(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211051403.X (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 国网福建省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 350007 福建省福州市仓山区复园支 路48号 申请人 国网福建省电力有限公司 　 国电南京自动化股份有限公司 　 福建和盛高科技产业有限公司 　 国网福建省电力有限公司莆田供电 公司 (72)发明人 连鸿松　郑东升　赖永华　刘慧鑫　 林晓铭　郭志斌　余海泳　吴奇宝　 曹玲燕　李志军　张少涵　林尚丰　 林智炳　(74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 陈明鑫　蔡学俊 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) G01N 30/02(2006.01) (54)发明名称 一种主变在线色谱检测放电故障仿真装置 及方法 (57)摘要 本发明涉及一种主变在线色谱检测放电故 障仿真装置及方法。 所述装置包括： 模拟主变尺 寸的比例透明壳体、 变压器油； 透明壳体由透明 有机玻璃板制作， 透明壳体底部带有转向轮， 变 压器油充注于透明壳体内， 透明壳体顶部安装有 加油阀， 透明壳体一侧边的上、 中、 下位置分别安 装有上部 取油样通道、 中部取油样通道和下部取 油样通道， 分别与在线色谱仪的四通切换阀连 接， 透明壳体的内部分别固定安装有上、 中、 下三 个可调放电间隙以及上、 中、 下三个高压微电量 放电固定间隙。 本发明能直观观 察仿真油浸变压 器内部的各种放电情况， 得出真实油浸变压器内 部的各种放电情况。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 115453284 A 2022.12.09 CN 115453284 A 1.一种主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 包括： 模拟主变尺寸的比例 透明壳体、 变压器油； 透明壳体由透明有机玻璃板制作， 透明壳体底部带有转向轮， 变压器 油充注于透明壳体内， 透明壳体顶部安装有加油阀， 透明壳体一侧 边的上、 中、 下位置分别 安装有上部取油样通道、 中部取油样通道和下部取油样通道， 分别与在线色谱仪的四通切 换阀连接， 透明壳体的内部 分别固定安装有 上、 中、 下三个可调放电间隙以及上、 中、 下三个 高压微电量 放电固定间隙。 2.根据权利要求1所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 还包 括高压放电装置和 遥控驱动装置， 高压放电装置包括： 高压发生器， 高压母线， 上、 中、 下三 个连接高压导线与三个可调放电间隙的高压开关， 绝缘支撑件， 绝缘护套， 接地线； 高压母 线的一端连接于高压发生器， 高压母线的各出线分别对应安装有上、 中、 下三个高压开关， 上、 中、 下三个高压开关通过各自高压引线和绝缘护套， 穿过透明壳体， 分别连接于安装在 透明壳体内三个可调放电间隙固定端， 高压发生器可无级调节输出高压电电压和电流至可 调放电间隙， 各可调放电间隙分别由各自绝缘支撑件支撑固定安装在透明壳体内的相应的 上、 中、 下位置， 可调放电间隙由固定电极和活动电极组成， 固定电极分别连接相应的高压 引线， 活动电极直接通过接地线接地， 各接地线均由各自绝缘护套保护， 穿过透明壳体与接 地网连接， 遥控驱动装置包括有遥控充电驱动齿轮电机和齿轮， 用于驱动可调放电间隙中 活动电极的运动， 除放电 电极以外， 所有金属部件都进行绝 缘屏蔽处 理， 以减少悬浮 放电。 3.根据权利要求2所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 固定 电极由优质不锈钢制作成圆柱棒， 端部或为圆球形铜钨合金丝牙连接而成， 或为针尖端丝 牙连接而成， 活动电极分为两段， 一段为由优质不锈钢制作成圆柱棒， 端部为圆球形铜钨合 金丝接而成， 另外一段由绝缘材料制成， 下部开有齿 条， 由遥控驱动电机驱动齿轮带动齿 条 进行移动， 以调整活动电极与固定电极的放电间隙距离 。 4.根据权利要求1所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 还包 括有上、 中、 下三个压电陶瓷微电量高压放电装置， 每个压电陶瓷微电量高压放电装置包括 有： 压电陶瓷微电量高压发生器、 高压微电量放电固定间隙， 以及绝缘支撑件、 接地线， 压电 陶瓷微电量高压发生器可遥控操作， 并与高压微电量高压放电间隙结合为一体， 通过绝缘 支撑件固定， 压电陶瓷微电量高压发生器的输出端连接于高压微电量放电固定间隙的高压 电极侧， 高压微电量 放电固定间隙的接地极由绝 缘套保护， 穿过透明 壳体与接地网连接 。 5.根据权利要求1所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 在线 色谱仪通过四通切换阀， 分别单独对上部、 中部、 下部取油样通道口进行取样在线分析， 通 过上、 中、 下油样 中特征气体浓度比较， 判断出放电故障的类型和大体放电位置， 从而与透 明壳体内实际放电情况进 行对比吻合， 进一步的对真实不可视主变内部发生放电故障时进 行准确的对比诊断分析， 或可作为对电力系统油气监督专业人员进行油中溶解气体的色谱 检测故障分析的专业仿真培训。 6.根据权利要求2所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 还设 置有时间程序模块， 通过预先设定各种已知放电量试验和不同放电故障点产生特征气 体扩 散到相应取样口时间的标定和反推， 将真实仿 真主变内部发生各种能量密度的放电故障与 油中溶解特 征气体组分扩散时间， 设计编程固化于时间程序模块中。 7.根据权利要求6所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 还设权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115453284 A 2置控制模块， 控制模块预先设置编程有仿 真主变高、 中、 低电量的放电故障电量和早期潜伏 性故障高压微放电能量的比例， 设计编程的不同放电电量的输出高电压、 电流控制值， 放电 电极间隙设置参数程序， 还预先设置编程有主变各种仿 真放电故障等级产生特征故障气 体 组分含量比值的分析诊断程序， 控制模块的输出端分别电性连接于高压发生器、 各高压开 关、 遥控充电驱动齿轮电机， 以及便携式主变在线色谱仪， 通过预先设置的以上程序进行控 制， 控制模块的输入端电性连接于时间程序模块的输出端， 时间程序模块按预先设置有包 括控制放电间隙持续放电时间的第一设置时间， 还包括有停止持续放电后直至在线色谱仪 开始进行在线色谱试验取样分析的第二设置时间， 设置第二时间主要 是满足放电故障处周 围的变压器油裂解产生的特 征气体， 溶解于变压器油中， 并扩散 至相应取样通道时的时间。 8.根据权利要求1所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 在进 行模仿主变低能量、 中能量和高能量的放电试验时， 先遥控调整放电间隙的活动电极至设 定间隙距离， 对于模仿高能量的放电试验， 先调整放电间隙至高能量放电设置值， 再开启高 压发生器和相应连接的高压开关， 从零起升高高压电发生器输出电压至设定值， 此时由高 压发生器通过高压开关输出 的高压电电流流至接通的放电间隙， 根据设定值， 可在放电间 隙相应产生： 低能量、 中能量或高能量的放电电量， 此时放电间隙周围的变压器油， 在放电 能量的作用下发生裂解， 裂解产生的特征气体溶解于变压器油中， 通过安装在透明壳体外 的在线色谱仪， 通过上部、 中部、 下部取油样通道， 分别取样 检测， 在线色谱仪检测出溶解于 变压器油中特征气体的各组分含量， 通过特征气体各组分含量比例的分析， 判断出放电故 障的类型和大体放电位置， 从而与实际放电情况进行对比吻合， 进一步的对真实不可视主 变内部发生放电故障时进 行准确的对比诊断分析， 或可对电力系统油气监督专 业人员进 行 变压器油 油中溶解故障特 征气体色谱检测故障分析的专业仿真培训。 9.根据权利要求1所述的一种 主变在线色谱检测放电故障仿真装置， 其特征在于， 在进 行模仿主变早期潜伏性的微电量高压放电试验时， 遥控开启相应压电陶瓷微电量高压发生 器， 对相应高压微电量放电间隙进行放电， 此时微电量放电间隙周围的变压器油， 在放电能 量的作用下发生裂解， 裂解产生的特征气体溶解于变压器油中， 通过安装在透明外壳外的 在线色谱仪， 通过上部、 中部、 下部取油样通道， 分别取样 检测， 在线色谱仪检测出溶解于变 压器油中特征气体的各组分含量， 通过特征气体各组分含量比例的分析， 仿真判断出主变 早期潜伏性微电量放电故障和大体放电位置， 从而与实际微电量放电情况进行对比吻合， 进一步的对真实不可视主变内部发生早期潜伏性放电故障时进行准确的对比诊断分析， 或 可对电力系统油气监督专业人员进行变压器的早期潜伏性故障油中溶解故障特征气体进 行色谱检测故障分析的专业仿真培训。 10.一种基于权利要求7所述的主变在线色谱检测放电故障仿真装置的主变在线色谱 检测放电故障仿真方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： （1） 控制模块切换至预先设置编程有按真实主变低放电故障能量比例， 输出高电压、 电 流控制值； 1） 调整遥控充电驱动齿轮电机， 以调整可调放电间隙活动电极至低能量放电间隙距 离； 2） 合上上部高压开关； 3） 开启高压发生器， 控制模块自动控制高压发生器从零起缓慢升高电压至放电间隙开权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115453284 A 3