模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置，該技術(shù)用于研究牽引變壓器油紙絕緣實(shí)際熱老化過程。
【背景技術(shù)】
[0002]圍繞國家的“一帶一路”戰(zhàn)略，目前已經(jīng)跟中國有戰(zhàn)略合作協(xié)議或潛在合作意向的高鐵計(jì)劃累計(jì)達(dá)3.47萬公里，占全球高鐵建設(shè)計(jì)劃規(guī)模的37.2%。牽引變壓器是高鐵供電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，其使用壽命取決于絕緣的老化程度，而牽引沖擊性負(fù)荷又是變壓器絕緣性能劣化的主要因素。牽引負(fù)荷具有波動(dòng)性、沖擊性、非線性性、單相獨(dú)立性和不對稱性等特點(diǎn)，使繞組熱點(diǎn)溫度變化幅度大，從而對變壓器的絕緣造成很大破壞。與普通變壓器相比，其運(yùn)行條件更為惡劣。總體上，牽引負(fù)荷對絕緣的破壞因素可以歸納為:牽引負(fù)荷下變壓器繞組熱點(diǎn)溫升；絕緣受到的周期性熱沖擊；牽引負(fù)荷引起的機(jī)械應(yīng)力等。因而，研究在牽引負(fù)荷下熱沖擊造成的絕緣熱老化具有十分重要的意義。
[0003]傳統(tǒng)絕緣熱老化試驗(yàn)最常使用的是熱老化試驗(yàn)箱，其適用于電氣絕緣材料的耐熱性試驗(yàn)，考核和判斷材料在高溫環(huán)境條件下貯存和使用的適應(yīng)性，試樣在模擬高溫和大氣壓力下的空氣中老化后測定其性能并與未老化樣的性能予以比較，但其恒溫加熱的方式顯然與牽引變壓器內(nèi)部工況不符。此外，高低溫試驗(yàn)箱則可適用于航空航天、電工電子、儀器儀表、材料設(shè)備、零部配件等試驗(yàn)樣品做高低溫例行試驗(yàn)、高低溫交變試驗(yàn)，以便在擬定環(huán)境條件下進(jìn)行試驗(yàn)后對產(chǎn)品的性能、行為分析及評價(jià)。其可以模擬牽引負(fù)荷造成的溫度劇烈變化，但是只能研究材料的靜態(tài)特性，卻無法考慮牽引變壓器內(nèi)部油流的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置，模擬牽引變壓器內(nèi)部不同油流速度下絕緣試樣的熱沖擊。通過調(diào)節(jié)各待診層溫度的平均值、峰值、變化率、持續(xù)時(shí)間等，探索沖擊負(fù)荷下熱老化速度與加速老化之間的關(guān)系。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:
[0006]模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括絕熱實(shí)驗(yàn)箱體1、可控循環(huán)水冷裝置、可控油流循環(huán)裝置及用于對絕熱實(shí)驗(yàn)箱體、可控循環(huán)水冷裝置和可控油流循環(huán)裝置進(jìn)行控制的實(shí)驗(yàn)控制系4，其中:
[0007]絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)內(nèi)置多層油紙絕緣試樣架5，實(shí)驗(yàn)時(shí)多層油紙絕緣試樣架由機(jī)械強(qiáng)度較高的紙板貫穿支撐；試樣架上層表面設(shè)置有加熱電阻絲6，加熱電阻絲6與外部可控交流電源7相連；在試樣架上多個(gè)位置裝有PT100溫度傳感器8 ;
[0008]可控循環(huán)水冷裝置由可控循環(huán)水栗9和可調(diào)節(jié)水箱10通過輸水管12連接構(gòu)成，可調(diào)節(jié)水箱具有置于絕熱實(shí)驗(yàn)箱體1兩側(cè)的左右兩個(gè)水箱，四根銅質(zhì)水冷卻管穿過絕熱實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)腔連接左右兩個(gè)水箱，通過可調(diào)節(jié)水箱與輸水管12構(gòu)成循環(huán)回路，管路上設(shè)置有超聲流量計(jì)11a ；
[0009]可控油流循環(huán)裝置由可控循環(huán)油栗14、超聲流量計(jì)lib和穿過絕熱實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)腔的鋼制輸油管15連接構(gòu)成；
[0010]實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)4由數(shù)據(jù)采集模塊16、處理控制模塊17、數(shù)據(jù)記錄模塊18組成，控制系統(tǒng)基于Labview程序構(gòu)建，數(shù)據(jù)采集模塊(主要與PT100溫度傳感器8、超聲流量計(jì)11a、超聲流量計(jì)12b連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理控制模塊17主要通過繼電裝置控制可控循環(huán)水栗9、可控循環(huán)油栗14和外部可控交流電7。
[0011]所述絕熱實(shí)驗(yàn)箱體1采用三明治結(jié)構(gòu):外層為鋁合金磨花板、內(nèi)層為SMC絕緣板、中間則為具有絕熱作用的橡塑保溫板。絕熱實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)置多層油紙絕緣試樣架，通過機(jī)械強(qiáng)度較高的紙板貫穿各層絕緣紙。實(shí)驗(yàn)時(shí)，多層油紙絕緣試樣架最上層多層油紙的表面緊貼加熱電阻絲。加熱電阻絲6采用鎳鉻合金(Cr20Ni80)制作成U型，直徑為0.15mm，與外部可控交流電源7相連。可控交流電源電壓輸出范圍為0-250V。在多層油紙絕緣試樣架的不同位置裝有PT100溫度傳感器。
[0012]所述可控循環(huán)水冷裝置2由可控循環(huán)水栗9、可調(diào)節(jié)水箱10、超聲流量計(jì)11a、輸水管12和四根銅制水冷卻管13組成。可調(diào)節(jié)水箱是銅制水冷卻管13與輸水管12循環(huán)回路的樞紐，同時(shí)具有大口徑的進(jìn)水口和排水口，可以進(jìn)行水更換，保證水的溫度滿足冷卻要求。所述超聲流量計(jì)11a可以實(shí)時(shí)顯示并記錄油流的平均速度，測量精度可得2X104m/s。所述輸水管12為口徑35mm的PVC管。所述銅質(zhì)水冷卻管13 口徑均為10mm，將其橫穿所述絕熱實(shí)驗(yàn)箱(1)體內(nèi)部，與可調(diào)節(jié)水箱10、輸水管12構(gòu)成循環(huán)回路。
[0013]所述可控油流循環(huán)裝置3由可控循環(huán)油栗14、超聲流量計(jì)lib和鋼制輸油管15組成。所述超聲流量計(jì)lib同所述超聲流量計(jì)11a。
[0014]處理控制模塊17主要通過繼電裝置控制可控循環(huán)水栗9、可控循環(huán)油栗14和外部可控交流電源7。
[0015]通過控制外部可控交流電源7電壓等級和可控循環(huán)水栗(9)改變溫度上升速率和溫度下降速率，模擬牽引變壓器內(nèi)部劇烈、頻繁地溫度變化；當(dāng)溫度上升和溫度下降時(shí)多層油紙絕緣試樣架5上表面及下邊面存在溫差，模擬了牽引變壓器負(fù)荷急劇增加時(shí)，內(nèi)部油紙絕緣受熱不均的情況。
[0016]為了模擬牽引變壓器內(nèi)部劇烈、頻繁地溫度變化情況，通過可控循環(huán)油栗迫使油流在不同速度下流動(dòng)模擬牽引變壓器內(nèi)部油流狀況，外部可控交流電源和可控循環(huán)水栗則改變溫度上升速率和溫度下降(冷卻)速度，不同位置處的溫度傳感器將內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)記錄，從而為之后的熱老化分析提供數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明所述裝置能夠模擬沖擊負(fù)荷下牽引變壓器內(nèi)部的熱老化情況，具有以下優(yōu)占.
[0018]1)模擬了牽引變壓器內(nèi)部不同的油流速度，針對了特殊工況下研究的需求；
[0019]2)當(dāng)溫度上升時(shí)，多層油紙絕緣試樣上表面首先被加熱，然后整體溫度趨于平衡；而當(dāng)溫度下降時(shí)多層油紙絕緣試樣下表面首先被冷卻，然后整體溫度下降到某一穩(wěn)定值；在不斷的負(fù)荷沖擊下，多層油紙絕緣試樣總是存在溫差，其符合牽引變壓器負(fù)荷急劇增加時(shí)內(nèi)部油紙絕緣受熱不均的情況；
[0020]3)進(jìn)油口位置高于出油口的位置，確保了絕緣油可以充分流動(dòng)，減少了絕緣油在箱體內(nèi)部阻塞的情況。
【附圖說明】
[0021]圖1是不同油流速度下高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施過程對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。需要強(qiáng)調(diào)的是，此處所描述的具體實(shí)施案例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明構(gòu)思及其權(quán)利要求之范圍。
[0023]圖1是一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置圖。一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置包括絕熱實(shí)驗(yàn)箱體1、可控循環(huán)水冷裝置、可控油流循環(huán)裝置、實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)4、多層油紙絕緣試樣架5、加熱電阻絲6、可控交流電源7、PT100溫度傳感器8、可控循環(huán)水栗9、可調(diào)節(jié)水箱10、超聲流量計(jì)11a、輸水管12、銅制水冷卻管13、可控循環(huán)油栗(4、超聲流量計(jì)11b、鋼制輸油管15、數(shù)據(jù)采集模塊16、處理控制模塊17、數(shù)據(jù)記錄模塊18。
[0024]一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置其組成過程如下:
[0025]步驟1:在絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)底部預(yù)留孔處將四根銅制水冷卻管貫穿安裝，并將多層油紙絕緣試樣架固定在四根銅制水冷卻管構(gòu)成的平面之上。在樣品各測試部位安裝PT100溫度傳感器，在多層油紙絕緣試樣架5最上層表面安裝加熱電阻絲6，在絕熱實(shí)驗(yàn)箱體體預(yù)留集線孔處將PT100溫度傳感器8、加熱電阻絲6外部接線引出。
[0026]步驟2:在絕熱實(shí)驗(yàn)箱體1體油流進(jìn)入的側(cè)面上部中心位置安裝鋼制輸油管15進(jìn)入端，在對面的略低于四根銅質(zhì)水冷卻管13構(gòu)成平面處安裝輸油管流出端。
[0027]步驟3:輸油管在外部經(jīng)過一個(gè)超聲流量計(jì)與可控循環(huán)油栗14相連接，四根銅質(zhì)水冷卻管13則通過可調(diào)節(jié)水箱10與輸水管12連接，輸水管之間同樣接入可控循環(huán)水栗9、超聲流量計(jì)11a。
[0028]步驟4:實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)4采用Labview程序及NI Elvis II開發(fā)板構(gòu)成，PC機(jī)通過RS232與開發(fā)板進(jìn)行通信連接。PT100溫度傳感器8、超聲流量計(jì)11a和超聲流量計(jì)12b通過NI配套的數(shù)據(jù)采集卡接入Labview控制系統(tǒng)連接。通過Labview對數(shù)據(jù)的處理，通過繼電裝置控制外部可控交流電源7、可控循環(huán)油栗14、可控循環(huán)水栗9的開關(guān)狀態(tài)、及大小變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)、可控循環(huán)水冷裝置、可控油流循環(huán)裝置及用于對絕熱實(shí)驗(yàn)箱體、可控循環(huán)水冷裝置和可控油流循環(huán)裝置進(jìn)行控制的實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)(4)，其中: 絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)內(nèi)置多層油紙絕緣試樣架(5)，實(shí)驗(yàn)時(shí)多層油紙絕緣試樣架(5)由機(jī)械強(qiáng)度較高的紙板貫穿支撐；試樣架上層表面設(shè)置有加熱電阻絲(6)，加熱電阻絲(6)與外部可控交流電源(7)相連；在試樣架上多個(gè)位置裝有PT100溫度傳感器(8); 可控循環(huán)水冷裝置由可控循環(huán)水栗(9)和可調(diào)節(jié)水箱(10)通過輸水管(12)連接構(gòu)成，可調(diào)節(jié)水箱(10)具有置于絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)兩側(cè)的左右兩個(gè)水箱，四根銅質(zhì)水冷卻管穿過絕熱實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)腔連接左右兩個(gè)水箱，通過可調(diào)節(jié)水箱(10)與輸水管(12)構(gòu)成循環(huán)回路，管路上設(shè)置有超聲流量計(jì)(11a); 可控油流循環(huán)裝置由可控循環(huán)油栗(14)、超聲流量計(jì)(11b)和穿過絕熱實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)腔的鋼制輸油管(15)連接構(gòu)成； 實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)(4)由數(shù)據(jù)采集模塊(16)、處理控制模塊(17)、數(shù)據(jù)記錄模塊(18)組成，控制系統(tǒng)基于Labview程序構(gòu)建，數(shù)據(jù)采集模塊(16)主要與PT100溫度傳感器(8)、超聲流量計(jì)(11a)、超聲流量計(jì)(12b)連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理控制模塊(17)主要通過繼電裝置控制可控循環(huán)水栗(9)、可控循環(huán)油栗(14)和外部可控交流電(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置.，其特征在于，所述絕熱實(shí)驗(yàn)箱體(1)為三明治結(jié)構(gòu)，外層為鋁合金磨花板，內(nèi)層為SMC絕緣板、中間夾層為具有絕熱作用的橡塑保溫板。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬變壓器不同油流速度高低溫沖擊熱老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括變壓器油箱、置于實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)的分層絕緣系統(tǒng)、變壓器油箱與實(shí)驗(yàn)箱體的連接裝置(油泵、塑膠軟管、多管接頭)、介電響應(yīng)測試儀以及控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠模擬實(shí)際牽引變壓器油紙絕緣系統(tǒng)中不均勻熱老化，研究不均勻熱老化的油紙絕緣的介電響應(yīng)特性，有助于研究不均勻老化分布特性油紙絕緣的剩余壽命評估。
【IPC分類】G01N25/00
【公開號】CN105403584
【申請?zhí)枴緾N201510703057
【發(fā)明人】王路伽, 周利軍, 王東陽, 江俊飛, 劉桓成, 張譏培, 葉果
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年10月26日