CN103954847A - 一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验装置，包括耐高温有机玻璃罐体、上下不锈钢密封盖板、电极系统、电加热毯，温度传感与控制等；罐体上下端以不锈钢盖板密封，内部充变压器油，温度传感器置于罐体底部，温度传感器与温度显示与温度控制连接；罐体上盖板上设置气阀及气压表，下盖板设置油阀，电极系统置于在罐体底部，绝缘纸板置于上、下电极系统间，上电极与带螺纹千分尺连接，下电极中测量电极与接地电极以聚四氟乙烯套管绝缘，接地电极与下盖板连接。本发明采用真空注油方式实现绝缘纸板与绝缘油的充分浸渍，应用加热装置在罐体外部实现不同环境温度的设定，实现了油纸绝缘的频域介电谱和电导率的准确测试。

Description

一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验装置

技术领域

本发明属于电力领域，特别涉及一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验罐体。

背景技术

油纸复合绝缘是电力设备主要的绝缘方式，其在运行过程中不可避免出现绝缘性能衰退将直接影响设备的运行可靠性。为了获得油纸绝缘的绝缘状态情况，当前多以工频50Hz交流或直流试验后再进行状态评价，但随着设备电压等级及容量的提升，基于单一绝缘参数的状态评价方法已无法准确获得绝缘系统的真实状态信息，从而导致油浸式设备在运行过程中的故障风险显著增加。

电导率及频域介电谱的测量可获得油纸复合绝缘在外施电场作用下的电导及极化全面信息，可为油纸绝缘状态准确评估提供有益的帮助，但其测量结果往往会受到环境温度、电极结构、电极与材料接触程度等多种因素的影响。目前，针对油纸复合绝缘介电响应理论仍相对薄弱，且无成熟的适用于油纸绝缘频域介电谱及电导率联合测试试验装置，不能满足油纸复合绝缘介电响应特性深入研究需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验装置，用于油纸绝缘试品的频域介电谱及电导率测试，所述装置包括耐高温有机玻璃或其他绝缘材料构成的罐体、电极系统、温度传感器，温度显示与控制器，且所述罐体的内部充有变压器油，所述试验装置采用真空注油方式实现油纸绝缘试品与变压器油的充分浸渍，其特征在于：

所述罐体的上下端通过上盖板和下盖板密封，所述上、下盖板均为不锈钢密封盖板，且所述上、下盖板通过聚四氟乙烯材料制得的连杆被进一步固定，所述罐体的上盖板设置气阀及气压表，下盖板设置油阀；

所述电极系统包括上、下电极，且电极系统置于罐体内部，所述油纸绝缘试品则置于所述上、下电极间，其中：

所述上电极包括依次通过螺纹方式逐一连接的带螺纹千分尺、不锈钢电极、电极连杆，和圆板电极，带螺纹千分尺用于测量油纸绝缘试品的厚度，不锈钢电极用于对所述试品施加重力，圆板电极用于为试品施加电压，而电极连杆用于将上电极其余部件连接组装在一起；

所述下电极包括接地电极、测量电极，和聚四氟乙烯套管，其中接地电极用于降低干扰，聚四氟乙烯套管用于将接地电极和测量电极绝缘，测量电极用于测量所述试品上流过的电流信号，且接地电极与所述罐体的下盖板固定连接；

所述罐体外表面包覆以柔性、能卷曲的电加热单元，所述电加热单元受控于温度显示与控制器；

所述温度传感器置于罐体内部的底部，并与温度显示与控制器连接。

优选的，所述上电极的带螺纹千分尺的一部分处于所述罐体的上盖板处，上电极的其余部分处于所述罐体的内部。

优选的，所述试验装置还与外施电源、频域介电谱测试仪/静电计、上位机连接，所述频域介电谱测试仪/静电计用于对油纸绝缘试品的频域介电谱/电导率信号进行采集；所述上位机，与频域介电谱测试仪/静电计通信连接，接收频域介电谱测试仪/静电计的信号。

优选的，所述的油纸绝缘试品包括矿物油、植物油、硅油、绝缘纸、绝缘板、绝缘木。

此外，本发明还公开了利用上述试验装置的一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验方法，其特征在于：

(1)罐体内经新变压器油冲淋后，将待测油纸绝缘试品放置于下电极上，顺次将圆板电极、不锈钢电极放置在所述试品上，再以电极连杆进行固定连接后，将罐体上盖板进行安装，再将带螺纹千分尺与电极连杆以螺纹连接，将罐体密封；

(2)利用真空泵通过上盖板上的气阀对罐体内进行抽真空处理，利用下盖板上的油阀将变压器油真空注入罐体，保持油纸绝缘试品在油中浸渍48小时；

(3)对温度显示与控制器进行温度设定，利用所述电加热单元对罐体进行升温，待显示罐体内部油温1分钟内温度变化不超过2℃后，进行频域介电谱/电导率测试；

(4)频域介电谱/电导率测量结束后，断开电加热单元，待温度降至室温后，将变压器油排出，打开罐体取出油纸绝缘试品，完成测试。

本发明的技术效果为：采用真空注油方式实现油纸绝缘试品与油的充分浸渍，应用所述电加热单元在罐体外部实现不同环境温度的设定，从而便于实现了油纸绝缘的频域介电谱和电导率的准确测试。装置能够适用于多种油纸绝缘试品的频域介电谱和电导率测试。上述上下电极实质上采用了三电极结构，这有利于电流信号的准确测量。本发明实现了油纸绝缘测试环境条件的准确控制，同时大幅提升油纸绝缘电导及极化数据的可用性。

附图说明

图1为本发明频域介电谱及电导率测试试验装置结构示意图；

图2为本发明频域介电谱及电导率测试试验装置应用方法示意图；

图3为本发明的试验装置的上、下电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

请参阅图1，就该实施例而言，本发明的油纸绝缘频域谱及电导率测试的试验装置，包括耐高温有机玻璃(典型的，如PMMA)罐体、上下不锈钢密封盖板、电极系统、电加热毯，温度传感器、温度显示与控制器等。耐高温有机玻璃罐体上下端以不锈钢盖板密封连接，并以聚四氟乙烯，即PTFE连杆上下固定，其内部充变压器油；电极系统置于罐体内部，油纸绝缘试品以绝缘纸板为例，绝缘纸板置于上、下电极系统间，圆板电极、不锈钢电极与带螺纹千分尺连接，下电极中测量电极与接地电极以聚四氟乙烯套管绝缘，接地电极与下盖板固定连接；罐体上盖板上设置气阀及气压表，下盖板设置油阀，罐体外表面包覆以柔性、能卷曲的电加热单元，比如电加热毯或电加热薄膜等柔性电加热材料，从而对罐体内温度进行控制；温度传感器置于罐体底部，并与温度显示与控制器连接，电加热毯也与温度显示与控制器连接并受控于温度显示与控制器。

优选的，上述罐体材料也可以是其他绝缘材料，PTFE连杆也可以是其他绝缘材料制得的连杆类固定件。

在另一个实施例中，请参阅图2，本发明的试验装置与外施电源、频域介电谱测试仪/静电计、上位机连接后，频域介电谱测试仪/静电计用于对油纸绝缘试品的频域介电谱/电导率信号进行采集；上位机，与频域介电谱测试仪/静电计通信连接，接收频域介电谱测试仪/静电计的信号。该实施例描述了该试验装置的应用例，也可以采用更为复杂的频域介电谱及电导率技术方案。

请参阅图3，当油纸绝缘试品为绝缘纸板时，其示意了本发明的电极系统结构，包括上电极及下电极，其实质上构成了“三电极”系统，可大幅提高测量准确性及精度，究其原因在于：上电极包括依次通过螺纹方式逐一连接的带螺纹千分尺、不锈钢电极、电极连杆、圆板电极，其中带螺纹千分尺用于测量绝缘纸板厚度，不锈钢电极对纸板施加重力(其可以对不同的油纸绝缘试品施加同样的重力)，圆板电极为试品施加电压，而电极连杆用于将上电极其余部件连接组装在一起；下电极由接地电极、测量电极、聚四氟乙烯套管组成，其中接地电极用于降低干扰，聚四氟乙烯套管将接地电极和测量电极绝缘，测量电极用于测量试品上流过的电流信号。

在另一个实施例中，所述上电极的带螺纹千分尺的一部分处于所述罐体的上盖板处，上电极的其余部分处于所述罐体的内部。就该实施例而言，其意在便于测量所述试品的厚度。

本发明还公开了利用上述试验装置进行频域介电谱及电导率试验的方法，具体流程为：

(1)罐体内经新变压器油冲淋后，将待测油纸绝缘试品放置于下电极上，顺次将圆板电极、不锈钢电极放置在所述试品上，再以电极连杆进行固定连接后，将罐体上盖板进行安装，再将带螺纹千分尺与电极连杆以螺纹连接，将罐体密封；

(2)利用真空泵通过上盖板上的气阀对罐体内进行抽真空处理，利用下盖板上的油阀将变压器油真空注入罐体，保持纸板在油中浸渍48小时；

(3)对温度显示与控制器进行温度设定，利用柔性可卷曲电加热单元对罐体进行升温，待显示罐体内部油温1分钟内温度变化不超过2℃后，进行频域介电谱/电导率测试；

(4)频域介电谱/电导率测量结束后，断开电加热单元，待温度降至室温后，将变压器油排出，打开罐体取出油纸绝缘试品，完成测试。

本发明的温度显示与控制器，可利用8031单片机系统或其他片上系统实现。温度传感器安装与罐体内部的底部，获得罐体内部油温的变化情况；温度显示与控制器用于显示罐体内部的油温，和手动或自动受控于其他上位机所输入的温度值，经8031单片机系统或其他片上系统对电加热单元的电源进行控制，实现罐体内油温的控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于前述的各装置实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的单元/模块组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的单元/模块组合的限制，因为根据本发明，某些单元可以采用其他单元/模块执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述装置实施例均属于优选实施例，所涉及的单元/模块并不一定是本发明所必须的。

Claims (5)

1.一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验装置，用于油纸绝缘试品的频域介电谱及电导率测试，所述装置包括耐高温有机玻璃或其他绝缘材料构成的罐体、电极系统、温度传感器，温度显示与控制器，且所述罐体的内部充有变压器油，所述试验装置采用真空注油方式实现油纸绝缘试品与变压器油的充分浸渍，其特征在于：

所述罐体的上下端通过上盖板和下盖板密封，所述上、下盖板均为不锈钢密封盖板，且所述上、下盖板通过聚四氟乙烯材料制得的连杆被进一步固定，所述罐体的上盖板设置气阀及气压表，下盖板设置油阀；

所述电极系统包括上、下电极，且电极系统置于罐体内部，所述油纸绝缘试品则置于所述上、下电极间，其中：

所述上电极包括依次通过螺纹方式逐一连接的带螺纹千分尺、不锈钢电极、电极连杆，和圆板电极，带螺纹千分尺用于测量油纸绝缘试品的厚度，不锈钢电极用于对所述试品施加重力，圆板电极用于为试品施加电压，而电极连杆用于将上电极其余部件连接组装在一起；

所述下电极包括接地电极、测量电极，和聚四氟乙烯套管，其中接地电极用于降低干扰，聚四氟乙烯套管用于将接地电极和测量电极绝缘，测量电极用于测量所述试品上流过的电流信号，且接地电极与所述罐体的下盖板固定连接；

所述罐体外表面包覆以柔性、能卷曲的电加热单元，所述电加热单元受控于温度显示与控制器；

所述温度传感器置于罐体内部的底部，并与温度显示与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：优选的，所述上电极的带螺纹千分尺的一部分处于所述罐体的上盖板处，上电极的其余部分处于所述罐体的内部。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述试验装置还与外施电源、频域介电谱测试仪/静电计、上位机连接，所述频域介电谱测试仪/静电计用于对油纸绝缘试品的频域介电谱/电导率信号进行采集；所述上位机，与频域介电谱测试仪/静电计通信连接，接收频域介电谱测试仪/静电计的信号。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：优选的，所述的油纸绝缘试品包括矿物油、植物油、硅油、绝缘纸、绝缘板、绝缘木。

5.一种油纸复合绝缘频域介电谱及电导率测试的试验方法，所述方法利用权利要求1-4任一试验装置，其特征在于：

(1)罐体内经新变压器油冲淋后，将待测油纸绝缘试品放置于下电极上，顺次将圆板电极、不锈钢电极放置在所述试品上，再以电极连杆进行固定连接后，将罐体上盖板进行安装，再将带螺纹千分尺与电极连杆以螺纹连接，将罐体密封；

(2)利用真空泵通过上盖板上的气阀对罐体内进行抽真空处理，利用下盖板上的油阀将变压器油真空注入罐体，保持油纸绝缘试品在油中浸渍48小时；

(3)对温度显示与控制器进行温度设定，利用所述电加热单元对罐体进行升温，待显示罐体内部油温1分钟内温度变化不超过2℃后，进行频域介电谱/电导率测试；

(4)频域介电谱/电导率测量结束后，断开电加热单元，待温度降至室温后，将变压器油排出，打开罐体取出油纸绝缘试品，完成测试。