CN106908700A - 不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本申请示出一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法，系统包括，实验箱、油纸绝缘温度控制系统、带加热装置的绝缘油箱、12V直流电源、实验箱与带加热装置的绝缘油箱的连接装置、采集与控制系统、介电响应测试仪、开关控制系统、计算机；开启采集与控制系统，使绝缘油进行油路循环，使实验箱中的绝缘油保持恒定油温；接通12V直流电源进行加热到达至居里温度；开启介电响应测试仪，使用开关控制系统对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，计算机接收介电响应测试仪上传的数据，并做相应的存储与分析。本发明能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，从而可以研究实际工况温度下套管油纸绝缘的介电特性。
Description
技术领域
本发明涉及油浸式套管绝缘状态诊断领域，特别涉及一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法。
背景技术
变压器套管是电气设备的重要构件，用于变压器、电抗器等电气设备高压引线对金属外壳的绝缘，是电力系统的重要组成部分，其绝缘性能直接关系电网的安全、稳定和经济运行。油浸式套管在运行过程中，套管的中心导电铜管会通过大电流，由于电流的热效应套管的导电铜管将会产热，在长期的运行中电流通过导电铜管产生的热不能快速的散发出去将会聚集在套管内，使得套管的内绝缘发生热老化。由于油浸式套管内绝缘电容芯子的制造过程采取用绝缘纸(厚度0.08～0.15mm，常用0.12mm)，包绕在铜管上。
套管实际工程运行中，套管上部由于受引流线产热的作用温度最高，套管底部受变压器油温的作用温度较高但低于套管上部温度，套管中间部分是套管整体温度最低的部分。目前，在对套管油纸绝缘状态进行介电响应测试时，都是将整个套管放置于一种特定温度下进行测试，但是在实际工况中变压器套管不同部位呈现出温度分布不均匀的状态，因此，需要一种能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验的系统与方法。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法，以解决现有测试方法无法准确获得套管油纸绝缘的介电特性的技术问题。
根据本发明的实施例，第一方面示出一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法，用于在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，研究实际工况温度和不同温度下套管油纸绝缘的介电特性。主要由实验箱、油纸绝缘温度控制系统、带加热装置的绝缘油箱、12V直流电源、采集与控制系统、开关控制系统、介电响应测试仪、计算机构成，其中：
实验箱通过一号软管与油泵相连，油泵通过二号软管与带加热装置的绝缘油箱相连，带加热装置的绝缘油箱同时通过三号软管与实验箱相连，在实验箱、一号软管、油泵、二号软管、带加热装置的绝缘油箱、以及三号软管内进行变压器绝缘油的循环；
油纸绝缘温度控制系统，包括：一号固定盖、二号固定盖、一号铜管、二号铜管、三号铜管、四号铜管、一号PTC加热圆环、二号PTC加热圆环、三号PTC加热圆环、一号隔热层、二号隔热层、一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器、支架、一号导线、二号导线、三号导线、第一导线导线，将居里温度为T1℃的一号PTC加热圆环包裹在一号铜管内壁，将居里温度为T2℃的二号PTC加热圆环包裹在二号铜管内壁，将居里温度为T3℃的三号PTC加热圆环包裹在三号铜管内壁，一号铜管和二号铜管通过一号隔热层连接，二号铜管与三号铜管通过二号隔热层连接；将一号导线与一号铜管相连接，二号导线与二号铜管相连接，三号导线与三号铜管相连接，并使连接处在垂直方向上处于同一直线上；使用绝缘胶将一号固定盖、一号铜管、一号PTC加热圆环、二号铜管、二号加热圆环、三号铜管、二号固定盖依次相连；四号铜管放置于一号铜管、二号铜管、三号铜管的外层，通过一号螺栓、二号螺栓与一号固定盖连接、通过三号螺栓、四号螺栓与二号固定盖连接；将油纸绝缘温度控制系统设置于实验箱中轴处，一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器内置于实验箱，支架支撑整个实验箱；
12V直流电源通过导线直接与一号PTC加热圆环、二号PTC加热圆环、三号PTC加热圆环并联连接；
开关控制系统包括：一号导线、二号导线、三号导线、开关、开关、开关构成，将导线连接到开关，将导线连接到开关，将导线连接到开关，第一导线、第二导线连接至介电响应测试仪；
计算机与介电响应测试仪连接；
一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器采集实验箱内的温度数据，采集与控制系统采集处理温度数据，并根据所得数据控制带加热装置的绝缘油箱的加热状态与油泵的流速。
所述的实验箱采用复合结构，内层为环氧树脂材料、外层为新型陶瓷材料；
实验箱和带加热装置的绝缘油箱顶部均留有20％空间；
所述的温度传感器共四个，分别位于一号铜管、二号铜管、三号铜管处以及实验箱底部中心处；
所述的采集与控制系统采用以MCS-51单片机为核心，结合数模转换器件ADC0809构成，利用单片机的内部中断源产生中断，处理采集到的数据；
不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验方法，开启采集与控制系统，使绝缘油进行油路循环，使实验箱中的绝缘油保持恒定油温T℃；
本发明实施例第二方面示出一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验方法，所述方法包括：
采集与控制系统，控制油泵运转，使绝缘油在实验箱、所述油泵以及所述带加热装置的绝缘油箱形成循环油路内循环，同时控制所述带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速；
如果所述绝缘油的温度达到预置油温时，则采集与控制系统控制12V直流电源分别通过一号PTC加热圆环对一号铜管加热、二号PTC加热圆环对二号铜管加热、三号PTC加热圆环对三号铜管加热；
如果所述一号铜管加热的温度达到第一居里温度，所述二号铜管的温度达到第二居里温度、所述三号铜管的温度达到第三居里温度时，计算机控制介电响应测试仪测量油纸绝缘的介电特性；
计算机接收所述介电响应测试仪上传的介电特性，并做相应的存储与分析。
进一步，所述控制所述带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速的步骤包括：
如果所述绝缘油的温度低于预置油温时，则采集与控制系统控制带加热装置的绝缘油箱内加热装置对所述绝缘油进行加热，并加快油泵的流速；
如果所述绝缘油的温度高于预置油温时，则采集与控制系统将开启带加热装置的绝缘油箱内加热装置，并加快油泵的流速。
由以上技术方案可知，本申请示出一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法，系统包括，实验箱、油纸绝缘温度控制系统、带加热装置的绝缘油箱、12V直流电源、实验箱与带加热装置的绝缘油箱的连接装置、采集与控制系统、介电响应测试仪、开关控制系统、计算机；开启采集与控制系统，使绝缘油进行油路循环，使实验箱中的绝缘油保持恒定油温；接通12V直流电源进行加热到达至居里温度；开启介电响应测试仪，使用开关控制系统对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，计算机接收介电响应测试仪上传的数据，并做相应的存储与分析。本发明能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，从而可以研究实际工况温度下套管油纸绝缘的介电特性。
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为根据一优选实施例示出的验系统外观结构及组成示意图；
图2为根据一优选实施例示出的实验系统中油纸绝缘温度控制系统剖视正视图；
图3为根据一优选实施例示出的实验系统中油纸绝缘温度控制系统剖视俯视图；
图4为根据一优选实施例示出的一种套管油纸绝缘频域介电谱实验方法的流程图
1-一号固定盖,2-一号铜管,3-一号PTC加热圆环,4-一号隔热层,5-二号铜管,6-二号PTC加热圆环,7-二号隔热层,8-三号铜管,9-三号PTC加热圆环,10-二号固定盖,11-12V直流电源,12-一号软管,13-油泵,14-二号软管,15-带加热装置的绝缘油箱,16-三号软管,17-支架,18-实验箱,19-一号温度传感器,20-二号温度传感器,21-三号温度传感器,22-四号温度传感器,23-采集与控制系统,24-四号铜管,25-一号螺栓,26-二号螺栓,27-三号螺栓,28-四号螺栓,29-油纸绝缘温度控制系统,30-一号导线，31-二号导线，32-三号导线，33-一号开关，34-二号开关，35-三号开关，36-第一导线，37-第二导线，38-介电响应测试仪；39-开关控制系统，40-套管油纸,41-计算机。
具体实施方式
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、完整的描述，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。
为了能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，研究实际工况温度和不同温度下套管油纸绝缘的介电特性，本发明提供了一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法。
图1所示为本发明实验系统外观结构及组成示意图。由图1可知一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法包括：实验箱18、油纸绝缘温度控制系统29、带加热装置的绝缘油箱15、12V直流电源11、带加热装置的绝缘油箱15实验箱18的连接装置油泵13、一号软管12、二号软管14、三号软管16、采集与控制系统23、开关控制系统39、介电响应测试仪38、计算机41；实验箱18通过一号软管12与油泵13相连，油泵13通过二号软管14与带加热装置的绝缘油箱15相连，带加热装置的绝缘油箱15同时通过三号软管16与实验箱18相连，在实验箱18、一号软管12、油泵13、二号软管14、带加热装置的绝缘油箱15、以及三号软管16内实现绝缘油的循环；将0.1mm绝缘纸40缠绕在一号铜管2、二号铜管5、三号铜管8外绕制10层，将四号铜管24用螺栓固定在绝缘纸40外部；12V直流电源11通过导线直接与居里温度为130℃的一号PTC加热圆环3、居里温度为80℃的二号PTC加热圆环6、居里温度为90℃的三号PTC加热圆环9并联连接，当PTC加热圆环的温度到达其居里温度时，PTC加热圆环将停止加热，当PTC加热圆环的温度低于其居里温度时，恢复至加热状态；采集与控制系统23直接与一号温度传感器19、二号温度传感器20、三号温度传感器21、四号温度传感器22连接用以采集实验箱18内的温度数据，并根据所得数据控制带加热装置的绝缘油箱15的加热状态与油泵13的流速，使实验箱18内温度保持在80℃，当实验箱18内温度低于80℃时，采集与控制系统23将开启带加热装置的绝缘油箱15内加热装置，并加快油泵13的流速，当实验箱18内温度高于或等于80℃时，采集与控制系统23将关闭带加热装置的绝缘油箱15内加热装置，并加快油泵13的流速；当铜管温度到达至居里温度以及油温达至80℃，开启介电响应测试仪38，使用开关控制系统39对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，开关控制系统39将闭合一号开关33、打开二号开关34、三号开关35是测量油纸绝缘在130℃时的介电特性，闭合二号开关34、打开一号开关33、三号开关35是测量油纸绝缘在80℃时的介电特性，闭合号三号开关35、打开一号开关33、二号开关34是测量油纸绝缘在90℃时的介电特性，闭合一号开关33、二号开关34、三号开关35是测量油纸绝缘在实际工况温度下的介电特性；计算机41接收介电响应测试仪38上传的数据，并做相应的存储与分析；实验箱18和带加热装置的绝缘油箱15均留有20％空间。
图2和图3分别为本发明实验系统中油纸绝缘温度控制系统剖视正视图包括固定盖和俯视图除去固定盖，由图2和图3可知：套管油纸绝缘温度控制系统高度为1100mm，直径300mm放置于实验箱18中，包括：一号固定盖1直径300mm、高度25mm，一号铜管2外径300mm、内径290mm、高度100mm，一号PTC加热圆环3外径290mm、内径280mm、高度100mm，一号隔热层4外径300mm、内径190mm、高度25mm，二号铜管5外径300mm、内径290mm、高度800mm，二号PTC加热圆环6外径290mm、内径280mm、高度800mm，二号隔热层7外径300mm、内径190mm、高度25mm，三号铜管8外径300mm、内径290mm、高度100mm，三号PTC加热圆环9外径290mm、内径280mm、高度100mm，二号固定盖10直径300mm、高度25mm，四号铜管外径306mm、内径302mm、高度1100mm；一号PTC加热圆环3、二号PTC加热圆环6、三号PTC加热圆环9通过导线与外置12V直流电源11并联连接；一号PTC加热圆环3内置于一号铜管2中，一号PTC加热圆环3与一号铜管2的下端通过绝缘胶与一号隔热层4连接，二号PTC加热圆环6内置于二号铜管5中，二号PTC加热圆环6和二号铜管5的上端通过绝缘胶与一号隔热层4连接；二号PTC加热圆环6和二号铜管5的下端通过绝缘胶与二号隔热层7连接；三号PTC加热圆环9内置于三号铜管8中，三号PTC加热圆环9和三号铜管8的上端用绝缘胶与二号隔热层7连接；将一号导线30连接到紧贴一号铜管2的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，二号导线31连接到紧贴二号铜管5的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，三号导线32连接到紧贴三号铜管8的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，并使连接处在垂直方向上处于同一直线上；整个装置的上端和下端通过绝缘胶分别用一号固定盖1和二号固定盖10固定；在整个不均匀加速热老化的装置外绕制10层0.1mm绝缘纸40；将四号铜管24通过螺栓固定在绝缘纸40外部。
本发明涉及一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统，开启采集与控制系统23，使绝缘油进行油路循环，使实验箱18中的绝缘油保持恒定预置油温；接通12V直流电源11对一号铜管2、二号铜管5、三号铜管8进行加热，使一号铜管2、二号铜管5、三号铜管8温度到达至其居里温度；开启介电响应测试仪38，使用开关控制系统39对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，闭合一号开关33、二号开关34、三号开关35测量油纸绝缘在实际工况温度下的介电特性；计算机41接收介电响应测试仪38上传的数据，并做相应的存储与分析，本发明实施例示出的不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，模拟出套管油纸绝缘实际工况时所处的环境，从而可以研究实际工况温度下套管油纸绝缘的介电特性和在不同温度下套管油纸绝缘的介电特性，进而准确获得套管油纸在真实状态下的绝缘的介电特性。
实施例二
进一步，所述开关控制系统39包括：一号导线30、二号导线31、三号导线32、一号开关33、二号开关34、三号开关35、第一导线36以及第二导线37；
所述一号导线30的一端连接到所述一号开关33的一端，所述二号导线31的一端连接到所述二号开关34的一端，所述三号导线32的一端连接到所述三号开关35的一端；
所述介电响应测试仪38的一端通过所述第一导线36分别与所述一号开关33的另一端、二号开关34的另一端、三号开关35的另一端相连接；
所述介电响应测试仪38的一端通过所述第二导线37分别与所述一号导线30的另一端、所述二号导线31的另一端、所述三号导线32的另一端相连接。
开关控制系统39将闭合一号开关33、断开二号开关34、三号开关35是测量绝缘油纸绝缘在130℃时的介电特性，闭合二号开关34、断开一号开关33、断开三号开关35是测量绝缘油纸绝缘在80℃时的介电特性，闭合号三号开关35、断开一号开关33、二号开关34是测量绝缘油纸绝缘在90℃时的介电特性。
本实施例可分别测试套管油纸不同部位的绝缘介电特性，开展了实验室内套管油纸不同部位的老化试验，建立了介损特征区间积分模型，发现老化时间与套管油纸介电特性在特征区间的积分值符合线性规律，表明套管油纸的频域介电谱中的介损积分值可反映绝缘老化程度，为现场套管油纸的老化状态加速情况提供研究思路。
实施例三
进一步，所述油纸绝缘温度控制系统29还包括：一号隔热层4和二号隔热层7；所述一号铜管2与所述二号铜管5通过所述一号隔热层4连接；所述二号铜管5与所述三号铜管8通过所述二号隔热层7；
一号隔热层4外径300mm、内径190mm、高度25mm，二号隔热层7外径300mm、内径190mm、高度25mm，一号PTC加热圆环3与一号铜管2的下端通过绝缘胶与一号隔热层4连接，二号PTC加热圆环6和二号铜管5的上端通过绝缘胶与一号隔热层4连接；二号PTC加热圆环6和二号铜管5的下端通过绝缘胶与二号隔热层7连接；三号PTC加热圆环9和三号铜管8的上端用绝缘胶与二号隔热层7连接；
一号隔热层4将一号PTC加热圆环3与二号PTC加热圆环6隔绝开，一号PTC加热圆环3的居里温度为130℃，二号PTC加热圆环6的居里温度为80℃，一号隔热层4可避免热量在一号PTC加热圆环3与二号PTC加热圆环6之间的传递，进而保证，一号PTC加热圆环3整体温度均衡，二号隔热层7将二号PTC加热圆环6与三号PTC加热圆环9隔绝开；二号PTC加热圆环6的居里温度为80℃，三号PTC加热圆环9的居里温度为90℃，二号PTC加热圆环6避免热量在三号PTC加热圆环9与二号PTC加热圆环6之间的传递；进而保证，二号PTC加热圆环6和三号PTC加热圆环9整体温度均衡。
本实施例提供的不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统，与实施例一提供的试验系统，相同的结构及其功能可相互参照，不同的结构可相应结合，并且不同的结构结合而成的新方案也为本发明保护的范围。且本实施例提供的试验系统的使用方法系统可相应参照实施例一提供的实验的使用方法，此处不再赘述。
进一步，所述一号铜管2、二号铜管5、三号铜管8以及所述四号铜管24的侧壁均设置有便于走线的小槽。
将一号导线30连接到紧贴一号铜管2的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，二号导线31连接到紧贴二号铜管5的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，三号导线32连接到紧贴三号铜管8的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽，并使连接处在垂直方向上处于同一直线上。所述系统走线简单，节省了整个系统的安装空间。
进一步，所述一号螺栓25、所述二号螺栓26、所述三号螺栓27以及所述四号螺栓28均为聚四氟乙烯的六角头螺栓。所述聚四氟乙烯的六角头螺栓几乎耐所有化学介质，且具有耐磨、耐压、摩擦系数低等特性。同时，聚四氟乙烯的六角头螺栓密封性能好，不会出现粘带或脱落的现象，进而保证整个系统结构稳定。
进一步，所述系统还包括支架17，所述支架17用于支撑所述实验箱18。
进一步，所述实验箱18采用复合结构，所述实验箱18的内层材料为环氧树脂材料、所述实验箱18的外层为新型陶瓷材料。
本实施例的实验箱18内层材料为环氧树脂材料，所述环氧树脂材料具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。本实施例的实验箱18外层为新型陶瓷材料坚硬、致密，进而保证实验箱18整体机构稳定。
本发明第二方面示出种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验方法，如图4所示，所述方法包括
S101，采集与控制系统，控制油泵运转，使绝缘油在实验箱、所述油泵以及所述带加热装置的绝缘油箱形成循环油路内循环，同时控制所述带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速；
S102，如果所述绝缘油的温度达到预置油温时，则采集与控制系统控制12V直流电源分别通过一号PTC加热圆环对一号铜管加热、二号PTC加热圆环对二号铜管加热、三号PTC加热圆环对三号铜管加热；
S103，如果所述一号铜管加热的温度达到第一居里温度，所述二号铜管的温度达到第二居里温度、所述三号铜管的温度达到第三居里温度时，则采集与控制系统发送一控制信号；
S104，计算机根据控制信号控制介电响应测试仪测量油纸绝缘的介电特性。
S105，计算机接收所述介电响应测试仪上传的介电特性，并做相应的存储与分析。
开启采集与控制系统，使绝缘油进行油路循环，使实验箱中的绝缘油保持恒定在预置油温，12V直流电源对一号PTC加热圆环，二号PTC加热圆环以及三号PTC加热圆环进行加热；当所述一号铜管的温度低于第一居里温度130℃，所述二号铜管的温度低于第二居里温度80℃、所述三号铜管的温度低于第三居里温度90℃时，12V直流电源继续对一号PTC加热圆环3，二号PTC加热圆环6以及三号PTC加热圆环加热；当所述一号铜管的温度达到第一居里温度130℃，所述二号铜管的温度达到第二居里温度80℃、所述三号铜管的温度达到第三居里温度90℃时，12V直流电源停止对一号PTC加热圆环，二号PTC加热圆环以及三号PTC加热圆环加热；开启介电响应测试仪，使用开关控制系统对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，测量纸绝缘在实际工况温度下的介电特性；计算机接收介电响应测试仪38上传的数据，并做相应的存储与分析。
进一步，所述控制带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速的步骤包括：
S1011，如果所述绝缘油的温度低于预置油温时，则采集与控制系统控制带加热装置的绝缘油箱内加热装置对所述绝缘油进行加热，并加快油泵的流速；
S1012，如果所述绝缘油的温度高于预置油温时，则采集与控制系统将开启带加热装置的绝缘油箱内加热装置，并加快油泵的流速。
采集与控制系统直接与一号温度传感器、二号温度传感器三号温度传感器、四号温度传感器连接用以采集实验箱内的温度数据，并根据所得数据控制带加热装置的绝缘油箱的加热状态与油泵的流速，使实验箱内温度保持在预置油温80℃，当实验箱内温度低于预置油温80℃时，采集与控制系统将开启带加热装置的绝缘油箱内加热装置，并加快油泵的流速，当实验箱内温度高于或等于预置油温80℃时，采集与控制系统将关闭带加热装置的绝缘油箱内加热装置，并加快油泵的流速当所述使一号铜管的温度达到第一居里温度130℃，所述二号铜管的温度达到第二居里温度80℃、所述三号铜管的温度达到第三居里温度90℃时以及油温达至预置油温80℃。
由以上技术方案可知，本申请示出一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统与方法，系统包括，实验箱、油纸绝缘温度控制系统、带加热装置的绝缘油箱、12V直流电源、实验箱与带加热装置的绝缘油箱的连接装置、采集与控制系统、介电响应测试仪、开关控制系统、计算机；开启采集与控制系统，使绝缘油进行油路循环，使实验箱中的绝缘油保持恒定油温；接通12V直流电源进行加热到达至居里温度；开启介电响应测试仪，使用开关控制系统对不均匀温度下套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，计算机接收介电响应测试仪上传的数据，并做相应的存储与分析。本发明能够在不均匀温度下对套管油纸绝缘进行频域介电谱实验，从而可以研究实际工况温度下套管油纸绝缘的介电特性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明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，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验系统，其特征在于，所述系统包括：实验箱(18)、油纸绝缘温度控制系统(29)、带加热装置的绝缘油箱(15)、12V直流电源(11)、采集与控制系统(23)、开关控制系统(39)、介电响应测试仪(38)、计算机(41)、油泵(13)；
其中：
所述实验箱(18)通过一号软管(12)与所述油泵(13)相连接；所述油泵(13)通过二号软管(14)与所述带加热装置的绝缘油箱(15)相连接；
所述带加热装置的绝缘油箱(15)通过三号软管(16)与所述实验箱(18)相连接；
所述实验箱(18)、所述油泵(13)以及所述带加热装置的绝缘油箱(15)形成循环油路；
所述介电响应测试仪(38)通过所述开关控制系统(39)与所述实验箱(18)相连接；
所述计算机(41)与所述介电响应测试仪(38)连接；所述油纸绝缘温度控制系统(29)设置于与所述实验箱(18)内；
所述油纸绝缘温度控制系统(29)，包括：一号固定盖(1)、二号固定盖(10)、一号铜管(2)、二号铜管(5)、三号铜管(8)、四号铜管(24)、一号PTC加热圆环(3)、二号PTC加热圆环(6)、三号PTC加热圆环(9)、一号温度传感器(19)、二号温度传感器(20)、三号温度传感器(21)、四号温度传感器(22)、支架(17)、一号导线(30)、二号导线(31)、三号导线(32)、四号导线(37)、一号螺栓(25)、二号螺栓(26)、三号螺栓(27)、四号螺栓(28)；
所述一号PTC加热圆环(3)嵌套在所述一号铜管(2)内壁；所述二号PTC加热圆环(6)嵌套在所述二号铜管(5)内壁；所述三号PTC加热圆环(9)嵌套在所述三号铜管(8)内壁；
所述一号铜管(2)，所述二号铜管(5)以及所述三号铜管(8)由上至下依次嵌套于所述四号铜管(24)的内壁；
所述一号固定盖(1)通过一号螺栓(25)和二号螺栓(26)与所述四号铜管(24)的顶端连接；所述二号固定盖(10)通过所述三号螺栓(27)和所述四号螺栓(28)与所述四号铜管(24)的底端连接；
在一号铜管(2)处放置四号温度传感器(22)，在二号铜管(5)处放置三号温度传感器(21)，在三号铜管(8)处放置二号温度传感器(20)；
所述四号温度传感器(22)设置于所述实验箱(18)的底部；
所述一号温度传感器(19)、所述二号温度传感器(20)、所述三号温度传感器(21)、所述四号温度传感器(22)、所述带加热装置的绝缘油箱(15)以及所述油泵(13)均与所述采集与控制系统(23)相连接；
所述12V直流电源(11)分别与所述一号PTC加热圆环(3)、所述二号PTC加热圆环(6)、以及所述三号PTC加热圆环(9)并联。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制系统(39)包括：一号导线(30)、二号导线(31)、三号导线(32)、一号开关(33)、二号开关(34)、三号开关(35)、第一导线(36)以及第二导线(37)；
所述一号导线(30)的一端连接到所述一号开关(33)的一端，所述二号导线(31)的一端连接到所述二号开关(34)的一端，所述三号导线(32)的一端连接到所述三号开关(35)的一端；
所述介电响应测试仪(38)的一端通过所述第一导线(36)分别与所述一号开关(33)的另一端、二号开关(34)的另一端、三号开关(35)的另一端相连接；
所述介电响应测试仪(38)的一端通过所述第二导线(37)分别与所述一号导线(30)的另一端、所述二号导线(31)的另一端、所述三号导线(32)的另一端相连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述油纸绝缘温度控制系统(29)还包括：
一号隔热层(4)和二号隔热层(7)；所述一号铜管(2)与所述二号铜管(5)通过所述一号隔热层(4)连接；所述二号铜管(5)与所述三号铜管(8)通过所述二号隔热层(7)连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于其特征在于：实验箱(18)采用复合结构，内层为环氧树脂材料、外层为新型陶瓷材料；一号PTC加热圆环(3)外径290mm、内径280mm、高度100mm，二号PTC加热圆环(6)外径290mm、内径280mm、高度800mm，三号PTC加热圆环(9)外径290mm、内径280mm、高度100mm；一号铜管(2)外径300mm、内径290mm、高度100mm，二号铜管(5)外径300mm、内径290mm、高度800mm，三号铜管(8)外径300mm、内径290mm、高度100mm，四号铜管(24)为外径306mm、内径302mm，高度为1100mm；一号螺栓(25)、二号螺栓(26)、三号螺栓(27)、四号螺栓(28)都为用聚四氟乙烯制作的型号为M2的六角头螺栓；在紧贴一号铜管(2)的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽便于连接导线(30)，在紧贴二号铜管(5)的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽便于连接导线(31)，在紧贴三号铜管(8)的一面上距离圆心295mm处向内部有一深度和宽度各为3mm的小槽便于连接导线(32)；一号固定盖(1)直径300mm、高度25mm，二号固定盖(10)直径300mm、高度25mm；一号隔热层(4)外径300mm、内径190mm、高度25mm，二号隔热层(7)外径300mm、内径190mm、高度25mm；实验箱(18)和带加热装置的绝缘油箱(15)顶部均留有20％空间。
5.一种不均匀温度下套管油纸绝缘频域介电谱实验方法，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：
采集与控制系统，控制油泵运转，使绝缘油在实验箱、所述油泵以及所述带加热装置的绝缘油箱形成循环油路内循环，同时控制所述带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速；
如果所述绝缘油的温度达到预置油温时，则采集与控制系统控制12V直流电源分别通过一号PTC加热圆环对一号铜管加热、二号PTC加热圆环对二号铜管加热、三号PTC加热圆环对三号铜管加热；
如果所述一号铜管加热的温度达到第一居里温度，所述二号铜管的温度达到第二居里温度、所述三号铜管的温度达到第三居里温度时，则采集与控制系统发送一控制信号；
计算机根据控制信号控制介电响应测试仪测量油纸绝缘的介电特性；
计算机接收所述介电响应测试仪上传的介电特性，并做相应的存储与分析。
6.根据权利要求5述的方法，其特征在于，所述控制带加热装置的绝缘油箱对所述绝缘油进行加热，控制油泵的流速的步骤包括：
如果所述绝缘油的温度低于预置油温时，则采集与控制系统控制带加热装置的绝缘油箱内加热装置对所述绝缘油进行加热，并加快油泵的流速；
如果所述绝缘油的温度高于预置油温时，则采集与控制系统将开启带加热装置的绝缘油箱内加热装置，并加快油泵的流速。
7.根据权利要求5述的方法，其特征在于，所述计算机根据控制信号控制介电响应测试仪测量油纸绝缘的介电特性的步骤包括：
所述计算机根据控制信号，通过开关控制系统控制介电响应测试仪测量油纸绝缘的介电特性，所述开关控制系统包括：一号开关、二号开关、三号开关；
如果控制一号开关闭合、二号开关和三号开关断开，则测量油纸绝缘在第一居里温度时的介电特性；
如果控制二号开关闭合、一号开关和三号开关断开，则测量油纸绝缘在第二居里温度时的介电特性；
若果控制三号开关闭合、一号开关和二号开关断开，则测量油纸绝缘在第三居里温度时的介电特性，
如果一号开关、二号开关及三号开关闭合，则测量油纸绝缘在实际工况温度下的介电特性。
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