CN107478973A - 一种油纸电容式套管实验模型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油纸电容式套管实验模型装置，在导电杆上位于上瓷套的顶端处以及位于下瓷套的末端处均套设有压圈和螺母，拧紧上下两端的螺母可使电容芯子与上瓷套、法兰和下瓷套之间的间隙形成密封的空腔，法兰的圆柱侧壁上设有用于安装传感器的传感器安装座，法兰的台阶上相间地设有贯通空腔的抽真空阀接口和注油阀接口；法兰的圆柱侧壁上还开设有贯通空腔的油窗。本发明的套管相比真实套管在尺寸上进行了缩小，具有真实套管的主要结构，且各组件使用和真型套管完全相同的材料制造，采可用于开展电容芯子在不同受潮、老化等状况下的多组介电响应实验。

Description

一种油纸电容式套管实验模型装置

技术领域

本发明涉及输变电技术领域，具体涉及一种油纸电容式套管实验模型装置，还涉及此模型装置的应用方法。

背景技术

变电站中的容性设备约占电力设备总量的40%~50%，其中最关键且最容易出现故障的容性设备是变压器套管。变压器套管的绝缘性能要能长时期经受电、力、热以及其联合作用的严格考验，应具有体积小、重量轻、通用性强、密封性能好和便于维护检修等特点。据统计，套管故障约占变压器故障总量的30%，尤其是套管的内绝缘电容芯子，电容芯子绝缘故障可能造成爆炸，进而引起主变发生火灾，危及整个电网的安全。变压器套管主要以油纸电容型套管为主，油纸电容型套管故障的原因主要有芯子绝缘受潮、制造工艺缺陷、渗油漏油、绝缘老化等。

油纸复合绝缘结构组成的电容芯子是油浸式高压套管的主要绝缘组成部分，目前各大高校及科研机构开展的相关研究大多将这类油纸绝缘设备的绝缘部分抽象为了油浸纸板，通过测量油纸样本在不同实验室条件下的电学参量（如介电响应等）以及理化参量（如微水含量、聚合度等），总结得出判据，应用于诊断变压器主绝缘、变压器套管等设备绝缘状况的好坏。但是，真实套管的介电响应与电容芯子油纸材料本身的介电响应情况以及套管绝缘系统的几何结构这两者都有关系，油浸纸板无法反映出套管绝缘的几何结构特点，因此，油纸样本的介电响应测量结果同真实的套管存在较大差异，用样本结果去诊断真实套管的绝缘状况具有很大的局限性。另一方面，若直接采用真实的套管进行介电响应实验，则又因真实套管体积庞大，重量较重，而存在实验操作困难，实验条件不易准确控制，影响因素定量不精确的问题，从而其实验结果的可靠性也存在较大问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种油纸电容式套管实验模型装置，可用于人工模拟真实套管芯子绝缘受潮，并在不同的模拟条件下开展介电响应测试、油样测试等实验项目。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，包括圆柱形的导电杆，导电杆的中部外壁上裹附有电容芯子，电容芯子的外侧从上至下同轴套设有上瓷套、法兰和下瓷套，依次相连的上瓷套、法兰和下瓷套将电容芯子容纳于其中且与电容芯子之间具有间隙，导电杆上位于上瓷套的顶端处以及位于下瓷套的末端处均套设有压圈和螺母，拧紧上下两端的螺母可使电容芯子与上瓷套、法兰和下瓷套之间的间隙形成密封的空腔，法兰的圆柱侧壁上一侧设有供电容芯子的末屏引线引出的末屏引出端，另一侧设有用于安装传感器的传感器安装座，法兰的台阶上相间地设有贯通空腔的抽真空阀接口和注油阀接口；法兰的圆柱侧壁上还开设有贯通空腔的油窗。

进一步的，传感器安装座为沿法兰径向呈外突圆管状。

进一步的，传感器安装座的端口设有用于安装传感器的管螺纹。

进一步的，抽真空阀接口和注油阀接口沿法兰圆周间隔30°。

进一步的，抽真空阀接口和注油阀接口均设有螺纹。

进一步的，在法兰与上瓷套和下瓷套的连接处均安装有密封圈。

进一步的，在上瓷套的顶端与压圈连接处以及下瓷套的末端与压圈连接处均安装有密封圈。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提出的油纸电容式套管实验模型装置，相比真实套管在尺寸上进行了缩小，具有真实套管的主要结构，且各组件使用和真型套管完全相同的材料制造，采用本装置测量得到的实验结果可信度更高；对法兰部分进行了改造，在法兰外壁上设计了传感器的安装座，可支持绝缘油温度及油中微水传感器的安装。此外，模型装置体积较小，各组件拆装方便，便于电容芯子的多次更换，以支持开展不同电容芯子状态下的多组对比实验。该实验模型装置可用于人工模拟真实套管芯子绝缘受潮、制造工艺问题等缺陷，并在不同的模拟条件下开展介电响应测试、油样测试等实验项目，有助于确定出对应的诊断判据。

附图说明

图1为本发明装置的主剖面图；

图2是本发明装置的俯视图。

附图标记：1、导电杆；2、螺母；3、压圈；4、上瓷套；5、绝缘油；6、电容芯子；7、法兰；8、传感器安装座；9、末屏引出端；10、抽真空阀接口；11、下瓷套；12、油窗。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种油纸电容式套管实验模型装置，如图1所示，包括圆柱形的导电杆1，导电杆1的中部外壁上裹附有电容芯子6，电容芯子6的外侧从上至下同轴套设有上瓷套4、法兰7和下瓷套11，依次相连的上瓷套4、法兰7和下瓷套11将电容芯子6容纳于其中且与电容芯子6之间具有间隙，导电杆1上位于上瓷套4的顶端处以及位于下瓷套11的末端处均套设有压圈3和螺母2，拧紧上下两端的螺母2可使电容芯子6与上瓷套4、法兰7和下瓷套11之间的间隙形成密封的空腔，此密封的空腔内用于盛装绝缘油5，法兰7的圆柱侧壁上一侧设有供电容芯子6的末屏引线引出的末屏引出端9，另一侧设有用于安装传感器的传感器安装座8，法兰7的台阶上相间地设有贯通空腔的抽真空阀接口10和注油阀接口（图中未示出）；法兰的圆柱侧壁上还开设有贯通空腔的油窗12，参见图2所示，用于观察空腔内的油位。

本发明的套管相比真实套管在尺寸上进行了缩小，具有真实套管的主要结构（如导电杆、电容芯子、上下瓷套等），且各组件使用和真型套管完全相同的材料制造，采用本装置测量得到的实验结果可信度更高。

传感器安装座8为沿法兰盘径向呈外突圆管状。传感器安装座6的端口预留管螺纹，用于安装传感器，例如绝缘油温度及微水传感器。

抽真空阀接口10以及注油阀接口的轴线沿法兰盘圆周间隔30°，通道口预留螺纹，可外接相应的抽真空阀门和注油阀门。

作为本发明的优选实施例，在法兰7与上瓷套4和下瓷套11的连接处均安装有密封圈。并且，在上瓷套4的顶端与压圈3连接处以及下瓷套11的末端与压圈3连接处均安装有密封圈。以上各部件之间使用橡胶密封圈以实现对变压器油（绝缘油）的密封。

本装置主要以真实的油纸电容式套管为设计依据，其包含了真实套管的基本组件（如导电杆、电容芯子、上下瓷套等）。与实际套管不同是，为简化套管的紧固流程，本实验模型取消了真实套管中的油枕以及其中的预压弹簧，改由使用本套管模型装置的上下两端使用螺母紧固，不需专用的弹簧预压设备，便于在实验室中进行拆卸及紧固操作。另一个不同之处是，由于不使用油枕，本模型将油位视窗设计在法兰侧壁上。

套管中承受运行电压的绝缘主体为电容芯子，同真实套管不同，本装置的主要功能并非用于承受高电压，而仅对电容芯子的介电响应进行模拟，油枕内部的改变或法兰周围局部的改动并不显著改变真实电容芯子电场分布的主要特点，因此，从这个基本角度而言，相比油纸样本的模拟方式，本模型是目前对油纸套管绝缘更为真实的模拟手段。

本发明的油纸电容式套管实验模型装置主要用于对套管绝缘的主体-电容芯子在不同状况（如受潮、老化）情况下的套管介电响应进行模拟。因此，本装置支持电容芯子的方便更换，并能够完成注油操作，本装置进行介电响应的操作步骤如下：

（1）准备

先行使用乙醇溶液彻底清洁上瓷套4、下瓷套11及法兰7的内外表面，以防止前次实验的残留绝缘油对下次实验的测量结果造成干扰；并将各组件充分烘干，以防止潮气附着。准备700ml-1L绝缘油及真空泵和负压真空连接管。

（2）组装

将预先卷制在导电杆1上的电容芯子6依次穿入上瓷套4、法兰7以及下瓷套11，并转动电容芯子6以调整末屏引线的位置，将末屏引线对准法兰上开设的末屏引出端9，然后在导电杆1的两端封上压圈3以及密封圈，拧紧两端的螺母2（本实施例中螺母采用现有技术中的双层紧固螺母），并将电容芯子末屏引线牢固连接至末屏引出端9，完成电容芯子的更换以及套管的组装。装配过程要求准确、清洁、迅速完成。

（3）真空注油

为保证注油过程中不产生气泡，需预先通过抽真空阀接口10连接抽真空阀和真空泵，将装配好的套管立即进行抽真空约几十小时，以除去瓷套内部气体和水分，残余压力需小于一毫米，然后关上抽真空阀的阀门，如无漏气现象则表示密封性良好。随后打开注油阀接口上安装的注油阀阀门，将已经脱气处理的变压器油由注油阀口徐徐吸入，此过程中通过法兰上开设的油窗密切观察油位情况，待灌满后释放真空，则油面下降。真空浸油过程要求变压器油浸透电容芯子，可测其电容值趋于稳定作为油已浸透的标志。

（4）测试接线

本装置的介电测试接线方法同真实套管完全一致，测试仪器的高压端通过电源夹固定于导电杆1上，仪器的信号端通过信号夹接至末屏引出端9连接末屏引线，并将装置外侧的法兰7接地。装置在施加电压进行实验时，需水平放置（即轴向水平放置），以使套管内部的空气排至油窗顶端，保证套管主腔体内没有空气。

本发明所达到的有益效果：本发明提出的油纸电容式套管实验模型装置，相比真实套管在尺寸上进行了缩小，具有真实套管的主要结构，且各组件使用和真实套管完全相同的材料制造，采用本装置测量得到的实验结果可信度更高；对法兰部分进行了改造，在法兰外壁上设计了传感器的安装座，可支持绝缘油温度及油中微水传感器的安装。此外，模型装置体积较小，各组件拆装方便，便于电容芯子的多次更换，以支持开展不同电容芯子状态下的多组对比实验。该实验模型装置可用于人工模拟真实套管芯子绝缘受潮、制造工艺问题等缺陷，并在不同的模拟条件下开展介电响应测试、油样测试等实验项目，有助于确定出对应的诊断判据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，包括圆柱形的导电杆，导电杆的中部外壁上裹附有电容芯子，电容芯子的外侧从上至下同轴套设有上瓷套、法兰和下瓷套，依次相连的上瓷套、法兰和下瓷套将电容芯子容纳于其中且与电容芯子之间具有间隙，导电杆上位于上瓷套的顶端处以及位于下瓷套的末端处均套设有压圈和螺母，拧紧上下两端的螺母可使电容芯子与上瓷套、法兰和下瓷套之间的间隙形成密封的空腔，法兰的圆柱侧壁上一侧设有供电容芯子的末屏引线引出的末屏引出端，另一侧设有用于安装传感器的传感器安装座，法兰的台阶上相间地设有贯通空腔的抽真空阀接口和注油阀接口；法兰的圆柱侧壁上还开设有贯通空腔的油窗。

2.根据权利要求1所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，传感器安装座为沿法兰径向呈外突圆管状。

3.根据权利要求2所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，传感器安装座的端口设有用于安装传感器的管螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，抽真空阀接口和注油阀接口沿法兰圆周间隔30°。

5.根据权利要求4所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，抽真空阀接口和注油阀接口均设有螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，在法兰与上瓷套和下瓷套的连接处均安装有密封圈。

7.根据权利要求6所述的一种油纸电容式套管实验模型装置，其特征是，在上瓷套的顶端与压圈连接处以及下瓷套的末端与压圈连接处均安装有密封圈。