CN103176058A - 变压器油纸绝缘试品测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器油纸绝缘试品测量装置，包括测量筒体及设置在测量筒体顶部的环氧树脂板，测量筒体内自上而下设有施压电极、测量电极及保护电极，施压电极及保护电极经导电杆连接环氧树脂板，施压电极及测量电极之间设置待测量的变压器油纸。与现有技术相比，本发明采用油纸绝缘三电极模型，可以获得较高的测试精度，为了模仿变压器在实际运行中的环境，在热老化过程中保持油纸绝缘试品频域介电谱测量装置的密封性，具有较高的仿真效果，另外，通过改变实验条件可以方便地检测出不同情况下的实验数据。

Description

变压器油纸绝缘试品测量装置

技术领域

本发明涉及一种变压器测量装置，尤其是涉及一种变压器油纸绝缘试品测量装置。

背景技术

油纸绝缘电力设备在长期运行中，在电、热、化学等多种应力的作用下，因而随着运行时间的增长必将导致绝缘系统的老化，而纸绝缘的老化往往决定了整个绝缘系统能否继续工作，为此人们对于纸的老化极为关注。一方面，温度升高会极大的促进老化进程，根据蒙辛格规则推出的热老化6度法，温度每升高6K，老化速率提高一倍，因此可以通过提高油纸绝缘试品温度的方法来加速其老化进程，从而获得具有不同老化程度的试品。另一方面，固体绝缘中的含水量在材料的降解中占有决定性的作用，较高的含水量强烈的加速了降解的过程。为了更好地研究固体绝缘中含水量对频域介电谱的影响，需要采取浸泡吸水并逐步烘干的方法制备了不同含水量的油纸绝缘试品，将不同绝缘状态的试品在不同的环境因素作用下进行频域介电谱测试，因此如何设计得到用于测试的装置成为了目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以获得较高的测试精度、检测出不同情况下的实验数据的变压器油纸绝缘试品测量装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

变压器油纸绝缘试品测量装置，包括测量筒体及设置在测量筒体顶部的环氧树脂板，

所述的测量筒体内自上而下设有施压电极、测量电极及保护电极，所述的施压电极及保护电极经导电杆连接环氧树脂板，所述的施压电极及测量电极之间设置待测量的变压器油纸。

连接环氧树脂板与保护电极的导电杆上套设有聚四氟乙烯层。

所述的测量筒体为玻璃制容器。

所述的测量筒体内盛装变压器油。

盛装的变压器油没过待测的变压器油纸。

所述的变压器油纸为绝缘油纸板。

与现有技术相比，本发明采用油纸绝缘三电极模型，可以获得较高的测试精度，为了模仿变压器在实际运行中的环境，在热老化过程中保持油纸绝缘试品频域介电谱测量装置的密封性，具有较高的仿真效果，另外，通过改变实验条件可以方便地检测出不同情况下的实验数据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图中，1为环氧树脂板、2为导电杆、3为施压电极、4为变压器油纸、5为保护电极、6为聚四氟乙烯层、7为测量筒体、8为测量电极、9为变压器油。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

变压器油纸绝缘试品测量装置，其结构如图1所示，包括测量筒体7及设置在测量筒体顶部的环氧树脂板1，在测量筒体7内自上而下设有施压电极3、测量电极8及保护电极5，施压电极3及保护电极5经导电杆2连接环氧树脂板1，在施压电极3及测量电极8之间设置待测量的变压器油纸4。其中，连接环氧树脂板1与保护电极5的导电杆2上套设有聚四氟乙烯层6。为了提高密封性能，采用的测量筒体7为玻璃制容器。在使用时测量筒体7内盛装变压器油9，变压器油9没过待测的变压器油纸4，该变压器油纸4为绝缘油纸板。

采用本发明可以对绝缘油纸板不同的老化程度、水分含量以及温度对油纸绝缘频域介电谱的影响

根据蒙辛格规则推出的热老化6度法，将油纸绝缘试品至于恒温高温烘箱中持续加热，每隔一定的时间进行FDS测试。烘箱的设定温度为120℃。在烘箱内分别老化0、48、96、144等小时分别测量其25℃(室温，不同天气可能变化2℃左右)、60℃、90℃的FDS数据，从而得到不同老化程度下油纸绝缘FDS数据，通过初步分析，发现随着试品在烘箱中加热时间的增加，等效老化程度加深，介损tanδ呈现了明显的增大趋势，尤其是在低频段表现明显，而高频段则区别甚微。这主要是由于介质极化的频率特性作用的结果。绝缘介质的介质损耗主要由电导损耗和极化损耗组成，而极化损耗主要由偶极子极化、空间电荷极化以及介质夹层极化等有损极化组成，这些极化只能在频率低于1Hz左右的频段下作用明显，在高频段则来不及发生弛豫现象。因此，当绝缘介质因温度升高而分解出水分、羧酸等小分子极性介质时，对高频段的介损tanδ影响不大，而对低频段则影响显著。

同时，随着试品老化程度的增加，试品的电容值随频率变化曲线展现了很大的差异，并且在高频段和低频段的影响不同。在高频段，随着老化程度的增加，电容值呈现降低的趋势；在低频段，随着老化程度的增加，电容值则迅速增大。可见随着老化程度加大，纸板聚合度降低，纤维素裂解并成极性小分子，使介质的极性增强，必然导致其电容值的增大。然而在高频段，尽管极性增强，但是介质的松弛时间常数很大，极化所需时间远远大于电源变化的周期，介质的介电常数ε＝ε_∞，极性杂质不起主导作用，导致可能出现随着老化程度增加而电容值降低的现象。

另外，对于相同的测量温度，不同老化程度的试品其tanδ-f曲线最低值对应的频率保持不变，而最低值随着老化程度的增加而逐步增大，因此tanδ-f曲线的介损最小值可以作为反映其老化状态的特征信息。对于相同的老化程度，随着测量温度的增大，tanδ-f曲线最低值呈现向右移趋势。

综上，油纸绝缘在老化过程中产生的分解物等杂质主要为极性介质，对频域介电谱的低频段影响明显。研究低频时的频域介电谱，对油纸绝缘的分析与诊断非常重要。油纸绝缘的tanδ-f曲线的最小值随老化程度的加深而逐渐上移，且对应的频率基本保持不变，可作为判断老化状态的特征信息。

随着含水量的增加，测试试品的tanδ呈明显上升趋势，主要是由于水分是极性分子，含水量的增加必然导致介质极性损耗的增大。五条曲线在高频和低频段区分比较明显，而在中频段(0.1-IHz)区分较弱，而且介损随频率变化的速度也大，曲线到了0.001Hz时区分又进一步弱化。对于厚度为2mm的试品，含水量分别为1％，2％，3％和4％的曲线在0.001Hz时甚至出现了交叠；而对于厚度为3mm的试品，则交叠点向高频移动，大约在0.01Hz，而后曲线交叉，可以预见如果测量频率再降低，则也会出现类似厚度3mm试品的情况。而该交叉点则与试品的厚度有关。可见油浸纸FDS特性不仅与试品绝缘状态(残余含水量)有关，而且受到绝缘结构的影响(水分分布情况等等)。

对于试品实验，测量过程中试品是否接地对测量结果影响显著。根据以前的实验，当试品电容值较大时(nF数量级)，采用UST和GST测量所得曲线是一致的，测量误差也很小。而根据图4-8(a)(厚度2mm，含水量1％的试品，电容约60pF)，由于试品电容值相对以前的老化油纸绝缘试品大大提高，UST测量不再出现负值的情况，但是在高频段仍与GST测量结果差别较大，导致两种情况下所拟合的水分值差别很大，测得的工频电容值差别也很大。而再由图4-8(b)(厚度2mm，含水量7％的试品，电容约94pF)，UST和GST曲线基本重合，拟合所得水分含量也一致，说明随着电容值的增加，测量结果越准确可靠一些。另外，同一试品GST测量方法所得电容值明显高于UST方法所测值，对于厚度为2mm的试品，相差7-8pF，而对于厚度为3mm的试品，差别则高达11pF左右。

环境温度与FDS的测量结果具有较强的关系，如随着温度升高，FDS曲线整体呈现右偏移的趋势。可采用阿累尼乌斯模型可对此进行解释，即温度的每升高8～10℃，化学反应速度可增加2～4倍。温度提升后，分子间的相互作用力增强，极化程度也相应增强，FDS曲线随温度普遍上移，但当环温达到一定程度后(大于20℃)，FDS曲线在不同的低频点处出现了拐点，分析其原因，在不同的环温下，引起极化的机制不同，同一试品而言，且具有特征性。

进一步分析，温度对FDS曲线的影响主要取决于两个因素：电导率和油纸水分平衡关系。当温度升高时，油的电导率增大，水分从纸板向油中迁移，导致介质损耗的增加；对绝缘纸来说，由于含水量的降低而使介质损耗减小，并在低频段表现明显。

因此在现场实际设备应用时，环境温度对测量结果尤为重要。如以电力变压器为例，刚停运后油温逐渐缓慢下降，最佳的测量条件为变压器经过长时间的静置达到温度稳定的状态。另外，电力变压器各部分的油温分布并不均匀，通常是顶部温度较高，底部温度较低。考虑综合效应，宜以设备中部的油温进行测量分析。

Claims (6)

1.变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，该装置包括测量筒体及设置在测量筒体顶部的环氧树脂板，

所述的测量筒体内自上而下设有施压电极、测量电极及保护电极，所述的施压电极及保护电极经导电杆连接环氧树脂板，所述的施压电极及测量电极之间设置待测量的变压器油纸。

2.根据权利要求1所述的变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，连接环氧树脂板与保护电极的导电杆上套设有聚四氟乙烯层。

3.根据权利要求1所述的变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，所述的测量筒体为玻璃制容器。

4.根据权利要求1或3所述的变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，所述的测量筒体内盛装变压器油。

5.根据权利要求4所述的变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，盛装的变压器油没过待测的变压器油纸。

6.根据权利要求1或5所述的变压器油纸绝缘试品测量装置，其特征在于，所述的变压器油纸为绝缘油纸板。

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