CN104375032A - 智能绝缘子老化试验系统 - Google Patents

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CN104375032A CN201410632138.3A CN201410632138A CN104375032A CN 104375032 A CN104375032 A CN 104375032A CN 201410632138 A CN201410632138 A CN 201410632138A CN 104375032 A CN104375032 A CN 104375032A
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孙长海
李维江
娄志迅
卢伟
陈瑾希
粘凯昕
史晓龙
张强
王明
赵伟程
陈百通
薛静梅
彭娜
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Abstract

本发明涉及一种智能绝缘子老化试验系统。该智能绝缘老化试验系统，包括高压电源、微弱信号采集箱和绝缘老化试验箱三部分，高压电源通过高压屏蔽引线将高压引入绝缘老化试验箱，绝缘老化试验箱中产生的微弱信号通过带屏蔽信号线引入微弱信号采集箱，微弱信号经过滤波放大后转换成数字信号上传至上位机，由上位机进行数据处理及存储打印，隔离电源为高压电源和微弱信号采集箱供电。智能绝缘老化系统能够在极端环境下，通过高压引入电极将所需高压加到支撑多个被试绝缘子的绝缘支架上进行试验，保证其绝缘结构稳定运行，同时实现微弱信号的采集与传输。实现温度现场控制和无线控制，提升系统的智能与安全性。

Description

智能绝缘子老化试验系统
技术领域
本发明涉及一种智能绝缘子老化试验系统，主要应用于电力企业、绝缘子制造公司、高校等环境下，开展绝缘子老化试验，尤其是模拟极端环境下绝缘子老化机理研究。
背景技术
目前，我国特、超高压输变电网迅猛发展，作为保障电网的安全运行的输电设备之一—绝缘子质量检测突显重要。但目前国内外尚无理想的质检装备，阻碍了行业进步，制约了我省高端装备制造业快速发展。
检测技术与装备现状：清华大学、中国电科院、日本NGK公司等开发的离子迁移试验装置存在测试时间长、结果难以保证精准、设备智能化不够高等问题；因此，研究迁移机理与老化规律之间关系，研发高性能的绝缘子质量快速检测装备已成为大家共同面临的重大技术课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是紧紧围绕目前特高压输变电网绝缘子质检技术关键装备存在的主要问题，包括：
(1)高压设备系统自身泄漏电流大，控制部分可靠性差，输出高电压的谐波分量大、精度低；
(2)采用指针式的检流计和微安表测量电流，精度难以保证；试验环境(温度值、湿度值)控制不精准；
(3)系统长期运行，难以保证绝缘结构稳定性和绝缘能力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种智能绝缘子老化试验系统，该系统主要包括三部分：
(1)自身泄漏小、输出电压精度高的大容量直流高压电源系统；
(2)高压场下微弱信号采集与处理及管理系统；
(3)容纳2-50组绝缘子试样的绝缘老化试验箱。
本发明的一种智能绝缘老化试验系统，包括高压电源、微弱信号采集箱和绝缘老化试验箱三部分，高压电源通过高压屏蔽引线将高压引入绝缘老化试验箱，绝缘老化试验箱中产生的微弱信号通过带屏蔽信号线引入微弱信号采集箱，微弱信号经过滤波放大后转换成数字信号上传至上位机，由上位机进行数据处理及存储打印，隔离电源为高压电源和微弱信号采集箱供电。
高压电源包括隔离电源、电源控制箱、高压发生器；电源控制箱输入端与隔离电源相连，电源控制箱输出端与高压发生器连接，高压发生器与绝缘老化试验箱相连接。高压电源采用高压电源集装化技术，即将所有升压、倍压以及高压反馈电路集于铁壳里，实现小型化和稳定耐用；高压电源通过埋入式电极和拖地电缆将高压引至绝缘老化试验箱，以实现自身泄漏小的特点。
微弱信号采集箱具有nA级和uA级量程，包括信号采集模块、滤波模块、放大模块和通信模块，上述各模块依次连接，通信模块将信号传至上位机进行后续数据处理、存储打印，大大减少了试验人员处理数据的工作量。
绝缘老化试验箱包括加热器、绝缘腔体、绝缘电瓷板、垫圈、高压套管、高压引入电极、高压导杆、温度传感器、试温绝缘子、风扇、绝缘子支架、被试品、绝缘子、微弱屏蔽信号线。
加热器设在绝缘腔体的底部，绝缘腔体的内壁为铁板，铁板将加热器覆盖。绝缘腔体内涂铺聚四氟乙烯，提高绝缘强度的同时也增强了内壁的耐腐蚀性。绝缘腔体底部的聚四氟乙烯上有绝缘电瓷板，绝缘电瓷板上设有散热通道。绝缘老化试验箱的门边框有垫圈，当关紧箱门后借助一定的压力达到有效的密封。
高压套管为直流高压电容式套管，位于绝缘老化试验箱的顶部。高压套管包括内部的绝缘电容芯子和外部的绝缘套管，绝缘电容芯子由电缆纸和金属铝箔交替缠绕于金属棒上，绝缘套管采用聚四氟乙烯材料，高压套管外径为上下相同的伞棱状结构。高压套管内部的绝缘电容芯子与高压引入电极相连，高压引入电极将高压引入高压导杆。
绝缘子支架为围绕于高压导杆周围的“8”字形柱体，绝缘子支架采用耐高温复合材料制作，绝缘子支架起到分布被试品、承载高压和传输微弱电流的作用。绝缘子支架内的高压导杆周围放置有多组被试品，高压导杆的两端设有多个绝缘子。各绝缘子支架内的高压导杆之间并联，高压流经高压导杆和被试品后，通过微弱屏蔽信号线将微弱信号传入微弱信号采集箱。绝缘腔体内部存在强电场、强磁场和高温，微弱屏蔽信号线采用铜网屏蔽层-氧化铝瓷套管-铜导线三层复合材料制作。
温度传感器和试温绝缘子固定在绝缘腔体的一侧，在温度传感器的附近放置试温绝缘子来模拟温度场，使测量值更接近被测试品的真实温度。
绝缘老化试验箱的绝缘腔体的一侧设有风扇。
无线温度控制系统位于绝缘老化试验箱外侧，与温度传感器和加热器相连接。无线温度控制系统包括手持端和执行端。手持端用于设置绝缘老化试验箱所需温度值，包括按键模块、手持端微处理器(MCU)模块和无线传输模块；执行端用于响应手持端的设置信息，完成温度的调节工作，包括无线传输模块、执行端微处理器(MCU)模块和加热器。无线温度控制系统分为现场控制和无线控制，现场控制是直接对绝缘老化试验箱上的温度控制器进行设定，无线控制是通过遥控器对绝缘老化试验箱上的温度控制器进行设定。
本发明的有益效果是智能绝缘老化系统能够在极端环境下(如120度)，通过高压引入电极将所需高压(如60kV)加到支撑多个被试品的绝缘子支架上进行试验，保证其绝缘结构稳定运行，同时实现微弱信号(如nA级)的采集与传输。实现温度现场控制和无线控制，提升系统的智能与安全性。
附图说明
图1为智能绝缘老化试验系统原理图。
图2为高压电源产生回路。
图3为微弱信号采集系统框图。
图4为绝缘老化试验箱总体结构图。
图5为绝缘老化试验箱绝缘子支架结构示意图。
图6为无线温度控制系统的结构图。
图中：1加热器；2绝缘腔体；3绝缘电瓷板；4散热通道；5垫圈；6高压套管；7高压引入电极；8高压导杆；9温度传感器；10试温绝缘子；11风扇；12绝缘子支架；13被试品；14绝缘子；15微弱屏蔽信号线。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案进一步说明本发明的具体实施方式。
图1为智能绝缘老化试验系统原理图，输入电源(220AC)经隔离电源为高压电源控制箱和微弱信号采集箱供电；电源控制箱输出电压(0-250V)至高压发生器产生高压，高压引入绝缘老化试验箱为被试品提供高压激励，被试品产生的微弱信号传入微弱信号采集箱，微弱信号经过滤波放大后转换成数字信号传至上位机，由上位机进行数据处理及存储打印。
图2为高压电源的主电路图。高压电源输入220V电压，通过升压变压器、倍压整流电路和大电阻限流后，为被试品提供激励。±12V电源模块为电源控制电路供电。电流传感器对电流进行采样实现过流保护，采样电阻对电压采样实现过压保护。
图3为微弱信号采集系统框图。被试品的微弱电流信号经由微弱信号采集模块、滤波放大后，将采集的微弱电流信号通过通信模块传输给上位机进行信号处理，并用VB编写的人机交互页面、特定的应用程序，全程实现计算机管理，提高系统的智能化和试验效率。
图4为绝缘老化试验箱总体结构图。0-60kV直流高压通过高压套管、高压引入电极和高压导杆引入绝缘箱体。
绝缘腔体底部装有两个加热器，低温试验时一个加热器工作，高温试验时两个加热器同时工作，极大提高了加热效率。绝缘腔体侧面装有风扇，使绝缘腔体温度保持均匀和降温。加热器上方的铁板上铺放有耐高温、绝缘的绝缘电瓷板，绝缘电瓷板开有三道散热通道。绝缘老化试验箱门边框有垫圈，关紧箱门后借助一定的压力达到有效的密封。
温度传感器和试温绝缘子固定在绝缘腔体的一侧，在温度传感器的附近放置试温绝缘子来模拟温度场，使测量值更接近被测试品的真实温度。
图5为绝缘老化试验箱绝缘子支架结构示意图。引入绝缘腔体的高压通过高压引入电极和高压导杆将高压施加到被试品上，被试品传导出的微弱信号通过微弱屏蔽信号线传入微弱信号采集箱。绝缘子支架起到分布被试品、承载高压和传输微弱电流的作用。
图6为无线温度控制系统结构图。无线温度控制系统包括手持端和执行端。手持端用于设置绝缘老化试验箱所需温度值，包括按键模块、手持端微处理器(MCU)模块和无线传输模块；执行端用于响应手持端的设置信息，完成温度的调节工作，包括无线传输模块、执行端微处理器(MCU)模块和加热器。

Claims (3)

1.一种智能绝缘老化试验系统，其特征在于，智能绝缘老化试验系统包括高压电源、微弱信号采集箱和绝缘老化试验箱三部分，高压电源通过高压屏蔽引线将高压引入绝缘老化试验箱，绝缘老化试验箱中产生的微弱信号通过带屏蔽信号线引入微弱信号采集箱，微弱信号经过滤波放大后转换成数字信号上传至上位机，由上位机进行数据处理及存储打印，隔离电源为高压电源和微弱信号采集箱供电；
高压电源包括隔离电源、电源控制箱和高压发生器；电源控制箱输入端与隔离电源相连，电源控制箱输出端与高压发生器连接，高压发生器与绝缘老化试验箱相连接；
微弱信号采集箱具有nA级和uA级量程，包括信号采集模块、滤波模块、放大模块和通信模块，上述各模块依次连接，通信模块将信号传至上位机进行后续数据处理、存储打印；
绝缘老化试验箱包括加热器、绝缘腔体、绝缘电瓷板、垫圈、高压套管、高压引入电极、高压导杆、温度传感器、试温绝缘子、风扇、绝缘子支架、被试品、绝缘子和微弱屏蔽信号线；
加热器设在绝缘腔体的底部，绝缘腔体的内壁为铁板，铁板将加热器覆盖；
绝缘腔体内涂铺聚四氟乙烯，绝缘腔体底部的聚四氟乙烯上有绝缘电瓷板，绝缘电瓷板上设有散热通道；绝缘老化试验箱的门边框有垫圈；
高压套管为直流高压电容式套管，位于绝缘老化试验箱的顶部；高压套管包括内部的绝缘电容芯子和外部的绝缘套管，绝缘电容芯子由电缆纸和金属铝箔交替缠绕于金属棒上，绝缘套管采用聚四氟乙烯材料，高压套管外径为上下相同的伞棱状结构；高压套管内部的绝缘电容芯子与高压引入电极相连，高压引入电极将高压引入高压导杆；
绝缘子支架为围绕于高压导杆周围的“8”字形柱体，绝缘子支架采用耐高温复合材料制作，绝缘子支架内的高压导杆周围放置有多组被试品，高压导杆的两端设有多个绝缘子；各绝缘子支架内的高压导杆之间并联，高压流经高压导杆和被试品后，通过微弱屏蔽信号线将微弱信号传入微弱信号采集箱；温度传感器和试温绝缘子固定在绝缘腔体的一侧；
绝缘老化试验箱的绝缘腔体的一侧设有风扇；
无线温度控制系统位于绝缘老化试验箱外侧，与温度传感器和加热器相连接。
2.根据权利要求1所述的智能绝缘老化试验系统，其特征在于，所述的无线温度控制系统包括手持端和执行端，手持端用于设置绝缘老化试验箱所需温度值，包括按键模块、手持端微处理器模块和无线传输模块；执行端用于响应手持端的设置信息，完成温度的调节工作，包括无线传输模块、执行端微处理器模块和加热器。
3.根据权利要求1或2所述的智能绝缘老化试验系统，其特征在于，所述的微弱屏蔽信号线采用铜网屏蔽层-氧化铝瓷套管-铜导线三层复合材料制作。
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