CN108459243A - 一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，步骤包括：将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，在铜导体上设置若干测温装置一；在罐体内还放置测温装置二，对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液；将铜导体和用于加热绝油的加热装置分别通电，并分别进行加热控温，此时测温装置一实时检测铜导体的温度，测温装置二实时检测绝缘液的温度；模拟变压器实际工作时绝缘液和绝缘纸的各种环境温度，进行试验；试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定。本发明能够对新型耐高温的绝缘纸和绝缘液更高的温度进行试验，得到一系列精确的检测参数，根据试验数据升级传统配电变压器的矿物油浸渍牛皮纸的绝缘系统。

Description

一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法

技术领域

本发明涉及变压器油纸绝缘老化评估技术领域，尤其涉及一种变压器油纸绝缘老化实验装置的实验方法。

背景技术

变压器随着使用年限的增加，导致故障率也会逐渐增加。若变压器出现大故障从而导致电力供应中断，就会造成巨大的经济损失。一般的，变压器故障许多都是因为内绝缘的问题引发的，而变压器油和油浸纸绝缘作为内绝缘的主要组成部分，两者在长期运行过程中受到电、热、机械和化学等因素影响而发生老化，引起变压器绝缘性能下降，从而引发变压器故障。所以，为了降低变压器故障率，需要对变压器油和油浸纸绝缘的老化规律进行研究，从而能够最优地选择变压器油和油浸纸绝缘。

目前为止，针对绝缘纸的老化研究多聚焦于牛皮纸上，而新型耐高温绝缘纸在结构和性能上均与牛皮纸和热改性纸存在差异,对于其老化后性能的改变和热老化寿命规律的研究存在空缺。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，能够对新型耐高温的绝缘纸和绝缘液进行老化性能试验，得到一系列精确的检测参数，根据试验数据升级改造传统配电变压器的矿物油浸渍牛皮纸的绝缘系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，使用老化试验装置进行，老化实验装置包括罐体、密封盖、铜导体、气管、气阀和加热装置；所述一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法包括如下步骤：

S1、将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，在铜导体上设置若干测温装置一；

S2、将密封盖和罐体进行密封固定，此时铜导体、测温装置一位于罐体内，在罐体内还放置测温装置二，对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液；

S3、将铜导体和用于加热绝油的加热装置分别通电，并分别进行加热控温，此时测温装置一实时检测铜导体的温度，测温装置二实时检测绝缘液的温度；

S4、模拟变压器实际工作时绝缘液和绝缘纸的各种环境温度，进行试验，包括如下方式之一：(一)、保持绝缘液在设定的温度下，对铜导体在不同的温度以及不同时间周期条件下进行试验；(二)、绝缘液处于不同的设定温度，对铜导体在对应温度和不同时间周期条件下进行试验；

S5、试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定。

作为优选的，所述步骤S1中需要测试的绝缘纸，需预先裁成不同规格，具体为：将用于测试抗张强度的绝缘纸B裁成长为20cm、宽为1cm的规格；将用于测试撕裂强度的绝缘纸C裁成长为20cm、宽为1的规格；将用于测试击穿强度的绝缘纸D裁成长为10cm、宽为10的规格；将用于测试水分含量的绝缘纸E裁成长为10cm、宽为10的规格；

另外，还需要将规格为20cm、宽为2.5cm的绝缘纸A，在需要测试的绝缘纸缠绕在铜导体前，以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，用于隔热；在需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上后，再使用绝缘纸A同样以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，并使用芳纶线进行捆扎。

作为优选的，所述铜导体为M形铜导体，所述步骤S1中将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，具体方式为：

S11、在铜导体的四条边、八个面上分别放至少一张用于测试抗张强度的绝缘纸B；

S12、重叠至少两张绝缘纸E，将绝缘纸E同样采用半叠包方式对整个铜导体进行缠绕；

S13、分别重叠至少两张绝缘纸C和绝缘纸D，依次将其垂直缠绕在铜导体的每条边上。

作为优选的，所述步骤S1中，在铜导体上设置若干测温装置一是指测温装置一采用两个热电偶，分别放置于M形铜导体中间两条边的内侧中部，在绝缘纸A隔热的基础上使用绝缘纸B将其包裹。

作为优选的，所述步骤S1和S2之间还包括对铜导体进行隔热操作，具体为：在铜导体的上下位置和左右位置分别贴合若干层重叠的纸板，然后使用铜丝进行捆扎。

作为优选的，所述步骤S2中老化实验装置进行密封后，对老化实验装置进行试漏操作，具体为：将气压表连接在老化实验装置上，打开老化实验装置的其中一个气管上的气阀，其余阀门全部关紧，将气管接在打开的阀门上，并向老化实验装置内打压，此时观察气压表，当罐内气压在0.1Mpa-0.15Mpa时，关闭气阀，记录气压表示数；静置若干个小时后，如果气压表示数不变，则表示老化实验装置密封性好，反之则表示老化实验装置存在漏气。

作为优选的，所述步骤S2中对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液，具体为：

将老化实验装置水平放置，使用真空泵插在老化实验装置上方其中一个阀门的气管上，并关闭其他阀门，然后进行抽真空至老化实验装置内为负压，关闭阀门；将抽滤瓶水平放置，把抽滤瓶的注油管插在老化实验装置下方油阀上，打开抽滤瓶的油阀和打开老化实验装置的连接真空泵的阀门后开始注油，当油液面下降至接近抽滤瓶的抽滤口时，将抽滤瓶倾斜使油始终浸没抽滤口，然后关闭油阀，将抽滤瓶放正，观察抽滤瓶刻度：当抽滤瓶的油液面处于刻度为1升时，关闭单通阀门，取下出油管，真空泵继续工作10分钟后，关闭气阀，取下真空泵；最后将老化罐所有的阀门全部关闭，放进烘箱处理12小时。

作为优选的，所述步骤S1前还包括步骤S0：对老化实验装置进行清洁，将老化实验装置的铜导体、气管、气阀以及加热装置固定安装于密封盖上。

作为优选的，所述步骤S5试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定是指:对绝缘纸B、C、D和E均进行抗张强度、撕裂强度、水分含量和击穿电压的测定；对绝缘液进行水分含量、总酸值、动力粘度、介质损耗因素以及击穿电压的测定。

作为优选的，所述测温装置一为热电偶，所述测温装置二为柱状温度传感器；所述加热装置包括加热管和加热棒，加热管固定于密封盖上并套接所述加热棒，加热管和加热棒的配合作用用于加热绝缘液；所述绝缘纸采用牛皮纸或者NomexT910纸，所述绝缘液采用克拉玛依#45矿物油或者FR3植物油。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明实验方法，确定了老化温度和时间的选取，明确了实验中老化后绝缘液和绝缘纸的检测参数；

(2)本发明实验方法中，将不同特定用途的绝缘纸在M形铜导体进行缠绕，使得各自区分开，能够起到检测数据的独立以及准确。

附图说明

图1为本发明方法中使用的老化实验装置的侧面结构示意图；

图2为本发明方法中使用的老化实验装置中M形铜导体的结构示意图；

图3为本发明方法的步骤流程图；

图4为本发明方法实验后得出的双温热老化后绝缘纸纵向剩余抗张强度示意图；

图5为本发明方法实验后得出的双温热老化后绝缘纸水分含量示意图；

图6为本发明方法实验后得出的新纸、250h和500h老化后绝缘纸击穿电压威布尔分布示意图；

图7为本发明方法实验后得出的新纸、500h和1000h老化后绝缘纸击穿电压威布尔分布示意图；

图8为本发明方法实验后得出的双温热老化实验前后绝缘液水分含量示意图；

图9为本发明方法实验后得出的双温热老化实验前后绝缘液总酸值示意图；

图10为本发明方法实验后得出的40℃下绝缘液的动力粘度示意图；

图11为本发明方法实验后得出的90℃下绝缘液的动力粘度示意图；

图12为本发明方法实验后得出的双温热老化后绝缘液介质损耗因数示意图；

图13为本发明方法实验后得出的新油、250h老化和500h老化油击穿电压对比示意图；

图14为本发明方法实验后得出的新油、750h老化和1000h老化油击穿电压对比示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

本发明为一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，而老化实验装置的结构示意图如图1所示，其包括有老化实验装置包括罐体1、密封盖2、铜导体3、若干柱状温度传感器4、若干加热管5和若干加热棒，其中加热管5和加热棒用来对绝缘液进行加热的，由于加热管5和加热棒配合作用，且加热管5套接加热棒，所以在图1中并没有表示加热棒的具体标号。另外在老化实验装置平放的状态下，老化实验装置上面和后面均设置有相应的气管和阀门，用于冲放气、真空处理或者排注油。另外，在铜导体3上设置有热电偶，热电偶实时检测铜导体3的温度,而柱状温度传感器4实时检测绝缘液的温度。在下述变压器用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法中，热电偶为测温装置一，柱状温度传感器4为测温装置二，加热管和加热棒的配合作用形成加热装置。

其中，如图2所示，铜导体3为M形铜导体，且M形铜导体每一条边均为长条方形。

如图3所示，本发明一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法具体为：

S1、对老化实验装置进行清洁，将老化实验装置的铜导体、气管、气阀以及加热装置固定安装于密封盖上。

S2、将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，在铜导体上设置若干测温装置一：

本发明的绝缘纸选用牛皮纸或者NomexT910纸，牛皮纸由三木制纸生产，且是机械加强型电力变压器用牛皮纸；NomexT910纸由美国杜邦公司生产并提供；在步骤S2中，需要测试的绝缘纸，需预先裁成不同规格，具体为：将用于测试抗张强度的绝缘纸B裁成长为20cm、宽为1cm的规格；将用于测试撕裂强度的绝缘纸C裁成长为20cm、宽为1的规格；将用于测试击穿强度的绝缘纸D裁成长为10cm、宽为10的规格；将用于测试水分含量的绝缘纸E裁成长为10cm、宽为10的规格；

另外，还需要将规格为20cm、宽为2.5cm的绝缘纸A，在需要测试的绝缘纸缠绕在铜导体前，以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，用于隔热；在需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上后，再使用绝缘纸A同样以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，并使用芳纶线进行捆扎；将上述绝缘纸A、B、C、D和E放进真空烘箱进行真空处理12小时；

其中，将绝缘纸A、B、C、D和E缠绕于M铜导体上，其具体为：

①将绝缘纸A在铜导体上面以半叠包(绝缘纸起始的方向与铜导体初始缠绕面上下边沿的夹角大概为45°，后一圈都压着前一圈的一半进行绕包)的方式绕包一层保护层，避免测试绝缘纸直接与铜导体接触而影响测试结果；

②在M形铜导体的四条边、八个相对的面上分别放至少一张绝缘纸B，用夹子固定；步骤S2中所述在铜导体上设置若干测温装置一是指：测温装置一采用两个热电偶，分别放置于M形铜导体中间两条边的内侧中部，在绝缘纸A隔热的基础上使用绝缘纸B将其包裹；此步骤中的绝缘纸B优选使用三张放置在每个M形铜导体的四条边、八个面上；

③重叠至少两张绝缘纸E，将绝缘纸E同样采用半叠包方式对整个M形铜导体进行缠绕，包完后用夹子固定；本步骤中绝缘纸E优选为使用三张进行重叠，然后一起缠绕M形铜导体；

④分别重叠至少两张绝缘纸C和绝缘纸D，依次将其垂直缠绕在铜导体的每条边上，用夹子固定；此步骤中绝缘纸C和D重叠数量优选为两张；

⑤再用绝缘纸A同样以半叠包方式对整个M形铜导体进行缠绕，并使用芳纶线进行捆扎。

上述步骤S2对绝缘纸缠绕铜导体后，再对M形铜导体进行隔热操作，具体为：在铜导体的上下位置和左右位置分别贴合若干层重叠的纸板，然后使用铜丝进行捆扎。

S3、将密封盖和老化实验装置的罐体密封固定，此时铜导体、测温装置一位于罐体内，在罐体内还放置测温装置二，对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液；本步骤中，绝缘液优选使用中石油生产的克拉玛依#45矿物油或者美国嘉吉公司生产的FR3植物油；

其中，上述步骤S3中，罐体密封固定后一般需要对老化实验装置进行试漏操作，而试漏可以采用加压和抽真空的方式，由于本实验过程中老化实验装置内为正压，以及加压后如果存在漏气的情况，有时可以用涂抹肥皂水的方法来确定漏气位置，故实验采用加压的方式进行试漏，具体为：

将气压表连接在老化实验装置上，打开老化实验装置的其中一个气管上的气阀，其余阀门全部关紧，将气管接在打开的阀门上，并向老化实验装置内打压，此时观察气压表，当罐内气压在0.1Mpa-0.15Mpa时，关闭气阀，记录气压表示数；静置若干个小时后，如果气压表示数不变，则表示老化实验装置密封性好，反正则表示老化实验装置存在漏气。

试漏完成后，就进行上述步骤S3中对老化实验装置进行真空处理并注入一定量的绝缘液，具体为：

将老化实验装置水平放置，使用真空泵插在老化实验装置上方其中一个阀门的气管上，并关闭其他阀门，然后进行抽真空至老化实验装置内为负压，关闭阀门；将抽滤瓶水平放置，把抽滤瓶的注油管插在老化实验装置下方油阀上，打开抽滤瓶的油阀和打开老化实验装置的连接真空泵的阀门后开始注油，当油液面下降至接近抽滤瓶的抽滤口时，将抽滤瓶倾斜使油始终浸没抽滤口，然后关闭油阀，将抽滤瓶放正，观察抽滤瓶刻度：当抽滤瓶的油液面处于刻度为1升时，关闭单通阀门，取下出油管，真空泵继续工作10分钟后，关闭气阀，取下真空泵；最后将老化罐所有的阀门全部关闭，放进烘箱处理12小时。

S4、将铜导体和用于加热绝油的加热装置分别通电，并分别进行加热控温，即为：将加热棒插进去加热管中，然后对铜导体和加热棒进行通电，并进行加热控温；此时热电偶(测温装置一)实时检测M形铜导体的温度，柱状温度传感器(测温装置二)实时检测绝缘液的温度；

其中，步骤S4中的通电方法为：将老化实验装置水平放置在实验架上，铜导体和绝缘液采用不同的加热方式，采用自行设计的电流互感器，通过调压器调节电源电压，并接入电流互感器一次侧，由于互感器本身存在内阻，进而在一次侧产生电流，交变的电流通过互感器，经过放大会在二次侧产生大电流对铜导体进行供电，互感器匝数比为275:1，二次侧铜导体上的电流可达400A，利用电流的热效应产生热量，为缠绕在铜导体表面的高温处固体绝缘进行加热。

S5、模拟变压器实际工作时绝缘液和绝缘纸的各种环境温度，进行试验，包括如下方式之一：(一)、保持绝缘液保持在设定的温度下，对铜导体在不同的温度以及不同时间周期条件下进行试验；(二)、绝缘液处于不同的设定温度，对铜导体在对应温度和不同时间周期条件下进行试验；

其中，步骤S5，绝缘液可处于不同的特定设置的温度下进行恒温实验；本实施例以绝缘液处于115℃的恒温条件下进行说明；而M形铜导体选择的温度参数为：160℃、140℃、125℃、180℃、165℃和150℃；在M形铜导体为160℃的老化温度下，分别进行老化周期为500h、1000h、1500h、2000h的老化实验；在M形铜导体为140℃老化温度下，进行老化周期为2000h、4000h、6000h、8000h的老化实验；在M形铜导体为125℃老化温度下，进行老化周期为6000h、12000h、18000h、24000h的老化实验；在M形铜导体为180℃的老化温度下，分别进行老化周期为500h、1000h、1500h、2000h的老化实验；在M形铜导体为165℃老化温度下，进行老化周期为2000h、4000h、6000h、8000h的老化实验；在M形铜导体为150℃老化温度下，进行老化周期为6000h、12000h、18000h、24000h的老化实验。上述温度以及老化实验周期的选择可随意调整，根据实际实验需要进行相应的条件选择，并不局限于上述温度及时间周期的限定。

步骤S7：试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定，具体为：对绝缘纸B、C、D和E均进行抗张强度、撕裂强度、水分含量和击穿电压的测定；对绝缘液进行水分含量、总酸值、动力粘度、介质损耗因素以及击穿电压的测定。

其中，绝缘纸均进行抗张强度表示材料或者构件受到拉力时抵抗破坏的能力。0.13mm厚度的Nomex T910绝缘纸在180℃条件下双温热老化结果如下表1，每个老化时间点的每层绝缘纸，都取了至少五个有效数据，取平均值，之后使用origin绘图软件处理得到图4：

表1

绝缘纸的水分含量的测定参考GB/T 7600-2014，实验数据得到表2和折线图，折线图如图5所示。可以看出随着老化时间的推移，绝缘纸内含水量逐渐升高，一开始绝缘纸水分含量升高较为缓慢，从初始值0.45％，升高到250h老化时间点的0.67％，再到500h老化时间的0.83％，500h以后水分含量剧烈增加，750h老化时间点绝缘纸内水分含量为3.95％，而随后纸内水分含量有所降低，1000h老化后水分含量降低到1.41％。结合老化后绝缘液中水分含量，可以看出，由于FR3植物绝缘液吸水性较强，这使得油纸绝缘系统中水分更多地聚集在绝缘液中，使绝缘纸内的水分含量降低，有助于延缓绝缘纸的老化。

表2

对于绝缘纸的击穿电压，绝缘材料需要长期保持高击穿强度来保持绝缘。老化实验在每一个时间节点对三种纸分别进行20次击穿实验，对结果进行威布尔分布处理，如图6和图7所示，图6表示新纸、250h和500h老化后绝缘纸击穿电压威布尔分布图，图7表示新纸、500h和1000h老化后绝缘纸击穿电压威布尔分布图。可以看出，随着老化时间推移，绝缘纸的击穿电压并没有很大变化，新纸的油浸下击穿电压约为11.54kV，1000h双温热老化后击穿电压为11.30kV，可以认为没有变化而绝缘纸的拉伸强度下降严重，因此击穿电压并不能作为衡量绝缘纸老化终点的判据。

本发明方法对绝缘纸实验得出的主要结论简要总结如下：

(1)对双温热老化后的绝缘纸进行抗张强度的测量，发现外层绝缘纸的纵向剩余拉伸强度在1000h老化后，依然保持了初始值的50.28％，而中层绝缘纸在500h老化后，纵向剩余拉伸强度到了47.79％已经到达寿命终点，内层绝缘纸在250h老化后纵向剩余拉伸强度降低到46.93％，达到寿命终点。说明变压器绕组绝缘靠近导体对应层数的不同会导致热老化结果反映的寿命终点时间有较大差异。

(2)绝缘纸的水分含量在250h老化后，绝缘纸中的水分含量达到0.67％，已经超出要求的低于0.5％，1000h老化后绝缘纸中水分达到1.41％，但是在整个老化过程中，绝缘纸中的水分含量呈现出先上升后下降的趋势。这与油纸中水分的平衡有关。

(3)绝缘纸双温热老化前后击穿电压无明显变化。

对于绝缘液的水分含量：

绝缘纸长期工作在较高的温度下，纤维素会发生热裂解反应并产生水，而植物油水解消耗水，生成甘油和脂肪酸，脂肪酸可以进一步和纤维素分子发生酯化反应。因此油纸绝缘系统的水分含量和老化速率有很大的关系。本实验的实验数据见表3和图8，从表3和图8中可以直观的看出，随着双温热老化时间的推移，绝缘液中的水分含量持续升高，其中在500h之前，油中的水分缓慢升高，从初始的65.9ppm升至89.0ppm，老化速率较慢，产生的水分不多，随着老化时间的推移，绝缘纸的热老化逐渐加速，产生更多的水，考虑到油纸绝缘系统中的水分平衡特性，会有更多的水分进入到绝缘液中。500h至1000h之间，随着老化的进行，植物油开始水解，随着高分子链的逐渐断裂，小分子会进一步分解并且形成水分子，加速热老化速率，进而绝缘液中水分迅速升高，由500h的89.0ppm升至750h的336.8ppm，再到1000h老化过后的445.8ppm。

表3

对于绝缘液的总酸值：

总酸值的定义是指用于中和1g试样中全部酸性组分所需要的KOH毫克数，单位是mgKOH/g，酸值是评估绝缘液受氧化程度的重要指标。表4和图9是双温热老化过后，本实验各个老化时间的FR3植物绝缘液总酸值。

从表4和图9中可以直观的看出，随着老化时间的推移，FR3绝缘液的总酸值呈现持续上升的趋势，从一开始的0.023mgKOH/g升高到最后的1.359mgKOH/g，并且根据GB/T7595-2008的要求，规定了运行中变压器油的酸值小于0.1mgKOH/g。双温热老化在进行到750h时，FR3绝缘液的总酸值已经不再符合要求，整体上酸值含量的升高体现出油纸绝缘系统的老化程度的加深。

FR3植物油本身主要成分是脂肪酸甘油三酯，是由甘油和脂肪酸发生酯化反应得到，除此之外还有游离的脂肪酸，羧基基团含量高于矿物油，具有更高的总酸值。

表4

对于绝缘液的动力粘度：

粘度是绝缘液重要的热力学参数，它和变压器内部的油自然循环以及散热有着密切联系。同时粘度也可以反映出油品的老化程度。动力粘度也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，动力粘度是液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比，由于实际测量时不方便对绝缘液在精确的温度下测量其密度，因此本文测量绝缘液动力粘度。

植物油主要是甘油三酸酯，是不饱和脂肪酸，相比于矿物油的成分烷烃、环烷烃和芳香烃，甘油三酸酯的分子链更长，平均分子量更大，因此植物油粘度往往高于矿物油。本实用从表5、图10和图11中可以看出，随着老化时间的推移，FR3植物绝缘液的动力粘度呈现出上升趋势，但新油(处理后)的动力粘度在40℃下为28.31cP，1000h双温热老化过后40℃动力粘度为29.28cP，仅仅升高了3.42％，同样90℃下，1000h双温热老化后动力粘度相比新油也仅仅升高了2.97％，增幅微弱。ASTM、IEEE和IEC等际标准针对植物油提出的技术指标中要求新植物油在40℃条件下粘度低于50cP，因此经过1000h双温热老化后的FR3绝缘液动力粘度依然符合要求。图10为40℃下绝缘液动力粘度示意图，图11为90℃下绝缘液动力粘度示意图。

表5双温热老化实验前后绝缘液动力粘度

对于绝缘液的介质损耗因素；

tanδ本身只取决于材料本身特性，和材料尺寸重量无关。tanδ越高，电介质产生的有功损耗越大，进而会产生大量热量，使得温度升高从而有可能导致绝缘材料内部结构被破坏。理论上说，出于电力设备内部绝缘考虑，介电常数越小越好，同时要求绝缘材料的tanδ尽可能低，这样可以减小损耗，降低发热，避免绝缘材料加速老化。本发明实验采用GB/T5654-2007进行绝缘液介质损耗因数的测定，分别对老化后的绝缘液在40℃和90℃条件下测量介质损耗因数，实验数据见表6和图12。

观察实验结果如表6和图12可得，随着老化时间的延长，FR3绝缘液的介质损耗因数逐渐升高，同时在同一个老化时间点，温度升高后介质损耗因数也随之升高。随着老化时间实验的进行，绝缘纸会逐渐水解，产生水溶性酸和一些其他产物，绝缘液吸收氧之后在一定的温度作用下，会产生一些醛、酮化合物，溶解在油中，除此以外，考虑到FR3植物绝缘液相比矿物油有着更强的吸水性，导致油纸绝缘系统中的水分更多的在绝缘液中聚集，综合以上因素，导致绝缘液的介质损耗因数越来越高，可以看出，从老化时间250h以后，绝缘液的介质损耗因数已经超标。但是植物油分子结构本身高度不对称，极性强，介质损耗因数往往高于矿物油。

表6双温热老化后FR3绝缘液介质损耗因数

对于绝缘液的击穿电压：

绝缘液必须具备足够高的介电强度，确保电力设备正常运行而不被击穿，导致故障的产生。本课题参照GB/T 507对双温热老化后的FR3绝缘液进行击穿电压的测量。实验使用标准油杯，使用椭球电极，电极间距为2mm，对每种试样分别进行20次实验，实验环境温度为27℃，对实验结果绘制威布尔分布图，如图13和图14所示，图13表示新油、250h老化和500h老化油击穿电压对比图，图14表示新油、750h和1000h老化油击穿电压对比图。

本发明方法对绝缘液实验得出的主要结论简要总结如下：

(1)FR3植物油的绝缘液内水分含量从初始的65.9ppm，250h老化后升高至82.5ppm，500h老化后升高到89.0ppm，从750h开始水分含量骤增到336.8ppm，1000h老化时间结束后FR3植物油内水分含量是445.8ppm。

(2)FR3植物油的绝缘液的总酸值随着老化时间的进行，从最初的0.023mgKOH/g升高到1.359mgKOH/g，并且500h老化时间点的FR3植物油总酸值已经不符合标准要求(＜0.1mgKOH/g)，但同时由于植物油成分含有大量脂肪酸，因此总酸值高于矿物油，而只有水溶性酸才会加速纤维素的老化，因此仅仅通过总酸值并不能客观的判断FR3植物油的老化性能。

(3)FR3植物油的绝缘液的介质损耗因数随着老化时间的升高而升高，90℃下植物油的介质损耗因数从最初的0.01594，到1000h老化结束后，升高到了0.29132，已经不在符合GB/T 14542-2005中的要求。

(4)对FR3植物油的绝缘液的动力粘度和击穿电压的测量，发现老化实验前后这两个参数没有产生明显变化。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，使用老化试验装置进行，老化实验装置包括罐体、密封盖、铜导体、气管、气阀和加热装置；其特征在于，包括如下步骤：

S1、将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，在铜导体上设置若干测温装置一；

S2、将密封盖和罐体进行密封固定，此时铜导体、测温装置一位于罐体内，在罐体内还放置测温装置二，对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液；

S3、将铜导体和用于加热绝油的加热装置分别通电，并分别进行加热控温，此时测温装置一实时检测铜导体的温度，测温装置二实时检测绝缘液的温度；

S4、模拟变压器实际工作时绝缘液和绝缘纸的各种环境温度，进行试验，包括如下方式之一：(一)、保持绝缘液在设定的温度下，对铜导体在不同的温度以及不同时间周期条件下进行试验；(二)、绝缘液处于不同的设定温度，对铜导体在对应温度和不同时间周期条件下进行试验；

S5、试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定。

2.根据权利要求1所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S1中需要测试的绝缘纸，需预先裁成不同规格，具体为：将用于测试抗张强度的绝缘纸B裁成长为20cm、宽为1cm的规格；将用于测试撕裂强度的绝缘纸C裁成长为20cm、宽为1的规格；将用于测试击穿强度的绝缘纸D裁成长为10cm、宽为10的规格；将用于测试水分含量的绝缘纸E裁成长为10cm、宽为10的规格；

另外，还需要将规格为20cm、宽为2.5cm的绝缘纸A，在需要测试的绝缘纸缠绕在铜导体前，以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，用于隔热；在需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上后，再使用绝缘纸A同样以半叠包方式对整个铜导体进行缠绕，并使用芳纶线进行捆扎。

3.根据权利要求2所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述铜导体为M形铜导体，所述步骤S1中将需要测试的绝缘纸缠绕于老化实验装置的铜导体上，具体方式为：

S11、在铜导体的四条边、八个面上分别放至少一张绝缘纸B；

S12、重叠至少两张绝缘纸E，将绝缘纸E同样采用半叠包方式对整个铜导体进行缠绕；

S13、分别重叠至少两张绝缘纸C和绝缘纸D，依次将其垂直缠绕在铜导体的每条边上。

4.根据权利要求3所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，在铜导体上设置若干测温装置一是指测温装置一采用两个热电偶，分别放置于M形铜导体中间两条边的内侧中部，在绝缘纸A隔热的基础上使用绝缘纸B将其包裹。

5.根据权利要求1所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S1和S2之间还包括对铜导体进行隔热操作，具体为：在铜导体的上下位置和左右位置分别贴合若干层重叠的纸板，然后使用铜丝进行捆扎。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S2中老化实验装置进行密封后，对老化实验装置进行试漏操作，具体为：将气压表连接在老化实验装置上，打开老化实验装置的其中一个气管上的气阀，其余阀门全部关紧，将气管接在打开的阀门上，并向老化实验装置内打压，此时观察气压表，当罐内气压在0.1Mpa-0.15Mpa时，关闭气阀，记录气压表示数；静置若干个小时后，如果气压表示数不变，则表示老化实验装置密封性好，反之则表示老化实验装置存在漏气。

7.根据权利要求1所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S2中对老化实验装置进行真空处理并注入绝缘液，具体为：

将老化实验装置水平放置，使用真空泵插在老化实验装置上方其中一个阀门的气管上，并关闭其他阀门，然后进行抽真空至老化实验装置内为负压，关闭阀门；将抽滤瓶水平放置，把抽滤瓶的注油管插在老化实验装置下方油阀上，打开抽滤瓶的油阀和打开老化实验装置的连接真空泵的阀门后开始注油，当油液面下降至接近抽滤瓶的抽滤口时，将抽滤瓶倾斜使油始终浸没抽滤口，然后关闭油阀，将抽滤瓶放正，观察抽滤瓶刻度：当抽滤瓶的油液面处于刻度为1升时，关闭单通阀门，取下出油管，真空泵继续工作10分钟后，关闭气阀，取下真空泵；最后将老化罐所有的阀门全部关闭，放进烘箱处理12小时。

8.根据权利要求1至5任一所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括步骤S0：对老化实验装置进行清洁，将老化实验装置的铜导体、气管、气阀以及加热装置固定安装于密封盖上。

9.根据权利要求1至5任一所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述步骤S5试验结束后取出绝缘纸、收集绝缘液并进行性能的测定是指:对绝缘纸B、C、D和E均进行抗张强度、撕裂强度、水分含量和击穿电压的测定；对绝缘液进行水分含量、总酸值、动力粘度、介质损耗因素以及击穿电压的测定。

10.根据权利要求1至5任一所述的一种电力设备用绝缘液及绝缘纸的性能检测方法，其特征在于，所述测温装置一为热电偶，所述测温装置二为柱状温度传感器；所述加热装置包括加热管和加热棒，加热管固定于密封盖上并套接所述加热棒，加热管和加热棒的配合作用用于加热绝缘液；所述绝缘纸采用牛皮纸或者NomexT910纸，所述绝缘液采用克拉玛依#45矿物油或者FR3植物油。