[发明专利]观测变压器油道内不同粒径杂质动力学行为的装置及方法

权利要求书

1.一种观测变压器油道内不同粒径杂质动力学行为的装置，其特征在于：包括绕组模型(1)、粒子动力学观测系统(2)、油箱(5)、散热片(6)、粒子发射器(9)、定目筛网(10)和直流电源模块(11)；

绕组模型(1)包括绕组饼(101)和绕组外壳(104)，多个绕组饼(101)由上而下均匀设置在绕组外壳(104)内，相邻的两个绕组饼(101)之间形成水平方向的油道(103)；

直流电源模块(11)有多个，分别与多个绕组饼(101)一一对应，绕组饼(101)端子处出线后与对应的直流电源模块(11)连接；

粒子动力学观测系统(2)包括同步机(201)、计算机(202)、双头激光源(203)、激光片(204)和CCD相机(205)；同步机(201)分别与计算机(202)、双头激光源(203)和CCD相机(205)连接；

CCD相机(205)与双头激光源(203)位于同一水平面上，且两者相互垂直；

双头激光源(203)与所要观察的油道(103)在同一水平面上，激光片(204)位于双头激光源(203)与油道(103)之间，且设置在双头激光源(203)的激光发射路径上；

绕组模型(1)、油箱(5)和散热片(6)通过油循环外管道(3)连接，粒子发射器(9)设置在油循环外管道(3)上，且靠近绕组模型(1)的底部，定目筛网(10)设置在粒子发射器(9)的出口处；

利用上述装置观测变压器油道内不同粒径杂质动力学行为的方法，包括如下步骤：

S1：在粒子发射器(9)的出口安装定目筛网(10)，将粒子发射器(9)安装在油循环外管道(3)上，打开双头激光源(203)，双头激光源(203)的激光脉冲发射功率为由公式确定，其中，d为定目筛网(10)的孔径，P_e为双头激光源(203)最大激光脉冲发射功率，L_s为双头激光源(203)到所要观察的油道(103)的距离，L_c为CCD相机(205)到所要观察的油道(103)的距离，d₀为双头激光源(203)最大激光脉冲发射功率时的规定的粒子直径；

S2：打开油箱(5)和油循环外管道(3)上各处的阀门(4)，并打开油泵(8)向绕组模型(1)和散热片(6)中缓慢低速注入绝缘油；

S3：打开直流电源模块(11)对绕组饼(101)加热，每个直流电源的输出功率为其中，i为绕组饼(101)的编号，P₀为变压器额定空载损耗，P_K为变压器额定短路损耗，K为负载系数，打开粒子发射器(9)向油中发射粒子，P为电源输出功率总和，n为绕组饼的数量；

S4：同步机(201)向双头激光源(203)和CCD相机(205)发送同步控制脉冲，使得CCD相机(205)在捕捉粒子反射的任何激光的同时，双头激光源(203)发出第一束激光脉冲，第一束激光脉冲通过激光片照亮油道(103)中的粒子，CCD相机(205)捕捉第一帧图像，特定延迟时间Δt后，双头激光源(203)发射第二束激光脉冲，CCD相机(205)捕获第二帧图像，之后每隔特定延迟时间Δt，双头激光源(203)发射激光脉冲，CCD相机(205)捕获相对应帧图像，计算机(202)接收CCD相机(205)获取的帧图像并进行图像处理，绘制出相应的粒子运动图像；

S5：待计算机(202)绘制足够的粒子运动图像后，同步机(201)发送同步控制脉冲，使得双头激光源(203)和CCD相机(205)同时关闭，之后打开泄油阀(401)，放尽实验装置中的绝缘油；

S6：卸下粒子发射器(9)，在其出口处更换不同孔径的定目筛网(10)，返回S1进行循环。

2.根据权利要求1所述的一种观测变压器油道内不同粒径杂质动力学行为的装置，其特征在于：绕组外壳(104)采用透明有机玻璃材料制成，油循环外管道(3)采用不锈钢材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种观测变压器油道内不同粒径杂质动力学行为的装置，其特征在于：绕组外壳(104)由上而下均匀设置有卡槽(105)，卡槽(105)与绕组饼(101)一一对应，绕组饼(101)的两端嵌入绕组外壳(104)的卡槽(105)内。