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研究生:張育華
論文名稱:釋壓閥裝置之設計對於油浸式變壓器絕緣測試分析
論文名稱(外文):Test Analysis of Oil Immerged Transformers Insulation Based on Fabrication Design of Pressure Relief Valve
指導教授:黃宜正黃宜正引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
中文關鍵詞:變壓器釋壓閥高阻計匝比計油耐壓試驗器
外文關鍵詞:Oil Immerged TransformerPressure Relief ValveInsulation Ohm GageOil Test ApparatusTurn Ratio Test Set
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受到溫度及負載之影響,絕緣油可能使油浸式變壓器產生膨脹變形。目前,變壓器以裝設釋壓閥達到釋放壓力。但是,檢視施工過程不僅耗時而且費力,本研究之目的乃期望能達到節省工時及縮短停電時間。對此,建議將釋壓閥裝設於變壓器頂部之手孔蓋,以利於維修及更換。然而,原本釋壓閥之設計與手孔蓋呈垂直裝置,因此,在洩壓過程容易滲入水分。針對此缺點,本文研擬設計一銅彎頭,連接於手孔蓋和釋壓閥之間作為改善對策,並對釋壓閥改善前、後之變壓器持續充氣加壓後,施以澆水測試,再使用高阻計配合匝比計,對變壓器本體結構的繞組進行絕緣電阻實驗,同時,以油耐壓試驗器檢測絕緣油遭破壞之程度。經由絕緣特性試驗結果,足以印證本論文所提出對策之可行性,乃對於目前解決釋壓閥裝設效率不彰、施工費時等問題,頗有助益。
The insulated oil makes transformer deform based on the result of high temperature and power loading effects. At present, pressure relief valve (PRV) is one of the key solutions used to release the rising pressure inside the transformer. But, conventional PRV design is not only efficient at installation time but also in time consumption. The main purpose of this thesis is to decrease the time for PRV installation and power shutdown. The PRV is used to locate on the cover of transformer which causes moisturized easily. Aiming to overcome this shortcoming, this thesis designs a bended PRV copper connector. It can pass the pressurized gas limit with watering test. Measurement of insulation ohm value associated with turn ratio proves structural insulated resistance test. Besides, insulated oil passes the high voltage testing. Proposed bended PRV copper connector in this thesis is feasible. Experimental results illustrates that the solution of shorten installation time and least time of labor hour for conventional oil immerged transformer.
目 錄

中文摘要……………………………………………….…………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………….………Ⅱ
謝誌……………………………………………………………….………Ⅲ
目錄…………………………………………………………….…………Ⅳ
表目錄………………………………………………………….…………Ⅶ
圖目錄……………………………………………………………….……Ⅷ
符號說明…………………………………………………………………XI

第一章 緒論
1-1研究動機與目的……………………………………………………...1
1-2文獻回顧……………………………………………………………...2
1-3 研究方法與進行步驟……………………………………………..…5
1-4章節提要………………………………………………………………8
第二章 釋壓閥介紹及使用情況分析
2-1 釋壓閥簡介…………………………………………..........................9
2-2 相關規定與標準規範………………………………..…..................10
2-3 國外及國內使用情況........................................................................12
2-4安全閥作動行為之平衡壓力分析.....................................................15
第三章 變壓器及釋壓閥相關理論
3-1變壓器相關原理…………………………………………………….19
3-2溫升理論………………………………………………………….…27
3-3變壓器之熱傳導…………………………………………………….32
3-4油浸式變壓器流體與溫度對壓力之關係………………………….34
3-5絕緣油破壞理論…………………….……………………………....36
第四章 問題點探討與改善對策
4-1作業流程與問題點分析…………………………………...………..40
4-2 研究評估…………………………………………………………....44
4-3 成品製作與改善對策……………………………………………....47
4-4 絕緣電阻試驗………………………………………………………50
4-5 匝比試驗……………………………………………………………53
4-6 絕緣油耐壓試驗…………………………………………………....56
第五章 實驗結果與效率分析
5-1充氣洩壓澆水試驗分析………………………………………….…58
5-2絕緣電阻試驗分析……………………………………………….…61
5-3匝比實驗分析……………………………………………………….67
5-4絕緣油耐壓實驗分析…………………………………………….…72
5-5釋壓閥效率分析…………………………………………………….75
第六章 結論與建議
6-1 結論…………………………………………………………………84
6-2 建議…………………………………………………………………85
參考文獻……………………………………………………………………….86













表目錄
表2-1 制定機構與相關規範標準表.................................................................11
表2-2 釋壓閥規格表………………………………………………….............13
表2-3 釋壓閥疲勞試驗標準表………….……………………………………14
表3-1 AIEE絕緣種類與溫度之關係表……………………………………….30
表4-1 額定電壓在溫度運轉下絕緣電阻之最低限度表.…………………....52
表4-2 JISC2320絕緣耐力標準表…………………………………………….57
表5-1 充氣洩壓澆水試驗數據表……………………………………….........59
表5-2 高壓側繞組對接地側(P-E)之實驗數據表…………………………….64
表5-3 高壓側繞組對低壓側繞組(P-S)之實驗數據表……………………….64
表5-4 低壓側繞組對接地側(S-E)之實驗數據表…………………………….65
表5-5 匝比之實驗數據表……………………………………………….........70
表5-6 油耐壓試驗數據表……………………………………………….........73
表5-7 釋壓閥裝設本體外殼影響度累計表…………………………….........81
表5-8 釋壓閥裝設手孔蓋影響度累計表.........................................................81
表5-9 釋壓閥裝設時間比較表………………………………………….........82



圖 目 錄
圖1-1 研究方法流程圖……………………………………………………….6
圖1-2 研究步驟流程圖…………………………………………………….…7
圖2-1 釋壓閥構造示意圖…………………………………………………….9
圖2-2 HPV-MODEL釋壓閥型式圖………………………………………....13
圖2-3 安全閥與壓力之關係圖……………………………………….......…17
圖2-4 系統壓力於閥盤表面積之作用圖…………………………….......…17
圖2-5 流體進入安全閥預壓室B處之動作圖…………………...…………18
圖2-6 C處流量引起閥盤上升爆裂圖…………………..………………..…18
圖3-1 無載開路狀況之理想變壓器圖…………………………….…..........25
圖3-2 負載短路狀況之理想變壓器圖…………...……………...………….25
圖3-3 無載狀況之實際變壓器圖………………………….………………..25
圖3-4 有載狀況之實際變壓器圖…………………………………………...26
圖3-5 單相變壓器之精確電路圖…………………………………………...26
圖3-6 導體電阻與溫度之關係圖…………………………………………...31
圖3-7 變壓器背向實驗接線圖……………………………….…………......31
圖3-8 熱傳導曲線圖……………………………………...............................33
圖3-9 流體粒子之自由體圖………………………………………………...35

圖3-10 液體中導電之電壓-電流特性曲線圖…..…………………………...39
圖3-11 絕緣油中水分對絕緣電阻之影響圖………………………………...39
圖4-1 變壓器外殼加裝釋壓閥施工流程圖………………..……………….42
圖4-2 桿上變壓器現場吊換作業流程圖…………………………………...42
圖4-3 傳統釋壓閥作業施工困難點分析之魚骨圖………………………...43
圖4-4 桿上變壓器裝設釋壓閥示意圖………………………………...……45
圖4-5 釋壓閥裝設變壓器本體正面圖…………………………...................46
圖4-6 釋壓閥裝設變壓器本體側面圖………………………………….......46
圖4-7 釋壓閥裝設變壓器本體背面圖……………………………………...46
圖4-8 釋壓閥與手孔蓋之垂直裝設圖……………………..……………….48
圖4-9 銅彎頭示意圖……………………………………….……………...…48
圖4-10 手孔蓋加裝釋壓閥成品圖………………………..………...………..49
圖4-11 釋壓閥與手孔蓋之水平裝設圖………………………………...……49
圖4-12 絕緣電阻對溫度之容許圖……………………………………….…..52
圖4-13 小變壓比之匝比接線圖……………………………………...………54
圖4-14 大變壓比之匝比接線圖……………………………………..………..55
圖4-15 TTR匝比計接線圖……………………………………………………55
圖4-16 絕緣油試驗器接線圖………………………………………….……..57
圖5-1 充氣洩壓澆水試驗圖………………………………………………...59
圖5-2 變壓器油面氣泡數比較圖…………………………………………...60
圖5-3 絕緣電阻測量圖……………………………………………...……....65
圖5-4 高壓側繞組對接地側之絕緣電阻比較圖…………………………...66
圖5-5 高壓側繞組對低壓側繞組之絕緣電阻比較圖……………………...66
圖5-6 低壓側繞組對接地側之絕緣電阻比較圖…………………………...67
圖5-7 匝比試驗接線圖……………………………………………………...70
圖5-8 電壓分接頭調整器之切換圖………………………………….……..71
圖5-9 匝比試驗比較圖……………………………………………………...71
圖5-10 油耐壓試驗器測試圖……………………………………………..….73
圖5-11 絕緣油耐壓破壞曲線圖……………………………………………...74
圖5-12 釋壓閥裝設本體外殼影響度累計圖……………………….………..82
圖5-13 釋壓閥裝設手孔蓋影響度累計圖…………………………………...83
圖5-14 釋壓閥裝置時間之柏拉圖…………………………………………...83
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