CN107179488A - 一种油纸绝缘局部放电试验装置 - Google Patents

一种油纸绝缘局部放电试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油纸绝缘局部放电试验装置。现有放电试验设备中的油杯往往存在难以抽真空、缺陷模型距离难以确定等问题。本发明采用的技术方案包括：有机玻璃油杯，其顶面连接一有机玻璃上盖，底面连接一金属下底；所述有机玻璃上盖的中心处开有一用于插高压端电极的插入孔，位于插入孔一侧的有机玻璃上盖上开有真空阀孔，该真空阀孔内放置一绝缘材料制成的用于密封的真空塞；所述高压端电极的底端位于绝缘纸板的上方；接地端电极，其上端与金属电极连接，下端与金属下底连接。本发明可以对油杯抽真空，方便在真空环境下研究高压端电极与接地端电极之间的不同距离对金属突出物、气隙、沿面等多种油中绝缘缺陷的局部放电特性的影响。

Description

一种油纸绝缘局部放电试验装置
技术领域
本发明涉及放电试验装置，具体地说是一种油纸绝缘局部放电试验装置。
背景技术
变压器油与绝缘纸被广泛应用于电力系统设备中。然而，由于油纸绝缘具有难以更换的特性，一旦局部放电后便会出现绝缘材料性能劣化，导致其被击穿并造成设备停电故障的事故。因此，目前有许多关于油纸绝缘局部放电的研究。由于油纸绝缘被击穿后的不可恢复性，一般试验均在油杯中的小缺陷模型上进行。
现有放电试验设备中的油杯往往存在难以抽真空、缺陷模型距离难以确定等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种油纸绝缘局部放电试验装置，其可方便地在试验时保持装置中的真空环境，同时便于更换油杯中的绝缘材料，同时保证在各种放电试验条件下可方便地确定缺陷模型中高压端电极与接地端电极之间的距离；方便在真空环境下研究高压端电极与接地端电极之间的不同距离对金属突出物、气隙、沿面等多种油中绝缘缺陷的局部放电特性的影响。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种油纸绝缘局部放电试验装置，包括：
有机玻璃油杯，其顶面连接一有机玻璃上盖，底面连接一金属下底；所述有机玻璃上盖的中心处开有一用于插高压端电极的插入孔，位于插入孔一侧的有机玻璃上盖上开有真空阀孔，该真空阀孔内放置一绝缘材料制成的用于密封的真空塞；
高压端电极，其插在插入孔中，上端置于有机玻璃上盖外，下端置于有机玻璃油杯内；
金属电极，位于有机玻璃油杯内，其外径小于有机玻璃油杯内径；
绝缘纸板，其置于有机玻璃油杯内且搁置在金属电极上，长边小于有机玻璃油杯内径；所述高压端电极的底端位于绝缘纸板的上方；
接地端电极，其上端与金属电极连接，下端与金属下底连接；
绝缘油(即变压器油)，其用于装入有机玻璃油杯中；
试验时，所述高压端电极的下部、金属电极、绝缘纸板和接地端电极浸在绝缘油中。
本发明的油杯及上盖的材质均为有机玻璃，便于观察局部放电情况。本发明可以对油杯抽真空，方便在真空环境下研究高压端电极与接地端电极之间的不同距离对金属突出物、气隙、沿面等多种油中绝缘缺陷的局部放电特性的影响。绝缘纸板搁置在金属电极上，更换方便。
进一步地，所述有机玻璃油杯的内壁光滑，外壁设有刻度。
进一步地，所述有机玻璃油杯的底部设有外螺纹，其与金属下底采用螺纹连接。
进一步地，所述有机玻璃油杯的顶部外侧形成一圈台阶，所述有机玻璃上盖的底部形成一圈与台阶的台肩配合的凸环，通过凸环与台阶的配合实现有机玻璃上盖与有机玻璃油杯顶部的密封连接。
进一步地，所述金属下底的内侧中心处开有螺纹孔，接地端电极的下端采用螺纹连接在螺纹孔中。
进一步地，所述的高压端电极为螺纹丝杠，实现高压端电极与插入孔之间的螺纹连接。
进一步地，所述的接地端电极为螺纹丝杠，实现接地端电极与金属下底之间的螺纹连接。
进一步地，所述真空塞的竖向截面呈“工”字形，包括上顶盖、下横梁和用于连接前两者的竖部，以适合本发明的工作要求。当油杯内部气压大于外界气压时，真空塞被顶起而不与上盖脱离；当油杯内部气压接近外界气压时，真空塞会自动落下并封上真空阀孔。
进一步地，所述真空阀孔的内侧壁上开有进气槽，上顶盖上开有通气槽；当真空塞转动一角度后，通气槽与进气槽相通，实现内部与外界相通。
本发明具有的有益效果如下：
1.油杯及上盖均使用有机玻璃材质制作，便于观察油杯内的局部放电情况；
2.通过真空塞及真空阀孔的配合，可以实现当油杯内部气压大于外界环境气压时，真空塞顶起，油杯内的气体从真空阀孔流出；当内部气压接近外界环境气压时，真空塞会自动落下并封上真空阀孔，使油杯内部保持在较低气压的状态；
3.可方便地在试验时保持装置中的真空环境，同时便于更换油杯中的绝缘材料，方便在真空环境下研究高压端电极与接地端电极之间的不同距离对金属突出物、气隙、沿面等多种油中绝缘缺陷的局部放电特性的影响。
4.油杯外壁上的刻度值可以方便识别出金属电极的位置，便于调节金属电极与高压端电极之间距离，实现多种不同距离下的局部放电试验。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的结构分解图；
图2为本发明有机玻璃上盖的结构示意图；
图3为本发明真空塞的受力分析图；
图4为本发明真空塞处的结构示意图；
图5为本发明上顶盖的结构剖视图；
图6为利用本发明试验时的局部放电PRPD谱图；
图7为利用本发明试验时的局部放电脉冲时域图。
附图标记：1-有机玻璃油杯，2-有机玻璃上盖，3-金属下底，4-插入孔，5-高压端电极，6-真空阀孔，7-真空塞，8-金属电极，9-绝缘纸板，10-接地端电极，11-绝缘油，12-台阶，13-凸环，61-进气槽，71-上顶盖，72-下横梁，73-竖部，74-通气槽。
具体实施方式
如图1-2所示的油纸绝缘局部放电试验装置，呈圆柱体形的有机玻璃油杯1的顶面连接有机玻璃上盖2，底面连接金属下底3。所述有机玻璃上盖2的中心处开有用于插高压端电极5的插入孔4，位于插入孔4一侧的有机玻璃上盖2上开有真空阀孔6(本实施例中真空阀孔6与插入孔4的间距为3cm)，该真空阀孔6内放置绝缘材料制成的用于密封的真空塞7。
如图4-5所示，真空塞7的竖向截面呈“工”字形，包括上顶盖71、下横梁72和用于连接前两者的竖部73。真空塞7在制造时即装配入有机玻璃上盖2的真空阀孔6中。所述真空阀孔6的内侧壁上开有进气槽61，上顶盖71上开有通气槽74；当真空塞转动一角度后，通气槽74与进气槽61相通，实现内部与外界相通。
有机玻璃油杯1的内壁光滑，外壁设有刻度，分度值为mm。有机玻璃油杯1的底部设有外螺纹，其与金属下底3采用螺纹连接。有机玻璃油杯1的顶部外侧形成一圈台阶12，所述有机玻璃上盖2的底部形成一圈与台阶12的台肩配合的凸环13，通过凸环13与台阶12的配合实现有机玻璃上盖2与有机玻璃油杯1顶部的密封连接。金属下底3的内侧中心处开有螺纹孔，接地端电极10的下端采用螺纹连接在螺纹孔中。
高压端电极5，其插在插入孔4中，上端置于有机玻璃上盖2外，下端置于有机玻璃油杯1内。
金属电极8，位于有机玻璃油杯1内，其外径小于有机玻璃油杯1内径。
绝缘纸板9，其置于有机玻璃油杯1内且搁置在金属电极8上，长边小于有机玻璃油杯1内径；所述高压端电极5的底端位于绝缘纸板9的上方。
接地端电极10，其上端与金属电极2连接，下端与金属下底3连接。高压端电极5和接地端电极10均为螺纹丝杠。
绝缘油11，其用于装入有机玻璃油杯1中。
试验时，所述高压端电极5的下部、金属电极8、绝缘纸板9和接地端电极10浸在绝缘油11中。
使用本发明的装置用于油纸绝缘局部放电试验的缺陷模型时，先将接地端电极10装配于铝材质的金属下底3的螺纹孔中，并将金属下底3装配在有机玻璃油杯1上。将绝缘纸板9与黄铜材质的金属电极8的一面贴合。将所需的试验高压针电极装配于高压端电极5上，并将高压端电极5装配于有机玻璃上盖2的插入孔4中。将绝缘油注入油杯中，并将有机玻璃上盖2的凸环对齐有机玻璃油杯1的台阶后扣上，放入真空箱内抽真空静置24h。将高压端电极5和金属下底3分别连接高压电源和地线，开始进行局部放电试验。
在抽真空的过程中，由于真空塞7会受到大气压力以及自身重力的作用，其受力分析如图3所示，对于真空塞7，有方程如下：
FN-G＝ma
由于压力为内外压力差产生，G为真空塞自身重力，因此可得：
(P内-P外)·S＝m(g+a)
因此，最终可实现的最低压强为a＝0时，即外部压强为0MPa时：
P内＝mg/S
真空阀孔的半径为1.5cm，因此其面积为7.06*10-4m2；真空塞7自身重量约为3g，代入式中可知P内最低可达42Pa左右。该值远低于大气压，因此油杯内部真空度可以保证。而一旦油杯内部达到较低气压状态，且真空塞落下后，外界气压即使升高，由于真空塞下部没有有效的屏障物，因此真空塞会被压力压紧于真空阀孔上，不会发生漏气现象。同时，为便于解除油杯内部的真空状态，真空阀孔6的内侧壁上开有进气槽61，上顶盖71上开有通气槽74；只需将真空塞拧至相应位置，便可使内外连通。同时，由于真空塞7为绝缘材料，因此不会引致电场分布改变。
根据图6-7所示的试验结果表明，在本发明的装置中进行的局部放电的PRPD谱图符合油中局部放电主要发生在电压上升沿的特征。同时，通过对局部放电脉冲信号进行快速傅里叶变换后的频域分析结果表明，其放电能量主要集中在10MHz-30MHz之间，同时在40MHz处也有一定分布。时域波形图表明局部放电脉冲形式主要为在一个指数衰减波上叠加有许多高频尖峰信号，这也与油中局部放电的典型形式相同。综上，通过试验结果可以证明本发明的装置完全满足目前试验要求。

Claims (9)

1.一种油纸绝缘局部放电试验装置，包括：
有机玻璃油杯(1)，其顶面连接一有机玻璃上盖(2)，底面连接一金属下底(3)；所述有机玻璃上盖(2)的中心处开有一用于插高压端电极(5)的插入孔(4)，位于插入孔(4)一侧的有机玻璃上盖(2)上开有真空阀孔(6)，该真空阀孔(6)内放置一绝缘材料制成的用于密封的真空塞(7)；
高压端电极(5)，其插在插入孔(4)中，上端置于有机玻璃上盖(2)外，下端置于有机玻璃油杯(1)内；
金属电极(8)，位于有机玻璃油杯(1)内，其外径小于有机玻璃油杯(1)内径；
绝缘纸板(9)，其置于有机玻璃油杯(1)内且搁置在金属电极(8)上，长边小于有机玻璃油杯(1)内径；所述高压端电极(5)的底端位于绝缘纸板(9)的上方；
接地端电极(10)，其上端与金属电极(2)连接，下端与金属下底(3)连接；
绝缘油(11)，其用于装入有机玻璃油杯(1)中；
试验时，所述高压端电极(5)的下部、金属电极(8)、绝缘纸板(9)和接地端电极(10)浸在绝缘油(11)中。
2.根据权利要求1所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述有机玻璃油杯(1)的内壁光滑，外壁设有刻度。
3.根据权利要求1所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述有机玻璃油杯(1)的底部设有外螺纹，其与金属下底(3)采用螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述有机玻璃油杯(1)的顶部外侧形成一圈台阶(12)，所述有机玻璃上盖(2)的底部形成一圈与台阶(12)的台肩配合的凸环(13)，通过凸环(13)与台阶(12)的配合实现有机玻璃上盖(2)与有机玻璃油杯(1)顶部的密封连接。
5.根据权利要求1所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述金属下底(3)的内侧中心处开有螺纹孔，接地端电极(10)的下端采用螺纹连接在螺纹孔中。
6.根据权利要求5所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述的高压端电极(5)为螺纹丝杠。
7.根据权利要求5所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述的接地端电极(10)为螺纹丝杠。
8.根据权利要求1所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述真空塞(7)的竖向截面呈“工”字形，包括上顶盖(71)、下横梁(72)和用于连接前两者的竖部(73)。
9.根据权利要求8所述的油纸绝缘局部放电试验装置，其特征在于，所述真空阀孔(6)的内侧壁上开有进气槽(61)，上顶盖(71)上开有通气槽(74)；当真空塞转动一角度后，通气槽(74)与进气槽(61)相通，实现内部与外界相通。
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