CN109613405B - 一种油纸复合绝缘介电响应测试装置 - Google Patents

Abstract

一种油纸复合绝缘介电响应测试装置，涉及绝缘测试技术领域，包括壳体及电极系统，所述壳体内安装有电极系统，还包括有夹持机构、温度控制系统及支撑机构，在壳体内部通过夹持机构夹持电极、被测样品，壳体外侧设有用于安装夹持机构及温度控制系统的支撑机构，所述定位夹为圆环状。利用夹持机构及支撑机构的组合设计实现了电极的便捷更换，利用温度控制系统实现了壳体内部温度的监控与调控，从而准确判断观察温度与绝缘信息关系，利用定位夹圆环设计，增大爬电距离，消除沿面闪络。

Description

一种油纸复合绝缘介电响应测试装置

技术领域

本发明涉及绝缘测试技术领域，具体地说是一种油纸复合绝缘介电响应测 试装置。

背景技术

油纸绝缘系统因其良好的绝缘性与散热性而广泛的应用于油浸式变压器 设备中。油浸式变压器在长期运行过程中，油纸绝缘系统不仅仅受到电力的作 用，还会受到热应力、机械力和环境等各方面因素的影响。变压器绝缘老化的 预测与评估成为了一个重要的课题。设备人员对油浸式变压器进行绝缘老化与 评估时常采用油纸绝缘聚合度测量法、糠醛含量测量法和油中溶解气体法。但 是这些方法都需要吊罩、取芯，对绝缘体产生破坏，很容易受到外界环境因素 的干扰。

基于介电响应原理的无损电气诊断方法由于操作简单，携带绝缘信息丰富 等特点成为了国内外研究的重点。为了更好地应用介电响应技术在实验室研究 变压器油纸绝缘的诊断方法，目前已有的测试系统存在以下几点问题：(1)电 极的形状较为单一，不能方便的更换电极，电极形状单一限制了可以模拟的放 电故障类型等，(2)测试系统不能调节温度，从而无法获得温度与绝缘信息之 间的关系，难以模拟内部过热故障、运行温度和环境温度的影响规律等，进而 难以准确判断观察温度与绝缘信息之间的关系。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种油纸复合绝缘介电响应测试 装置，可以避免上述问题的发生。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种油纸复合绝缘介电响应测试装置，包括壳体及电极系统，所述壳体内 安装有电极系统，还包括有夹持机构、温度控制系统及支撑机构，在壳体内部 通过夹持机构夹持电极、被测样品，壳体外侧设有用于安装夹持机构及温度控 制系统的支撑机构，

所述夹持机构包括多根定位杆和一对定位夹，多根定位杆和一对定位夹位 于壳体中心，多根定位杆与一对定位夹将被测样品固定在电极系统的第一电极 与第二电极中间。

方案细化，所述电极系统包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极 位于壳体内，第一电极和第一导电杆相接，第一导电杆与第一连接杆相连，第 二电极和第二导电杆相接，第二导电杆与第二连接杆相连，第一连接杆、第二 连接杆均连接外加电压，所述第一电极与第二电极之间放置有被测样品。

方案细化，所述第一电极与第一导电杆通过螺纹连接，第二电极与第二导 电杆通过螺纹连接。

方案细化，所述第一电极、第二电极形状可为球状、板状或蘑菇状。

方案细化，所述温度控制系统包括加热电极、传感器，加热电极置于壳体 内，在支撑板上设有两个加热孔，所述加热电极穿过所述加热孔外与温度控制 系统的控制板连接，所述支撑板上设有一传感器孔，所述传感器延伸至传感器 孔外通过导线与温度控制系统的控制板相连接。

方案细化，所述定位夹为圆环状。

方案细化，所述固定夹上设有环形槽，所述环形槽内配合安装有绝缘环形 带。

方案细化，支撑机构包括一底板、支撑杆及支撑板，所述底板处于壳体底 部，底板上设有多个支撑杆，所述支撑杆上部设有支撑板，所述支撑板盖在壳 体上面，支撑板上有一个用以注油、倒油的矩形口，所述支撑板上设有用于第 一支撑杆、第二支撑杆穿过的通孔，其中第一支撑杆与第二支撑杆与通孔为过 度配合。

方案细化，所述通孔内设有一橡胶圈。

方案细化，第一导电杆、第二导电杆采用有刻度的定位螺杆。

方案细化，所述定位杆可采用有刻度的定位螺杆。

方案细化，所述壳体的材质为有机玻璃或玻璃。

方案细化，所述定位杆和定位夹的材质优选采用聚四氟乙烯。

方案细化，所述第一支撑杆、第二支撑杆上通过螺帽连接有定位杆。

方案细化，所述控制板连接有显示屏，温度控制系统包括有加热开关按钮 和温度调节按键，加热开关按钮和温度调节按键连接着加热电极。

基于本发明提供的油纸复合绝缘介电响应测试装置，包括壳体及电极系统， 所述壳体内安装有电极系统，还包括有夹持机构、温度控制系统及支撑机构， 在壳体内部通过夹持机构夹持电极、被测样品，壳体外侧设有用于安装夹持机 构及温度控制系统的支撑机构，所述定位夹为圆环状。利用夹持机构及支撑机 构的组合设计实现了电极的便捷更换，利用温度控制系统实现了壳体内部温度 的监控与调控，从而准确判断观察温度与绝缘信息关系，利用定位夹圆环设计， 增大爬电距离，消除沿面闪络。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特 征及其优点将会变得清楚。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为夹持机构的主视图；

图3为夹持机构的左视图；

图4为固定夹的第二实施例的剖视图。

图中，101-壳体，102-底座，103-支撑杆，104-支撑板，105-第一导电杆， 106-第一电极，107-第二导电杆，108-第二电极，109-被测样品，110-定位夹，111-定位杆，112-螺帽，113-第一连接杆，114-第二连接杆，115-传感器，116- 加热电极，117-温度控制系统，118-加热开关按钮，119-显示屏，120-温度调节 按键，121-塑料螺帽，1101-环形槽，1102-绝缘环形带。

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、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的， 决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有作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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、 数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附 图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领 域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下， 所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的 所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此， 示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在 下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后 的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在…… 上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件 或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在 包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如， 如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器 件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他 器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处 于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1至图4所示，本发明实施例的油纸复合绝缘介电响应测试装置包括：

壳体101，壳体用于盛装各种器件及实验用油，壳体101的材质可以采用 有机玻璃、玻璃，以方便从外部观察壳体101内部的相各器件的位置。

电极系统，用于提供测试所需的电压、电流。

夹持机构，用于夹持电极及被测样品，调节高度及位置。

温度控制系统，位于仪器的最上方，用于监测控制装置内的实时温度。

支撑机构，用于放置壳体及安装温度控制系统等。

在壳体内部通过夹持机构夹持电极、被测样品，壳体外侧设有支撑机构， 支撑机构用于安装夹持机构及温度控制系统。

在至少一个实施例中，电极系统包括第一电极106、第二电极108，第一电 极106和第二电极108位于壳体101内，其材质可以是黄铜。其中第一电极106 和第一导电杆105相接，导电杆通过螺帽与第一连接杆113相连，螺帽可以调 节电极与被测样品的距离，第一连接杆113接至仪器最上方，连接外加电压。 第二电极108和第二导电杆107相接，第二导电杆通过螺帽与第二连接杆114 相连，第二连接杆114接至仪器最上方，连接外加电压。

所述第一电极与第二电极之间放置有被测样品109，所述被测样品可为单 层绝缘纸板。

方案细化，所述第一电极与第一导电杆通过螺纹连接，第二电极与第二导 电杆通过螺纹连接。螺纹连接在保证连接强度的前提下，更换方便。

方案细化，所述第一电极、第二电极形状可为球状、板状或蘑菇状。

方案细化，所述第一导电杆105为一端同第一电极106电性接触的导电杆。 这样，就可以经由第一导电杆105与该第一电极106实现电连接。

在至少一个实施例中，第一导电杆、第二导电杆采用有刻度的定位螺杆， 由于定位螺杆上标记有刻度，因此可以方便、准确地对第一电极106、第二电 极108与被测样品109之间的距离进行调节。

在至少一个实施例中，夹持机构包括多根定位杆111和一对定位夹110， 多根定位杆111和一对定位夹110位于壳体101中心，用以固定被测样品109， 如图1所示，四根定位杆111与一对定位夹110将被测样品109固定在第一电 极106与第二电极108中间。

更佳的，一侧定位夹110与两根定位杆111连为一体，定位夹110设计成 圆环形状，圆形的中心到边缘的距离是一样的，承担的电压一定的情况下，中 心到边缘的场强更平均。当电极加压时增加了绝缘纸面的爬电距离，减小了绝 缘纸发生沿面闪络的概率。所述定位杆111可采用有刻度的定位螺杆。

考虑到在使用时均要浸没在油液中，所以上述的定位杆111和定位夹的材 质优选采用聚四氟乙烯。

在至少一个实施例中，支撑机构包括一底板102、支撑杆103及支撑板104， 所述底板处于壳体底部101，底板上设有多个支撑杆，所述支撑杆上部设有支 撑板，所述支撑板盖在壳体101上面，支撑板上有一个矩形口，用以注油、倒 油。所述支撑板上设有用于第一支撑杆113、第二支撑杆穿过的通孔，其中第 一支撑杆与第二支撑杆与通孔为过度配合。

所述第一支撑杆、第二支撑杆上通过螺帽112连接有定位杆111。且每一 个定位杆111都至少连接一个螺帽112。例如，可以将两根定位杆111与一片定 位夹110置于被测样品109两侧，调节定位杆111与螺帽112的距离来夹紧、 固定被测样品109。当然，本发明对定位螺杆的数量及其设置位置并无特别限 制，本领域的技术人员亦可在本发明的范围之内进行适当调整以达到同样或类 似的功效。

方案细化，所述通孔内设有一橡胶圈，通过橡胶圈来调节支撑杆与通孔之 间的间隙大小。

在至少一个实施例中，所述温度控制系统117包括加热电极116、传感器 115。加热电极116置于壳体101内，在支撑板上设有两个加热孔，所述加热电 极穿过所述加热孔外与两个塑料螺帽121连接，塑料螺帽121内有导线将加热 电极116与温度控制系统117的控制板连接。所述支撑板上设有一传感器孔， 所述传感器115延伸至传感器孔外通过导线与温度控制系统117的控制板相连 接。

方案细化，传感器115深入壳体101之中，测量壳体内的温度，并将数据 反馈到控制板，所述控制板连接有显示屏119，显示屏119显示所反馈的温度 数据。

方案细化，温度控制系统117包括有加热开关按钮118，加热开关按钮118 连接着加热电极116，加热的温度受温度控制系统117的控制板控制，加热与 否受到加热开关按钮118控制。温度控制系统还包括有温度调节按键120，温 度调节按键120控制加热的预设温度。例如，如图1所示调节温度调节按键120 分别有重置、向左、向上和向下按键，来控制加热电极116加热的温度和显示 屏119上的温度数字。

本装置进行介电响应的操作步骤如下：

1)准备阶段

将支撑板104上的四根支撑杆的螺丝拧下，将最上层的支撑板拿开，将两 个电极从支撑板104上面的矩形开口取出。用乙醇彻底清洗壳体101和加热电 极116，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。

2)组装阶段

调整第一电极106与第二电极108之间的距离，若存在被测样品109，例 如绝缘纸板，将绝缘纸板用定位夹110固定好，四根定位杆111与螺帽112拧 紧，确保绝缘纸不会移动位置。将电极放入壳体之中，上层的支撑板与支撑杆 装好。装配过程要求准确、清洁、迅速完成。

3)注油阶段

对实验用油进行预处理后，从支撑板104上方矩形开口注入壳体101内， 壳体101上有一红色的刻度线，壳体101内油不能超过红色刻度线。

4)测试接线阶段

本实验以连接DIRANA装置为例。设置好DIRANA仪器，将DIRANA输 出接线与通道接线分别连接到第一连接杆113与第二连接杆114的最顶端。打 开电脑软件OMICRON PrimaryTest Manager，设置相应参数，观察相对介质常 数、介质损耗因数与频率之间的关系。

图2为夹持机构的主视图；

本发明固定绝缘纸板设计主要包括：被测样品109(绝缘纸板)、第一电极 106、第二电极108、第一导电杆105、第二导电杆106、固定夹110以及固定 杆111。

其中，被测样品109置于第一电极与第二电极之间。第一电极与第二电极 指向被测样品109(绝缘纸板)正中心。

固定夹与固定杆长期在油中浸泡，其材料可以选择聚四氟乙烯。

较佳地，四根固定杆通过四个固定螺母可以稳固地与两片固定夹相连，同 时两片固定夹可以牢牢夹紧绝缘纸板。

更佳地，固定夹将设计为圆环形状。第一电极与第二电极释放电压后，绝 缘纸板表面容易产生沿面闪络，固定夹圆环状的设计可以加大爬电距离，在原 来爬电距离的基础上增加了两倍圆环的高度距离，避免沿面闪络。

注释：爬电距离指沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间，在不同的使用 情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象的带 电区。

闪络效应，在高电压作用下气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。 发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电 弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘。

参考图3所示实施图，实际应用中，第一电极与第二电极之间的距离很小， 固定夹的圆环状设计不影响第一电极、第二电极与绝缘纸板之间的距离。同时 固定夹可以增加其宽度，用以增加爬电距离，避免绝缘纸板表面发生沿面闪络。

方案细化，如图4所示，固定夹110为圆环状，所述固定夹上设有环形槽 1101，所述环形槽内配合安装有绝缘环形带1102，通过调节绝缘环形带与环形 槽的安装位置，可以改变固定夹的高度，进而更改两电极之间的爬电距离。

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 (6)

1.一种油纸复合绝缘介电响应测试装置，包括壳体及电极系统，所述壳体内安装有电极系统，其特征在于，还包括有夹持机构、温度控制系统及支撑机构，在壳体内部通过夹持机构夹持电极、被测样品，壳体外侧设有用于安装夹持机构及温度控制系统的支撑机构，所述夹持机构包括多根定位杆和一对定位夹，多根定位杆和一对定位夹位于壳体中心，多根定位杆与一对定位夹将被测样品固定在电极系统的第一电极与第二电极中间，所述定位夹为圆环状，所述定位夹上设有环形槽，所述环形槽内配合安装有绝缘环形带，支撑机构包括一底板、支撑杆及支撑板，所述底板处于壳体底部，底板上设有多个支撑杆，所述支撑杆上部设有支撑板，所述支撑板盖在壳体上面，支撑板上有一个用以注油、倒油的矩形口，所述支撑板上设有用于第一支撑杆、第二支撑杆穿过的通孔，其中第一支撑杆与第二支撑杆与通孔为过度配合。

2.根据权利要求1所述的油纸复合绝缘介电响应测试装置，其特征在于，所述电极系统包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极位于壳体内，第一电极和第一导电杆相接，第一导电杆与第一连接杆相连，第二电极和第二导电杆相接，第二导电杆与第二连接杆相连，第一连接杆、第二连接杆均连接外加电压，所述第一电极与第二电极之间放置有被测样品。

3.根据权利要求2所述的油纸复合绝缘介电响应测试装置，其特征在于，所述第一电极与第一导电杆通过螺纹连接，第二电极与第二导电杆通过螺纹连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的油纸复合绝缘介电响应测试装置，其特征在于，所述第一电极、第二电极形状可为球状、板状或蘑菇状。

5.根据权利要求1所述的油纸复合绝缘介电响应测试装置，其特征在于，所述温度控制系统包括加热电极、传感器，加热电极置于壳体内，在支撑板上设有两个加热孔，所述加热电极穿过所述加热孔外与温度控制系统的控制板连接，所述支撑板上设有一传感器孔，所述传感器延伸至传感器孔外通过导线与温度控制系统的控制板相连接。

6.根据权利要求1所述的油纸复合绝缘介电响应测试装置，其特征在于，所述通孔内设有一橡胶圈。

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