一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法

摘要

本申请属于变压器绝缘技术领域，尤其涉及一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法；本申请提供的干式变压器浇注材料的评估方法综合考虑了水分、温度、电场、损耗等因素对干式变压器用浇注绝缘材料的影响，提供的评估方法可快速判断绝缘材料是否适合作为干式变压器用浇注材料在潮湿环境下应用，用于解决现有技术中缺乏干式变压器主绝缘浇注材料的评估方法的技术问题。

权利要求

1.一种干式变压器浇注材料评估方法，其特征在于，包括步骤：根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子 ；

根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的温度和时间，获取待测绝缘材料的温升因子；

根据待测绝缘材料升温至目标温度节点后的泄露电流值、最大温度以及最小温度，获取待测绝缘材料的损耗因子 ；

根据待测绝缘材料的吸水因子 、温升因子 、损耗因子 ，获取待测绝缘材料的性能评估系数 ；

比较性能评估系数 与预设绝缘性能值；

根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子 具体包括：通过吸水因子计算公式获取待测绝缘材料的吸水因子 ；

所述吸水因子计算公式为

其中，M为待测绝缘材料吸水前质量，n为待测绝缘材料个数；

为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水20min后质量；

为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水40min后质量；

为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水60min后质量；

根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的温度和时间，获取待测绝缘材料的温升因子具体包括：通过温升因子计算公式获取待测绝缘材料的温升因子 ；

所述温升因子计算公式为

其中， 为升温至目标温度节点的温度;为升温至目标温度节点的时间；

根据待测绝缘材料升温至目标温度节点后的泄露电流值、最大温度以及最小温度，获取待测绝缘材料的损耗因子 具体包括：通过损耗因子计算公式获取待测绝缘材料的损耗因子 ；

所述损耗因子计算公式为

其中， 为待测绝缘材料的泄露电流值；

为待测绝缘材料的最大温度；

为待测绝缘材料的最小温度；

根据待测绝缘材料的吸水因子 、温升因子 、损耗因子 ，获取待测绝缘材料的性能评估系数 具体包括：通过性能评估系数计算公式获取待测绝缘材料的性能评估系数 ；

所述性能评估系数计算公式为

。

说明书

一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法

技术领域

[0001] 本申请属于变压器绝缘技术领域，尤其涉及一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法。

背景技术

[0002] 干式变压器的结构主要由铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成，作为配电网的核心设备，干式变压器对保障电网的正常运行起着至关重要的作用，随着电力等级的提高以及环境条件的复杂化，对干式变压器提出了更高要求。

[0003] 在潮湿环境下运行的干式变压器，受环境水分含量影响，主绝缘浇注材料受潮后，对干式变压器本体安全乃至配网安全运行构成极大威胁，引起诸如介电性能退化、闪络电压降低、发热严重增加，产生裂纹等结构损伤，甚至导致变压器绝缘击穿发生烧毁的严重事故，所以需要对现有主绝缘浇注材料进行改良，通常对主绝缘基体引入其他填料来满足潮湿环境下的需求。

[0004] 对干式变压器主绝缘浇注材料进行改良过程中，通过评估方法评估多种不同配比绝缘材料性能，能够提供多种绝缘材料供干式变压器主绝缘浇注材料选取使用，然而目前缺乏干式变压器主绝缘浇注材料的评估方法。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本申请提供了一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法，用于解决现有技术中缺乏干式变压器主绝缘浇注材料的评估方法的技术问题。

[0006] 本申请第一方面提供了一种干式变压器浇注材料评估方法，包括步骤：

[0007] 根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子XZ；

[0008] 根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的温度和时间，获取待测绝缘材料的温升因子Wz；

[0009] 根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的泄露电流值、最大温度以及最小温度，获取待测绝缘材料的损耗因子Sz；

[0010] 根据待测绝缘材料的吸水因子Xz、温升因子Wz、损耗因子Sz，获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz；

[0011] 比较性能评估系数Pz与预设绝缘性能值。

[0012] 优选的，根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子Xz具体包括：

[0013] 通过吸水因子计算公式获取待测绝缘材料的吸水因子Xz；

[0014] 所述吸水因子计算公式为

[0015] ；

[0016] 其中，M为待测绝缘材料吸水前质量，n为待测绝缘材料个数；

[0017] M1,n为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水20min后质量；

[0018] M2,n为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水40min后质量；

[0019] M3,n为待测绝缘材料在100℃沸水中吸水60min后质量。

[0020] 优选的，所述获取待测绝缘材料的温升因子Wz具体包括：

[0021] 通过温升因子计算公式获取待测绝缘材料的温升因子Wz；

[0022] 所述温升因子计算公式为

[0023] ；

[0024] 其中，Tn为升温至目标温度节点的温度;

[0025] ti,n为升温至目标温度节点的时间。

[0026] 优选的，所述获取待测绝缘材料的损耗因子Sz具体包括：

[0027] 通过损耗因子计算公式获取待测绝缘材料的损耗因子Sz；

[0028] 所述损耗因子计算公式为

[0029] ；

[0030] 其中，Ii,n为待测绝缘材料的泄露电流值；

[0031] Ti,n为待测绝缘材料的最大温度；

[0032] Ti,n’为待测绝缘材料的最小温度。

[0033] 优选的，所述获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz具体包括：

[0034] 通过性能评估系数计算公式获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz；

[0035] 所述性能评估系数计算公式为

[0036] 。

[0037] 本申请第二方面提供了一种干式变压器浇注材料评估装置，用于实现上述评估方法，装置包括：

[0038] 试验箱体，加热装置，电场发生器，红外热成像仪，泄露电流测量装置，控制端，终端服务器，

[0039] 所述控制端与所述加热装置、电场发生器电连接；

[0040] 所述试验箱体，加热装置，电场发生器，红外热成像仪，泄露电流测量装置，控制端与终端服务器电连接；

[0041] 所述控制端用于控制所述加热装置加热待测绝缘材料；

[0042] 所述控制端用于控制所述电场发生器对所述待测绝缘材料施加电场；

[0043] 所述红外热成像仪用于监测所述待测绝缘材料的温度；

[0044] 所述泄露电流测量装置用于监测所述待测绝缘材料的泄露电流。

[0045] 优选的，所述电场发生器包括第一电场发生器和第二电场发生器。

[0046] 所述第一电场发生器和第二电场发生器分别设置在所述试验箱体的左右两侧。

[0047] 优选的，所述红外热成像仪包括第一红外热成像仪，第二红外热成像仪，第三红外热成像仪，第四红外热成像仪，第五红外热成像仪以及第六红外热成像仪。

[0048] 优选的，所述第一红外热成像仪，第二红外热成像仪，第三红外热成像仪，第四红外热成像仪，第五红外热成像仪，第六红外热成像仪分别设置在所述试验箱体的前、后、左、右、上、下侧。

[0049] 综上所述，本申请提供了一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法，其中，通过分别获取待测绝缘材料的吸水因子Xz、温升因子Wz以及损耗因子Sz，然后将待测绝缘材料的吸水因子Xz、温升因子Wz以及损耗因子Sz代入绝缘材料性能评估公式，得到了绝缘材料性能评估系数Pz，可直接根据绝缘材料性能评估系数的数值判定待测绝缘材料性能，当待测绝缘材料的评估系数Pz不大于预设绝缘性能值0.6时，说明待测绝缘材料可作为干式变压器浇注材料使用，本申请提供的评估方法综合考虑了水分、温度、电场、损耗等因素对干式变压器用浇注绝缘材料的影响，提供的评估方法可快速判断绝缘材料是否适合作为干式变压器用浇注材料在潮湿环境下应用，用于解决现有技术中缺乏干式变压器主绝缘浇注材料的评估方法的技术问题。

附图说明

[0050] 为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0051] 图1为本申请实施例1提供的干式变压器浇注材料评估方法示意图；

[0052] 图2为本申请实施例2提供的干式变压器浇注材料评估装置示意图；

[0053] 图2中附图标记为：1‑试验箱体，2‑加热装置，3‑第一电场发生器，4‑第二电场发生器，5‑第一红外热成像仪，6‑第二红外热成像仪，7‑第三红外热成像仪，8‑第四红外热成像仪，9‑第五红外热成像仪，10‑第六红外热成像仪，11‑泄露电流测量装置，12‑控制端，13‑终端服务器，14‑试验材料。

具体实施方式

[0054] 本申请提供了一种干式变压器浇注材料评估装置及其方法，用于解决现有技术中缺乏干式变压器主绝缘浇注材料的评估方法的技术问题。

[0055] 下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

[0056] 实施例1

[0057] 本申请实施例1提供了一种干式变压器浇注材料评估方法，评估方法包括根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子Xz；根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的温度和时间，获取待测绝缘材料的温升因子Wz；根据待测绝缘材料的泄露电流值、最大温度以及最小温度，获取待测绝缘材料的损耗因子Sz；根据待测绝缘材料的吸水因子Xz、温升因子Wz、损耗因子Sz，获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz以及比较性能评估系数Pz与预设绝缘性能值。

[0058] 作为优选，本申请还提供了根据待测绝缘材料吸水后质量和待测绝缘材料吸水前质量，获取待测绝缘材料的吸水因子Xz的具体方法，方法包括将相同规则尺寸的试验材料分为三组，每组有n个测试样本，测试样本初始质量为M，将三组测试样本分别放入100℃沸水中20min、40min和60min，完成后捞出擦干水分，记录每组样本中每个测试样本的质量，20min的样本记为M1,1、M1,2、M1,3、……M1,n，40min的样本记为M2,1、M2,2、M2,3、……M2,n，60min的样本记为M3,1、M3,2、M3,3、……M3,n，单位都为g，通过吸水因子计算公式得到吸水因子Xz；

[0059] 吸水因子计算公式为

[0060] 。

[0061] 作为优选，本申请还提供了根据待测绝缘材料升温至目标温度节点的温度和时间，获取待测绝缘材料的温升因子Wz方法，方法包括根据干式变压器运行记录获取运行过程中干式变压器浇注绝缘材料所受的最低温度和最高温度，分别记为Tmin和Tmax，其值分别为350K和450K；同时记录运行过程中干式变压器浇注绝缘材料所受的平均电场强度，记为E，其值为30kV/mm；设置n个均匀递增的温度节点，温度分别记为T1、T2、T3、……Tn，其中T1=Tmin，Tn=Tmax；经不同时间处理的每组测试样本中的n个测试样本对应n个温度节点，测试样本放入箱体后启动加热装置，到达目标温度节点后使材料整体稳定在该温度，波动误差不超过1℃，记录不同测试样本到达目标温度节点的时间，记为ti,j，单位记为s，其中i=1，2，3，分别对应不同吸水时间20min、40min，60min的三组样本；j代表此时的温度节点Ti=1，2，3……n，通过温升因子计算公式得到温升因子Wz；温升因子计算公式为：

[0062] 。

[0063] 作为优选，本申请还提供了根据待测绝缘材料的泄露电流值、最大温度以及最小温度，获取待测绝缘材料的损耗因子Sz方法，方法包括测试样本到达目标温度节点稳定后启动电场发生器，电场强度为E，其值为30kV/mm；记录泄露电流大小稳定时的电流值和样本整体此时的最大温度，最小温度，泄露电流值记为Ii,j，单位为A，最大温度记为Ti,j，最小温度记为Ti,j’，单位都为K，其中i=1，2，3，分别对应不同吸水时间20min、40min，60min的三组样本；j代表此时的温度节点Ti=1，2，3……n，通过损耗因子计算公式得到损耗因子Sz；损耗因子计算公式为：

[0064] 。

[0065] 作为优选，本申请还提供了待测绝缘材料的吸水因子Xz、温升因子Wz、损耗因子Sz，获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz方法，方法包括通过损性能评估系数计算公式获取待测绝缘材料的性能评估系数Pz；性能评估系数计算公式为：

[0066] 。

[0067] 作为优选，比较性能评估系数Pz与预设绝缘性能值具体包括：评估目标配比材料的性能，若0≤Pz≤0.6，则说明该配比材料在潮湿环境下性能良好；若0.6＜Pz，则说明该材料性能差，不能在潮湿环境下使用，需更换材料配比重新测试，直至满足条件。

[0068] 实施例2

[0069] 本申请实施例2提供了实现实施例1所述干式变压器浇注材料评估方法的装置，装置包括包括试验箱体（1），加热装置（2），第一电场发生器（3），第二电场发生器（4），第一红外热成像仪（5），第二红外热成像仪（6），第三红外热成像仪（7），第四红外热成像仪（8），第五红外热成像仪（9），第六红外热成像仪（10），泄露电流测量装置（11），控制端（12），终端服务器（13），试验材料（14）；通过控制端（12）控制加热装置（2）、第一电场发生器（3）和第二电场发生器（4），第一红外热成像仪（5）、第二红外热成像仪（6）、第三红外热成像仪（7）、第四红外热成像仪（8）、第五红外热成像仪（9）、第六红外热成像仪（10）分别安装在试验箱体（1）的前、后、左、右、上、下表面，均与终端服务器（13）相连，完成对试验材料（14）的温度监控；泄露电流测量装置（11）监测试验材料（14）在电场作用下产生的电流，并且把测得的电流值送入终端服务器（13）；红外热成像仪用于监测所述待测绝缘材料的温度； 并且把测得的温度值送入终端服务器（13）。

[0070] 实施例3

[0071] 本申请实施例3提供了实现实施例2所述干式变压器浇注材料评估装置选取绝缘材料的实施例，选取绝缘材料环氧树脂/氮化硼复合材料不同配比10：1、10：2、10：3、10：4进行材料性能评估，得到的性能评估系数Pz为1.35、0.98、0.74、0.47，说明环氧树脂/氮化硼复合材料配比为10：4时，性能良好，可作为干式变压器主绝缘浇注材料使用。

[0072] 以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。