CN106872792A - 一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法 - Google Patents

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CN106872792A CN201710127264.7A CN201710127264A CN106872792A CN 106872792 A CN106872792 A CN 106872792A CN 201710127264 A CN201710127264 A CN 201710127264A CN 106872792 A CN106872792 A CN 106872792A
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刘伟迪
徐肖伟
王科
申元
邹德旭
周利军
周仿荣
刘红文
彭晶
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Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
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Southwest Jiaotong University
Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
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Abstract

本申请公开了一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法，实验系统由实物套管，加热模块和测试模块组成，实验方法包括：接通直流加热电源，对铜管进行加热；对温度控制器预设不同的控制温度，使电热丝的加热温度维持在相应的预先设置温度；铜管的温度达到恒定时，开启介电谱测试仪，对在不同负载温度条件下的实物套管进行介电谱测试；计算机接收介电谱测试仪上传的数据，并做相应的处理。所述实验方法，通过提出的实验方法能够模拟实物套管在不同负载运行状态下的温度，进而可以进行不同负载温度下实物套管介电谱实验，进而保证测试结果的准确性。实验系统结构简单，避免测试过程中复杂电磁干扰，进一步提高测试结果准确性。

Description

一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法
技术领域
本发明涉及套管绝缘状态检测领域技术领域，特别涉及一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法。
背景技术
高压套管普遍应用于变压器等变电设备中，其故障可以导致大面积区域停电影响整个电网的安全运行和电力工作人员的生命安全。据统计，套管故障导致变电设备停运占变压器故障总量的30％，其中绝缘受潮老化是套管发生故障的主要因素。当前，现场测试不能解剖投入运行的高压套管，以获取其内绝缘油纸试样。通过介电谱测试测试诊断套管内绝缘状态是一种公认为有效的方法，实际测试时由于停电后时间不久套管往往处于一个未知的温度场下，而这个温度场对测试结果的影响很大，需要专门的研究的。
目前的主流方法是在套管导杆中注入大电流模拟现场实际的负载电流，从而提高套管内部的温度，这就势必要一个大功率直流加热电源，且该方法本身耗电量巨大，不经济，尤其是在测试过程中有时需要维持套管的负载温度条件，大电流源会给介电谱测试带来明显的电磁干扰，使测试结果不准确，因此急需一种负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法。
发明内容
本申请的发明目的在于提供一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法，以解决现有的实物套管介电谱实验无法准确测试介电性质的问题。
根据本申请的实施例第一方面示出一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统，所述系统包括：加热模块，套管和测试模块和铜管；
所述加热模块包括：电热丝，温度控制器和直流加热电源；
所述套管和测试模块包括：计算机和介电谱测试仪；
所述电热丝嵌套于所述铜管的表面，所述温度控制器通过导线与所述电热丝相连接，所述直流加热电源通过导线与所述温度控制器相连；
所述第一温度传感器固定于所述铜管内壁，所述第一温度传感器通过导线连接至所述温度控制器，将测量的铜管内壁的温度返回至温度控制器；
在实物套管内绝缘表面安装温度传感器，输出线接入温度控制器，实时监测加热状态下套管内绝缘温度；
介电谱测试仪通过导线与法兰、铜管内壁相连；
所述计算机与所述介电谱测试仪相连接，接收介电谱测试仪的测试数据并作相应处理。
可选的，所述系统还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器固定于所述实物套管内绝缘表面；
所述第二温度传感器通过导线连接至所述温度控制器。
可选的,所述系统还包括，排风扇；所述排风扇设置于所述铜管的顶端，所述排风扇的中心轴与所述铜管的中心轴重合；
所述排风扇所述直流加热电源相连接；
所述排风扇与所述温度控制器相连接。
可选的，所述第一温度传感器通过耐高温绝缘胶带固定于所述铜管内壁；
所述第二温度传感器通过耐高温绝缘胶带固定于所述实物套管内绝缘表面。
本申请第二方面示出一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验方法，，所述方法包括：
温度控制器，接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度；
如果套管铜管温度达到预先设置温度，则所述温度控制器发送一测量信号至计算机；
计算机接收测量信号，控制介电谱测试仪测量对套管进行介电谱测试；
计算机接收所述介电谱测试仪上传的介电参数，并做相应的存储与分析。
可选的，所述根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断的步骤包括：
如果所述第一温度传感器的温度值小于等于预先设置温度Tx(x为正整数)，则控制电热丝对铜管加热，；
如果所述第一温度传感器的温度值大于所述预先设置温度Tx(x为正整数)，则终止电热丝对铜管加热，并开始计时；
如果所述计时的时间等于预置时间tn(n为正整数)，则温度控制器控制电热丝继续对铜管加热。
可选的，所述根据第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括：
根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，同时控制排风扇的转速，使铜管内部温度均匀分布，进而调节套管铜管温度。
可选的，所述温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括；
温度控制器接收第二温度传感器的温度值；
如果第二温度传感器的温度值大于温度阈值，则终止电热丝对铜管加热；
如果第二温度传感器的温度值小于温度阈值，则温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度。
由以上技术方案可知，本申请公开了一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法，所述实验系统由实物套管，加热模块和测试模块组成，所述实验方法包括：接通直流加热电源，对铜管进行加热；对温度控制器预设不同的控制温度，使电热丝的加热温度维持在相应的预先设置温度；铜管的温度达到恒定时，开启介电谱测试仪，对在不同负载温度条件下的实物套管进行介电谱测试；计算机接收介电谱测试仪上传的数据，并做相应的处理。本申请示出的试验系统与方法，成功地模拟实物套管在不同负载运行状态下的温度，进而可以进行不同负载温度下实物套管介电谱实验，实验测试结果准确，同时本申请示出的实验系统结构简单，避免测试过程中复杂电磁干扰进一步提高测试结果准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为根据一优选实施例示出的一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统的结构示意图；
图2为根据一优选实施例示出的一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验方法的流程图。
图例说明：
1-法兰，2-实物套管，3-铜管，4-电热丝，5-第一温度传感器，6-温度控制器，7-直流加热电源，8-排风扇，9-排风扇，10-计算机，11-第二温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如图1所示本申请实施例示出一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统，所述系统包括：加热模块，实物套管2和测试模块和铜管3；
所述加热模块包括：电热丝4，温度控制器6和直流加热电源7；
所述套管和测试模块包括：计算机10和介电谱测试仪9；
所述电热丝4嵌套于所述铜管3的表面，所述温度控制器6通过导线与所述电热丝4相连接，所述直流加热电源7通过导线与所述温度控制器6相连；
所述第一温度传感器5固定于所述铜管3内壁，所述第一温度传感器5通过导线连接至所述温度控制器6，将测量的铜管3内壁的温度返回至温度控制器6；
在实物套管2内绝缘表面安装第二温度传感器11，输出线接入温度控制器6，实时监测加热状态下套管内绝缘温度；
介电谱测试仪9通过导线与法兰1、铜管3内壁相连；
所述计算机10与所述介电谱测试仪9相连接，接收介电谱测试仪9的测试数据并作相应处理。
具体为，电热丝4穿过铜管3，并用耐高温绝缘胶固定于铜管3端部，温度控制器6通过导线与电热丝4相连，直流加热电源7通过导线与温度控制器6相连，为电热丝4供电。
铜管3内壁布置有第一温度传感器5，用耐高温绝缘胶带将第一温度传感器5固定，第一温度传感器5通过导线连接至温度控制器6，将测量的铜管3内壁的温度返回至温度控制器6。
温度控制器6采集第一温度传感器5的数据，通过比较实时温度与预先设置温度控制电热丝4的加热状态，使铜管3内壁的温度保持恒定；
介电谱测试仪9通过导线与法兰1、铜管3内壁相连，计算机10与介电谱测试仪9相连，接收介电谱测试仪9的测试数据并作相应处理。
本申请公开了一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统所述系统的实验方法为：接通直流加热电源7对铜管3进行加热。对温度控制器6预设不同的控制温度，使电热丝4的加热温度维持在相应的预先设置温度；铜管3的温度达到恒定时，开启介电谱测试仪9，对在不同负载温度条件下的实物套管2进行介电谱测试；计算机10接收介电谱测试仪9上传的数据，并做相应的处理。基于该实验系统，通过提出的实验方法能够模拟实物套管在不同负载运行状态下的温度，进而可以进行不同负载温度下实物套管介电谱实验。本申请在能够不同负载温度下实物套管介电谱实验基础上，还具有经济、避免测试过程中复杂电磁干扰等优点。
可选的，所述系统还包括第二温度传感器11，所述第二温度传感器11固定于所述实物套管2内绝缘表面；
所述第二温度传感器11通过导线连接至所述温度控制器6。
在实物套管2内绝缘表面安装第二温度传感器11，输出线接入温度控制器6，实时监测加热状态下实物套管2内绝缘的温度。
第二温度传感器11为了实现实物套管2内绝缘温度的可视化和可控化，防止实物套管2内绝缘温度过高以致内绝缘热击穿。若第二温度传感器11传回的温度大于温度阈值，此时实物套管存在被击穿的可能，此时温度控制器发送一终止信号至直流加热电源7，直流加热电源7终止对电热丝4供电。
可选的,所述系统还包括，排风扇8；所述排风扇8设置于所述铜管的顶端，所述排风扇8的中心轴与所述铜管3的中心轴重合；
所述排风扇8与所述直流加热电源7相连接；
所述排风扇8与所述温度控制器6相连接。
实物套管2中心的铜管3端部安装排风扇8，加速铜管3内部空气流动，使铜管3内壁受热均匀。
所述排风扇8的中心轴与所述铜管3的中心轴重合，进而保证铜管3的中心轴处风力最大，同时铜管3的管壁各处空气流速相同，使铜管3内壁受热均匀。
可选的，所述第一温度传感器5通过耐高温绝缘胶带固定于所述铜管3内壁。
所述第二温度传感器11通过耐高温绝缘胶带固定于所述实物套管2内绝缘表面。
本申请第二方面，示出一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验方法，如图2所示，所述方法包括以下步骤：
S101温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度；
S102如果套管铜管温度达到预先设置温度，则所述温度控制器发送一测量信号至计算机；
S103计算机接收测量信号，控制介电谱测试仪测量对套管进行介电谱测试；
S104计算机接收所述介电谱测试仪上传的介电特性，并做存储与分析。
可选的，所述根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断的步骤包括：
第一温度传感器固定于所述铜管内壁，用于实时的监测铜管内壁的温度。预先在温度控制器中设置实物套管的升温程序，测试开始前，将温度控制器的预先设置温度设定在80℃±5℃所述先设置温度包括第一预置温度，第二预置温度，第三预置温度，第四预置温度，第五预置温度及第六预置温度。
开启电源后，第一温度传感器实时地监测铜管内壁的温度，并将监测的温度实时地上传至温度控制器。
第一温度传感器的温度值小于等于第一预置温度时；则控制电热丝对铜管加热；此时铜管和实物套管的温度继续升高。
第一温度传感器的温度值大于等于第一预置温度时，控制电热丝终止对铜管加热，当电热丝终止对铜管加热时，铜管的温度会有一定程度的降低，若第一温度传感器的温度值小于等于第一预置温度，则温度控制器控制电热丝对铜管进行加热。依此循环进而保证铜管的温度维持在第一预置温度。开启介电谱测试仪，计算机与介电谱测试仪相连，接收介电谱测试仪的测试数据并作相应处理。
如果所述第一温度传感器的温度值大于所述预先设置温度Tx(x＝1,2…)，则终止电热丝对铜管加热，并开始计时；
T1为第一预置温度,T2为第二预置温度……
如果所述计时的时间等于预置时间tn(n＝1,2,3…)，则温度控制器控制电热丝继续对铜管加热。tn对应温度控制器预先设置温度保持达第n预置温度的时间(n为正整数)，tn应远大于介电谱测试仪测试周期。
首先，温度控制器设置控制电热丝对铜管进行加热，此时第一温度传感器实时的上传铜管的温度至温度控制器，当第一温度传感器上传的温度为第一预置温度时，温度控制器通过控制电热丝的通断来控制铜管的温度保持在第一预置温度，并开始计时，同时开始测试，当计时的时间为第一预置时间，温度控制器控制电热丝继续对铜管进行加热，直至第一温度传感器上传的温度为第二预置温度，此时温度控制器通过控制电热丝的通断来控制铜管的温度保持在第二预置温度，并开始计时，同时开始测试，当计时的时间为第二预置时间，温度控制器控制电热丝继续对铜管进行加热。
温度控制器的预先设置温度达到第二预置温度，此时第一温度传感器的温度值小于等于第二预置温度时；则控制电热丝对铜管加热；此时铜管和实物套管的温度继续升高，
第一温度传感器的温度值大于等于第二预置温度时，控制电热丝终止对铜管加热，当电热丝终止对铜管加热时，铜管的温度会有一定程度的降低，若第一温度传感器的温度值小于等于第二预置温度，则温度控制器控制电热丝对铜管进行加热。依此循环进而保证铜管的温度维持在第二预置温度。开启介电谱测试仪，计算机与介电谱测试仪相连，接收介电谱测试仪的测试数据并作相应处理。
值得注意的是，本申请的升温程序，第一温度传感器每到达一个预先设置温度时，则终止电热丝对铜管加热，并开始计时；如果所述计时的时间等于预置时间tn则温度控制器控制电热丝继续对铜管加热直至铜管的温度达到第二预置温度，依次类推。在预置时间tn内，温度恒定一段时间并进行测试，此段时间也可称之为测量时间。
此后，依次达到温度控制器的预先设置温度，对不同负载温度条件下的实物套管进行介电谱测试。
举例说明：
电热丝4穿过铜管3并固定，温度控制器6通过导线与电热丝4相连，24VDC直流加热电源通过导线与温度控制器6相连，为电热丝4供电；实物套管2中心的铜管3端部安装5V干电池供电的排风扇8，加速铜管3内部空气流动；实物套管2铜管3内壁布置PT100温度传感器5，PT100第一温度传感器5通过导线连接至温度控制器6，介电谱测试时温度控制器6实时采集测量的铜管3内壁的温度，安装在实物套管2内绝缘表面PT100温度传感器11，输出线接入温度控制器6，实时监测加热状态下套管内绝缘温度。
测试开始前，将温度控制器6的预先设置温度设定在80℃±5℃，开启电源后，等到实物套管2铜管3温度恒定时，开启介电谱测试仪9，计算机10与介电谱测试仪9相连，接收介电谱测试仪9的测试数据并作相应处理。此后，改变温度控制器6的预先设置温度分别为90℃，100℃，110℃，120℃，对不同负载温度条件下的实物套管2进行介电谱测试。
可选的，所述根据第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括：
根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，同时控制排风扇的转速，使铜管内部温度均匀分布，进而调节套管铜管温度。
温度控制器根据第一温度传感器上传的温度在控制排风扇的转速，使铜管内部的温度迅速达到预先设置的温度，当铜管内部的温度低于预先设置的温度时，温度控制器将控制电热丝持续对铜管进行加热，适当降低排风扇的转速，以减少热量的流失；当铜管内部的温度高于预先设置的温度时，温度控制器将控制电热丝停止对铜管进行加热，并加快排风扇的转速，以加大铜管内部的空气流速，加快热量的散失。
可选的，所述温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括；
所述温度控制器接收第二温度传感器的温度值；
如果第二温度传感器的温度值大于所述温度阈值，则终止电热丝对铜管加热；
如果第二温度传感器的温度值小于所述温度阈值，则温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度。
温度阈值为比绝缘层热击穿温度低10度左右。
由以上技术方案可知，本申请公开了一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统与方法，所述实验系统包括实物套管，加热模块和测试模块组成，所述实验方法包括：接通直流加热电源，对铜管进行加热；对温度控制器预设不同的控制温度，使电热丝的加热温度维持在相应的预先设置温度；铜管的温度达到恒定时，开启介电谱测试仪，对在不同负载温度条件下的实物套管进行介电谱测试；计算机接收介电谱测试仪上传的数据，并做相应的处理。本申请示出的试验系统与方法，成功的模拟实物套管在不同负载运行状态下的温度，进而可以进行不同负载温度下实物套管介电谱实验，实验测试结果准确，同时本申请示出的实验系统结构简单，避免测试过程中复杂电磁干扰进一步提高测试结果准确性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验系统，其特征在于，所述系统包括：加热模块，实物套管(2)和测试模块；
所述加热模块包括：电热丝(4)，温度控制器(6),直流加热电源(7)和第一温度传感器(6)；
所述测试模块包括：计算机(10)和介电谱测试仪(9)；
所述电热丝(4)嵌套于所述实物套管(2)内部的铜管(3)的表面，所述温度控制器(6)通过导线与所述电热丝(4)相连接，所述直流加热电源(7)通过导线与所述温度控制器(6)相连接；
所述第一温度传感器(5)固定于所述铜管(3)内壁，所述第一温度传感器(5)通过导线连接至所述温度控制器(6)，将测量的铜管(3)内壁的温度返回至温度控制器(6)；
所述介电谱测试仪(9)通过导线与铜管(3)内壁相连；
所述计算机(10)与所述介电谱测试仪(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二温度传感器(11)，所述第二温度传感器(11)固定于所述实物套管(2)内绝缘表面；
所述第二温度传感器(11)通过导线连接至所述温度控制器(6)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述系统还包括，排风扇(8)；所述排风扇(8)设置于所述铜管的顶端，所述排风扇(8)的中心轴与所述铜管(3)的中心轴重合；
所述排风扇(8)与所述直流加热电源(7)相连接；
所述排风扇(8)与所述温度控制器(6)相连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一温度传感器(5)通过耐高温绝缘胶带固定于所述铜管(3)内壁；
所述第二温度传感器(11)通过耐高温绝缘胶带固定于所述实物套管(2)内绝缘表面。
5.一种不同负载温度条件下实物套管介电谱实验方法，所述方法适用于权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述方法包括：
温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节实物套管铜管温度；
如果套管铜管温度达到预先设置温度，则温度控制器发送一测量信号至计算机；
计算机接收测量信号，控制介电谱测试仪对套管进行介电谱测试；
计算机接收所述介电谱测试仪上传的介电参数，并做存储与分析。
6.根据权利要求5述的方法，其特征在于，所述根据第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断的步骤包括：
如果所述第一温度传感器的温度值小于等于预先设置温度Tx；则控制电热丝对铜管加热，x为正整数；
如果所述第一温度传感器的温度值大于所述预先设置温度，则终止电热丝对铜管加热，并开始计时；
如果所述计时的时间等于预置时间tn，则温度控制器控制电热丝继续对铜管加热(n为正整数)，直至下一预设温度。
7.根据权利要求5述的方法，其特征在于，所述根据第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括：
根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，同时控制排风扇的转速，使温度均匀分布，进而调节套管铜管温度。
8.根据权利要求5述的方法，其特征在于，所述温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度的步骤包括；
温度控制器接收第二温度传感器的温度值；
如果第二温度传感器的温度值大于温度阈值，则终止电热丝对铜管加热；
如果第二温度传感器的温度值小于温度阈值，则温度控制器接收第一温度传感器的温度值，根据所述第一温度传感器的温度值，控制电热丝的通断，进而调节套管铜管温度。
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