CN106404644B - 一种试验装置和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试验装置和试验方法，用于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验。具体为：将固液绝缘材料放置于密封容器内，固液绝缘材料的体积小于密封容器的容积；将密封容器安装到加热箱上，密封容器的下端为用于盛放固液混合绝缘材料的腔体，腔体位于加热箱内，密封容器的上端通过第一连接管与真空系统连通；通过真空系统将密封容器内的空气进行抽真空处理；通过加热箱对密封容器进行加热；检测固液绝缘材料的相关性能。本发明提供的试验装置和试验方法，在试验过程中可以祛除溶解在液体绝缘内的小分子物质及水份，避免其影响老化后液体的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化液体绝缘材料。

Description

一种试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及绝缘材料老化性试验技术领域，特别涉及一种用于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验的试验装置和试验方法。

背景技术

电力变压器、牵引变压器等电工产品主要采用固液混合绝缘系统(例如由矿物油和纤维素材料组合而成的高压变压器的主绝缘)。绝缘材料间的相容性，即配套性，直接影响产品的绝缘性能及寿命，通常采用耐热性来评估绝缘系统的配套性。全尺寸试验模型评估绝缘系统配套性不切实际，传统的方法是根据产品绝缘材料实际配比按照一定比例缩小制作模型开展试验。

对于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验装置和方法通常有如下两种：

(一)根据标准GB/T22578.1《电气绝缘系统(EIS)液体和固体组件的热评定第一部分通用要求》要求开展，本标准规定的试验装置适用于不同热容量试验组件间的配套性试验。本装置和试验方法不能将溶解在液体绝缘内的小分子物质及水份除去，容易影响老化后液体绝缘性能检测，不适用于吸潮性的液体绝缘；其次如果需要分周期取样检测，该装置需停机把氮气放完后再取样，不方便分周期快速取样。

(二)根据标准UL1446《绝缘系统总则》要求开展，采用密封容器法，适用于热容量相近或者相同试验组件间的配套性试验。具体方法为，将试验组件置于密封容器内，然后将老化室置于高温箱(即加热箱)内老化336h，最后取出，检测相关性能。对于液体绝缘容易氧化的问题，本标准未加以保护，其次与GB/T22578.1标准类似，不能开展抽真空除去液体绝缘中的小分子物质及水份。

对于真空注液体(油)绝缘的全密封固、液混合绝缘系统电工产品的材料相容性试验，上述两个标准均未能完全满足要求。

因此，如何设计一种固液混合绝缘材料系统配套性老化试验装置和试验方法，在试验过程中可以祛除溶解在液体绝缘内的小分子物质及水份，避免其影响老化后液体的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化液体绝缘材料，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种试验装置和试验方法，可以对固液混合绝缘材料系统配套性进行老化试验，在试验过程中可以祛除溶解在液体绝缘内的小分子物质及水份，避免其影响老化后液体的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化液体绝缘材料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种试验装置，用于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验，该试验装置包括：

至少一个用于盛放所述固液混合绝缘材料的密封容器；

加热箱，所述密封容器用于盛放所述固液混合绝缘材料的腔体位于所述加热箱内；

真空系统；

第一连接管，所述第一连接管的一端与所述密封容器连通，另一端与所述真空系统连通，并且设置有用于控制管道开闭的开关阀。

优选地，在上述试验装置中，还包括注气加压系统，

所述第一连接管的一端与所述密封容器连通，另一端的两个支管分别与所述真空系统和所述注气加压系统连通，并且，两个所述支管上分别设置有开关阀。

优选地，在上述试验装置中，还包括：

取样器；

第二连接管，所述第二连接管的一端与所述取样器连通，另一端与所述密封容器连通。

优选地，在上述试验装置中，所述密封容器包括：

用于盛放所述固液混合绝缘材料的容器本体，所述容器本体嵌入所述加热箱内；

法兰盘，所述法兰盘与所述容器本体的外延通过螺栓卡拆卸连接，所述第一连接管和所述第二连接管分别与所述法兰盘上的第一连接孔和第二连接孔连通；

橡胶垫，所述橡胶垫位于所述法兰盘和所述容器本体的外延之间，所述法兰盘、所述橡胶垫和所述容器本体的外延均位于所述加热箱外。

优选地，在上述试验装置中，所述真空系统配有薄膜压力传感和真空表，和/或

所述注气加压系统配有压力表、压力释放阀、空气释放阀。

优选地，在上述试验装置中，所述第一连接管和所述第二连接管用于连接所述密封容器的一端分别设置有快插式接头，所述快插式接头包括插接的管体和管茎，所述管体和所述管茎均具备自封闭功能。

优选地，在上述试验装置中，还包括控制系统，所述控制系统具有控制所述第一连接管上的所述开关阀开闭的功能，和/或控制所述加热箱加热的功能，和/或设定试验参数的功能，和/或采集运行数据的功能，和/或监控功能。

一种试验方法，包括：

步骤a：将固液绝缘材料放置于密封容器内，所述固液绝缘材料的体积小于所述密封容器的容积；

步骤b：将所述密封容器安装到所述加热箱上，所述密封容器的下端为用于盛放所述固液混合绝缘材料的腔体，所述腔体位于所述加热箱内，所述密封容器的上端通过第一连接管与真空系统连通；

步骤c：通过真空系统将所述密封容器内的空气进行抽真空处理；

步骤d：通过所述加热箱对所述密封容器进行加热；

步骤e：检测所述固液绝缘材料的相关性能。

优选地，在上述试验方法中，步骤c和步骤d之间还包括：

步骤c1:向所述密封容器内注入氮气和/或惰性气体形成气体保护层，所述气体保护层保持正压力。

优选地，在上述试验方法中，所述密封容器的上端通过第二连接管与取样器连通，

步骤e具体为：取样检测，所述注气加压系统通过所述第一连接管向所述密封容器内加压，将所述密封容器内的所述固液绝缘材料通过所述第二连接管压入取样器。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的试验装置和试验方法，可以对固液混合绝缘材料系统配套性进行老化试验。试验过程中，通过真空系统和第一连接管，可以在放置固液混合绝缘材料后、高温加热封闭容器前对封闭容器内部进行抽真空处理，主要模拟真空注油(液体)类电工产品，避免空气氧化固液混合绝缘材料，并且用于祛除固液混合绝缘材料中的小分子物质及水份，避免其影响固液混合绝缘材料老化后的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化固液混合绝缘材料。通过该试验装置和试验方法，不仅满足试验标准要求，而且整个试验过程可有效模全密封固液混合绝缘系统的电工产品(如变压器)运行过程中热老化因子对绝缘系统或绝缘材料的影响。而且，本发明提供的试验装置和试验方法，操作简单、方便，而且安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的试验方法的方法流程图。

1-加热箱，2-密封容器，3-衬垫，4-橡胶垫，5-法兰盘，6-管体，7-管茎，8-取样器，9-第二连接管，10-第一连接管，11-控制系统，12-注气加压系统，13-真空系统。

具体实施方式

本发明公开了一种试验装置和试验方法，可以对固液混合绝缘材料系统配套性进行老化试验，在试验过程中可以祛除溶解在液体绝缘内的小分子物质及水份，避免其影响老化后液体的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化液体绝缘材料。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的试验装置的结构示意图，图2为本发明实施例提供的试验方法的方法流程图。

本发明实施例提供试验装置，用于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验，该装置包括密封容器2、真空系统13、注气加压系统12、第一连接管10。其中，密封容器2用于盛放固液混合绝缘材料，该试验装置中设置有一个或多个密封容器2；密封容器2用于盛放固液混合绝缘材料的腔体位于加热箱1内，以便对固液混合绝缘材料进行加热；第一连接管10的一端与密封容器2连通，另一端与真空系统13连通，并且设置有用于控制管道开闭的开关阀。

对应地，本发明实施例提供的试验方法为：

步骤a：放置试样，将固液绝缘材料放置于密封容器2内，固液绝缘材料的体积小于密封容器2的容积(即密封容器2内放置固液绝缘材料后，仍留有一定空间，以便于后续过程中可以进行抽真空和注气加压工序)；

步骤b：将密封容器2安装到加热箱1上，密封容器2的下端为用于盛放固液混合绝缘材料的腔体，该腔体位于加热箱1内，密封容器2的上端通过第一连接管10与真空系统13连通，并且，密封容器2的上端通过第二连接管9与取样器8连通；

步骤c：抽真空，根据试验需求，通过真空系统13将密封容器2内的空气进行抽真空处理；

步骤d：高温老化，通过加热箱1内对密封容器2进行高温加热(实际试验时，加热箱1通过加热开展长时间热老化，模拟电工产品实际运行过程中老化因子对绝缘系统的影响，老化温度可根据需求进行调节)；

步骤e：检测上述经过高温老化的固液绝缘材料的相关性能。

通过上述技术方案可以看出，通过本发明实施例提供的试验装置和试验方法，可以对固液混合绝缘材料系统配套性进行老化试验。试验过程中，通过真空系统13和第一连接管10，可以在放置固液混合绝缘材料后、加热封闭容器2前对封闭容器2内部进行抽真空处理，主要模拟真空注油(液体)类电工产品，避免空气氧化固液混合绝缘材料，并且用于祛除固液混合绝缘材料中的小分子物质及水份，避免其影响固液混合绝缘材料老化后的绝缘性能检测，避免其在试验过程中氧化固液混合绝缘材料。通过该试验装置和试验方法不仅满足试验标准要求，而且整个试验过程可有效模全密封固液混合绝缘系统的电工产品(如变压器)运行过程中热老化因子对绝缘系统或绝缘材料的影响。而且，本发明实施例提供的试验装置和试验方法，操作简单、方便，而且安全。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例提供的试验装置中还包括注气加压系统12，其中，第一连接管10的一端与密封容器2连通，另一端的两个支管分别与真空系统13和注气加压系统12连通，并且，两个支管上分别设置有开关阀。试验过程中，通过注气加压系统12和第一连接管10，可以在高温加热前，向封闭容器2内注入氮气或者惰性气体形成气体保护层，在固液混合绝缘材料表面形成气体保护层，以免试样老化过程固液混合绝缘材料被氧化影响试验结果。

对应地，在本发明实施例提供的上述试验方法中，在步骤c和步骤d之间还包括步骤c1：根据试验需求，通过注气加压系统12向密封容器2内注入氮气或者惰性气体形成气体保护层，该气体保护层保持正压力。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例提供的试验装置中还包括取样器8和第二连接管9。其中，第二连接管9的一端与取样器8连通，另一端与密封容器2连通。

对应地，在本发明实施例提供的上述试验方法中，步骤e具体为：取样检测(老化结束后取样或分周期取样)，注气加压系统12通过第一连接管10向密封容器2内加压，将密封容器2内的固液绝缘材料通过第二连接管9压入取样器8，整个过程与空气隔绝。

但取样和检测方式并不局限于此，例如，当密封容器2中的固液混合绝缘材料较少时，直接对其进行检测，或者令通过抽吸的方式将经过老化的固液混合绝缘材料置于取样器8进行检测，等等，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方式对经过老化的固液混合绝缘材料进行取样和检测，本发明对此不做具体限定。

在此需要说明的是，第一连接管10的端部/支管分别与密封容器2、真空系统13、加压系统12连通，仅指第一连接管10与密封容器2、真空系统13、加压系统12连接的端部(仅端部管道这一局部)分别与密封容器2、真空系统13、加压系统12连通，而第一连接管10的管道整体并不一定一直连通。实际上，第一连接管10上设置有控制管道开闭的开关阀，用于控制第一连接管10与密封容器2、真空系统13、加压系统12分别连接的端部管道的连通或关闭。

同理地，第二连接管9的端部与取样器8、密封容器2分别连通，仅指第二连接管9与取样器8、密封容器2连接的端部(仅端部管道这一局部)分别与取样器8、密封容器2连通，而第二连接管9的管道整体并不一定一直连通。实际上，第二连接管9上设置有控制管道开闭的开关阀，用于控制第二连接管9与取样器8、密封容器2分别连接的端部管道的连通或关闭。

在具体实施例中，密封容器2包括容器本体，以及用于对容器本体进行密封的法兰盘5和橡胶垫4。其中，容器本体用于盛放固液混合绝缘材料；法兰盘5与容器本体的外延通过螺栓可拆卸连接，第一连接管10和第二连接管9分别与法兰盘5上的第一连接孔和第二连接孔连接并连通；橡胶垫4位于法兰盘5和容器本体的外延之间。试验过程中，法兰盘5、橡胶垫4和容器本体的外延均位于加热箱1外，容器本体的其余部分嵌入加热箱1内。

在具体实施例中，上述试验装置中设置有多个密封容器2。其中，第一连接管10用于连接密封容器2的一端设置有多个支管，分别与密封容器2连通；第二连接管9用于连接密封容器2的一端设置有多个支管，分别与密封容器2连通。从而，本发明实施例提供的试验装置可适用于多组热容量相近或者相同的全密封固液混合绝缘材料系统相容性老化试验(即系统配套性试验)。

在具体实施例中，真空系统13配有高精度薄膜压力传感和真空表等，能够实现真空度可调的目的。

在具体实施例中，注气加压系统12配有高精度压力表、压力释放阀、空气释放阀等，可保持注气加压系统12内正压力，当压力超过指定压力时，可自动释放压力。

在具体实施例中，第一连接管10和第二连接管9用于连接密封容器2的一端分别设置有快插式接头，快插式接头包括插接的管体6和管茎7，管体6和管茎7均具备自封闭功能。即当管茎7拔出时，管体6和管茎7均实现自封闭，同时开展多组试验(即多个密封容器2同时开展试验)时，便于快速将密封容器2从加热箱1内取出而不影响其它试验。

在具体实施例中，第二连接管9和第一连接管10均为耐高温金属软管，上述开关阀为电磁阀。并且，在具体实施例中，加热箱1的上侧设置有安装孔，密封容器2套设在安装孔内，密封容器2与该安装孔之间设置有衬垫3，衬垫3为聚四氟乙烯材质。即密封容器2与高温箱1之间通过衬垫3进行衔接，聚四氟乙烯材质的衬垫3具备自润滑、耐高温、耐腐蚀等性能。但并不局限于此，对于第二连接管9、第一连接管10、衬垫3的材质，本领域技术人员可根据实际情况进行具体设计，本发明对此不做具体限定。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例听的试验装置中，还包括控制系统11，控制系统11具有控制第一连接管10上的开关阀开闭的功能、控制加热箱1加热的功能、设定试验参数的功能、采集运行数据的功能、监控功能。即控制系统11为整个装置的控制单元，通过控制第一连接管10上的开关阀(电磁阀)的通断实现抽真空或者注气加压，此外，试验参数的设定、运行数据的采集和监控均由控制系统11实现。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种试验装置，用于固液混合绝缘材料系统配套性老化试验，其特征在于，所述试验装置包括：

多个用于盛放所述固液混合绝缘材料的密封容器(2)；

加热箱(1)，所述密封容器(2)的上端为封装端，所述封装端安装到所述加热箱(1)的顶部安装板上且位于所述加热箱(1)的外侧，所述密封容器(2)的下端为用于盛放所述固液混合绝缘材料的腔体，所述腔体通过所述顶部安装板上的安装孔伸入所述加热箱(1)内，所述密封容器(2)和所述安装孔之间设置有起密封作用的衬垫(3)；

真空系统(13)；

注气加压系统(12)，通过所述注气加压系统(12)能够向所述密封容器(2)内注入氮气和/或惰性气体形成气体保护层，并令所述气体保护层保持正压力；

第一连接管(10)，所述第一连接管(10)用于连接所述密封容器(2)的一端设置有多个支管，分别与多个所述密封容器(2)的上端一一连接且与所述腔体连通；所述第一连接管(10)的另一端的两个支管分别与所述真空系统(13)和所述注气加压系统(12)连通，且分别设置有用于控制管道开闭的开关阀；

取样器(8)；

第二连接管(9)，所述第二连接管(9)的一端与所述取样器(8)连通，所述第二连接管(9)的另一端通过多个支管分别与多个所述密封容器(2)的所述封装端一一连接且伸入所述腔体内，并且所述第二连接管(9)上设置有用于控制管道开闭的开关阀。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述密封容器(2)包括：

用于盛放所述固液混合绝缘材料的所述腔体，所述腔体嵌入所述加热箱(1)内；

法兰盘(5)，所述法兰盘(5)与所述腔体的顶端外延通过螺栓可拆卸连接，所述第一连接管(10)和所述第二连接管(9)分别与所述法兰盘(5)上的第一连接孔和第二连接孔连通；

橡胶垫(4)，所述橡胶垫(4)位于所述法兰盘(5)和所述腔体的外延之间，所述法兰盘(5)、所述橡胶垫(4)和所述腔体的外延构成所述封装端且位于所述加热箱(1)外。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述真空系统(13)配有薄膜压力传感和真空表，和/或

所述注气加压系统(12)配有压力表、压力释放阀、空气释放阀。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第一连接管(10)和所述第二连接管(9)用于连接所述密封容器(2)的一端分别设置有快插式接头，所述快插式接头包括插接的管体(6)和管茎(7)，所述管体(6)和所述管茎(7)均具备自封闭功能。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括控制系统(11)，所述控制系统(11)具有控制所述第一连接管(10)上的所述开关阀开闭的功能，和/或控制所述加热箱(1)加热的功能，和/或设定试验参数的功能，和/或采集运行数据的功能，和/或监控功能。

6.一种试验方法，其特征在于，所述试验方案采用如权利要求1至5任一项所述的试验装置进行试验，试验步骤包括：

步骤a：将固液绝缘材料放置于密封容器(2)内，所述固液绝缘材料的体积小于所述密封容器(2)的容积；

步骤b：将所述密封容器(2)的上端安装到加热箱(1)上且位于所述加热箱(1)的外侧，所述密封容器(2)的下端为用于盛放所述固液混合绝缘材料的腔体，所述腔体位于所述加热箱(1)内，所述密封容器(2)的上端通过第一连接管(10)与真空系统(13)连通；

步骤c：通过真空系统(13)将所述密封容器(2)内的空气进行抽真空处理，然后，通过注气加压系统(12)向所述密封容器(2)内注入氮气和/或惰性气体形成气体保护层，所述气体保护层保持正压力；

步骤d：通过所述加热箱(1)对所述密封容器(2)进行加热；

步骤e：所述注气加压系统(12)通过所述第一连接管(10)向所述密封容器(2)内加压，将所述密封容器(2)内的所述固液绝缘材料通过第二连接管(9)压入取样器(8)内，检测所述取样器(8)内的所述固液绝缘材料的相关性能。

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