、本發(fā)明公開了以下技術效果：

19、本發(fā)明通過搭建變壓器典型災變模擬組件，從而更準確地模擬實際變壓器的各種工況和故障情況。模擬實際變壓器部故障(包括局部過熱故障、局部放電故障和金屬微粒放電故障)時，通過優(yōu)化模擬實驗平臺的結構，解決了模擬實驗平臺難以準確地模擬故障的問題，并提高在具體故障場景下的模擬精度。本發(fā)明為變壓器故障的準確評估提供更可靠的手段，從而為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供有效支持。

技術特征：

1.基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求2所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求4所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

6.根據(jù)權利要求5所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

7.根據(jù)權利要求6所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

8.根據(jù)權利要求7所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

9.根據(jù)權利要求8所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

10.根據(jù)權利要求9所述基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明公開了基于變壓器典型災變模擬組件的電抗器故障等效實驗裝置，屬于變壓器故障診斷和預測領域，由電源單元、模型單元和測量單元，以及用于變壓器的模擬實驗平臺組成；通過該實驗裝置在模擬實際變壓器部故障，包括：局部過熱故障、局部放電故障和金屬微粒放電故障時，通過優(yōu)化模擬實驗平臺的結構，解決了模擬實驗平臺難以準確地模擬故障的問題，并提高在具體故障場景下的模擬精度。本發(fā)明為變壓器故障的準確評估提供更可靠的手段，從而為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供有效支持。

技術研發(fā)人員：毛婳,王杰,蘭新生,周林,李富祥,曾曉亮,王燕
受保護的技術使用者：國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6