CN109387704A - 一种测量电介质材料介电模量的装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量电介质材料介电模量的装置，包括：装置主体、密封盖板、螺栓、三电极测量装置、气阀、油阀和限位装置。本发明还提供了一种对电介质材料的介电模量进行测量的方法。本发明能够在不同温度、气压和湿度环境下对不同电介质材料的介电模量进行测量，并对电力设备绝缘状态的评估提供依据。

Description

一种测量电介质材料介电模量的装置及测量方法
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种测量电介质材料介电模量的装置及测量方法。
背景技术
变压器是电力系统中最为昂贵和重要的设备之一，其安全稳定运行将对整个电网的可靠性和安全性产生重大影响。因优异的绝缘性能和良好的散热性能，油纸绝缘系统被广泛应用于电力系统一次设备之中，其性能直接关系到电网运行安全可靠性。目前电力变压器的主绝缘大多为油纸绝缘系统，因此对油纸绝缘的状态评估研究具有重要意义。
国内外学者对于投运电力变压器的绝缘状态诊断和评估方法进行了大量的研究，主要方法有油中糠醛含量检测、绝缘纸板聚合度测定、吸收比和极化指数测定、油中溶解气体分析、工频介损测量等。近年来介电响应技术因其诸多优点受到广泛的关注和研究，目前已经取得了很多有价值的成果。但其在现场应用方面，尚未形成有效的检测方法，所获得特征参数也仍难以对设备的水分含量、老化程度等做出较为准确的评估。因此，仍需探究更为可靠、准确的新参量来对设备的绝缘状态进行评估研究。
目前主要被用于研究具有巨介电特性的电介质材料，其主要原因是巨介电特性材料在低频域具有较高的直流电导率，该直流电导作用会淹没低频区域的松弛极化过程，传统介电谱难以表征。而现有研究表明，介电模量以复介电常数倒数的形式，能抑制低频区域直流电导以及电极极化造成的损耗的干扰，表现出低频下电介质本身驰豫极化的特征。在油纸绝缘的状态评估研究中，介电模量的应用尚不多见。虽然油纸绝缘不具备巨介电特性，但在传统频域介电的研究中，低频下会出现不可忽略的电极极化效应，同样会淹没电介质材料本身在低频区域的驰豫极化过程。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种测量电介质材料介电模量的装置，通过测量不同电介质材料在不同环境条件下的介电模量研，对电力设备绝缘状态进行评估。
为了实现以上目的，本发明有如下技术方案：
一种测量电介质材料介电模量的装置，包括：装置主体、密封盖板、螺栓、三电极测量装置、气阀、油阀和限位装置；其中，
所述装置主体通过所述螺栓与所述密封盖板固定；
所述三电极测量装置包括高压电极、测量电极和辅助电极，所述高压电极通过所述限位装置水平固定在所述装置主体内，所述测量电极固定于所述装置主体的底座上，用于对电介质材料的介电模量进行测量；所述辅助电极固定于所述装置主体的底座上并接地；
所述气阀装设与所述密封盖板上，用于控制从所述装置主体内抽取空气或向所述装置主体内充入空气；
所述油阀安装于所述装置主体的底座，用于控制向所述装置主体注入绝缘油或从所述装置主体内排出绝缘油。
优选的，所述测量装置还包括温度传感器探针，所述温度传感器探针装设与所述装置主体的底座上，用于感应所述装置主体内的环境温度。
优选的，所述测量装置还包括气压指示表，所述气压指示表安装于所述密封盖板上，用于监测所述装置主体内的气压。
优选的，所述测量装置还包括可拆卸支架，所述可拆卸支架通过螺纹与所述装置主体相连，用于调整所述测量装置的高度。
优选的，所述测量装置置于控温装置内，所述控温装置用于调节所述测量装置的环境温度。
优选的，所述装置主体和所述密封盖板之间设置有密封圈和凹槽。
优选的，所述装置主体、密封盖板和限位装置的制备材料均为聚四氟乙烯。
一种对油纸绝缘试品进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S100：将油纸绝缘试品置于高压电极和测量电极之间，控制气阀对装置主体进行抽真空处理；
S200：装置主体内处于真空状态后，控制油阀向装置主体内注入绝缘油，对所述油纸绝缘试品进行浸油处理；
S300：利用介质分析仪对浸油后的油纸绝缘试品的介电常数进行测量，获得所述油纸绝缘试品的介电模量。
一种对电介质材料进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S1000：在电介质材料的两侧镀上金属电极；
S2000：将镀有金属电极的电介质材料放入装置主体内的高压电极和测量电极之间；
S3000：利用介质分析仪对镀有金属的电介质材料的介电常数进行测量，获得所述电介质材料的介电模量。
优选的，在步骤S1000中，所述在电介质材料的两侧镀上金属电极是通过离子溅射的方法进行的。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果为：
1、通过调节装置内的温度、气压和湿度，可实现不同环境条件下对油纸绝缘试品或薄膜电介质材料的介电模量的测量；
2、通过对油纸绝缘试品或薄膜电介质材料的介电模量的测量，能够获得对设备绝缘状态进行评估的启示。
附图说明
图1是本发明的一种测量电介质材料介电模量装置的结构示意图；
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种测量电介质材料介电模量的装置，包括装置主体、密封盖板、螺栓、三电极测量装置、气阀、油阀和限位装置；其中，
所述装置主体通过所述螺栓与所述密封盖板固定；
所述三电极测量装置包括高压电极、测量电极和辅助电极，所述高压电极通过所述限位装置水平固定在所述装置主体内，所述测量电极固定于所述装置主体的底座上，用于所述辅助电极固定于所述装置主体的底座上并接地；
所述气阀装设与所述密封盖板上，用于控制从所述装置主体内抽取空气或向所述装置主体内充入空气；
所述油阀安装于所述装置主体的底座，用于控制向所述装置主体注入绝缘油或从所述装置主体内排出绝缘油。
上述实施例完整的公开了一种测量电介质材料介电模量的装置，利用所述装置能够对油纸绝缘试品和电介质材料的介电模量进行测量，进而能够对电力设备绝缘状态评估提供依据。
另一个实施例中，所述测量装置还包括温度传感器探针，所述温度传感器探针装设与所述装置主体的底座上，用于感应所述装置主体内的环境温度。
本实施例中，所述温度传感器探针通过导线与温度传感器连接，通过温度传感器探针能够感知测量装置内的温度，并将温度信息转换为电信号传递至温度传感器，便于对测量装置内温度进行监测。
在另一个实施例中，所述测量装置还包括气压指示表，所述气压指示表安装于所述密封盖板上，用于监测所述装置主体内的气压。
在本实施例中，需要通过气压指示表定期对测量装置进行气密性检查，具体的，打开气阀，向腔体内充入一定压力的氮气，关闭气阀。观察气压指示表示数，如果在较长时间内，气压指示表示数基本保持不变，则表明装置密封性良好。
在另一个实施例中，所述测量装置还包括可拆卸支架，所述可拆卸支架通过螺纹与所述装置主体相连，用于调整所述测量装置的高度。
在另一个实施例中，所述测量装置还包括可拆卸支架，所述可拆卸支架通过螺纹与所述装置主体相连，用于调整所述测量装置的高度。
在本实施例中，可拆卸支架通过螺纹与装置主体1相连接，通过安装和拆卸可拆卸支架能够实现对测量装置的高度调节。
在另一个实施例中，所述测量装置置于控温装置内，所述控温装置用于调节所述测量装置的环境温度。
在本实施例中，控温装置通过接线孔与外部温度传感器连接，通过控温装置和温度传感器相结合，可实现对不同温度环境下电介质材料的介电模量的测量。
在另一个实施例中，所述装置主体和所述密封盖板之间设置有密封圈和凹槽。
在本实施例中，装置主体和密封盖板之间的密封圈通过拧紧螺栓来压紧，具有保证测量装置气密性的效果，能够避免外部空气进入真空状态下的测量装置而对测量结果产生影响。
在另一个实施例中，所述装置主体、密封盖板和限位装置的制备材料均为聚四氟乙烯。
在本实施例中，聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，用聚四氟乙烯制备的装置主体、密封盖板和限位装置，其耐受温度可以达到-180℃到250℃，能够保证在高温或低温环境下长期工作而理化特性不发生变化，能够实现对不同电介质材料在较宽温度范围内的介电模量进行测量。
本发明还提供了一种对油纸绝缘试品进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S100：将油纸绝缘试品置于高压电极和测量电极之间，控制气阀对装置主体进行抽真空处理；
S200：装置主体内处于真空状态后，控制油阀向装置主体内注入绝缘油，对所述油纸绝缘试品进行浸油处理；
S300：利用介质分析仪对浸油后的油纸绝缘试品的介电常数进行测量，获得所述油纸绝缘试品的介电模量。
在步骤S100的具体实施例中，将干燥的绝缘纸板试品放在高压电极和测量电极之间，关闭油阀，将气阀与真空泵相连，对测量装置进行抽真空处理。
在步骤S200的具体实施例中，测量装置内的空气被抽取完毕后，油阀与油罐连接，关闭气阀并打开油阀，利用外部大气压将绝缘油压入装置内部，对绝缘纸板进行浸油处理。
本发明还提供了一种对薄膜电介质材料进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S1000：在薄膜电介质材料的两侧镀上金属电极；
S2000：将镀有金属电极的薄膜电介质材料放入装置主体内的高压电极和测量电极之间；
S3000：利用介质分析仪对镀有金属的薄膜电介质材料的介电常数进行测量，获得所述薄膜电介质材料的介电模量。

Claims (10)

1.一种测量电介质材料介电模量的装置，包括：装置主体、密封盖板、螺栓、三电极测量装置、气阀、油阀和限位装置；其中，
所述装置主体通过所述螺栓与所述密封盖板固定；
所述三电极测量装置包括高压电极、测量电极和辅助电极，所述高压电极接高电压端口，用以在测量介电模量试验中给样品施加测量电压，其通过所述限位装置水平固定在所述装置主体内，所述测量电极固定于所述装置主体的底座上，用于对电介质材料的介电模量进行测量；所述辅助电极固定于所述装置主体的底座上并接地；
所述气阀装设与所述密封盖板上，用于控制从所述装置主体内抽取空气或向所述装置主体内充入空气；
所述油阀安装于所述装置主体的底座，用于控制向所述装置主体注入绝缘油或从所述装置主体内排出绝缘油。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括温度传感器探针，所述温度传感器探针装设与所述装置主体的底座上，用于感应所述装置主体内的环境温度。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括气压指示表，所述气压指示表安装于所述密封盖板上，用于监测所述装置主体内的气压。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括可拆卸支架，所述可拆卸支架通过螺纹与所述装置主体相连，用于调整所述测量装置的高度。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置置于控温装置内，所述控温装置用于调节所述测量装置的环境温度。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置主体和所述密封盖板之间设置有密封圈和凹槽。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置主体、密封盖板和限位装置的制备材料均为聚四氟乙烯。
8.一种根据权利要求1所述的测量装置对油纸绝缘这一复合电介质材料试品进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S100：将油纸绝缘试品置于高压电极和测量电极之间，控制气阀对装置主体进行抽真空处理；
S200：装置主体内处于真空状态后，控制油阀向装置主体内注入绝缘油，对所述油纸绝缘试品进行浸油处理；
S300：利用介质分析仪对浸油后的油纸绝缘试品的介电常数进行测量，获得所述油纸绝缘试品的介电模量。
9.一种根据权利要求1所述的测量装置对电介质材料进行介电模量测量的方法，包括如下步骤：
S1000：在电介质材料的两侧镀上金属电极；
S2000：将镀有金属电极的电介质材料放入装置主体内的高压电极和测量电极之间；
S3000：利用介质分析仪对镀有金属的电介质材料的介电常数进行测量，获得所述电介质材料的介电模量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤S1000中，所述在电介质材料的两侧镀上金属电极是通过离子溅射的方法(离子溅射法由专门仪器进行操作，在高压1500V的作用下，残留的气体分子被电离，形成等离子体，阳离子在电场加速下轰击金属靶，使金属原子溅射到样品的表面，形成导电膜。)进行的。
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