CN110824302A - 绝缘油直流电场击穿电压的测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置包括：试样杯，为一空心杯体，用于放置绝缘油；电极杆，沿水平方向设置两个，两电极杆分别穿设在所述试样杯相对的两侧壁的中部，且两所述电极杆的中轴线重合；球形电极，设置在所述试样杯内部，与其中一所述电极杆的端部可拆卸连接；球盖电极，设置在所述试样杯内部，与另一所述电极杆的端部可拆卸连接；所述球形电极与球盖电极之间保持预设间距。通过球形电极和球盖电极之间施加直流电压，对绝缘油的绝缘性能进行试验，从而能够快速的进行绝缘油直流电场击穿电压的测定，且上述测定装置及测定方法结构不但适用于绝缘油的交接试验，也适用于设备监测和保养时对试样状况的评定，适用范围广。

Description

绝缘油直流电场击穿电压的测定装置及其测定方法

技术领域

本发明涉及电力系统检测技术领域，具体而言，涉及一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置及其测定方法。

背景技术

目前，在供电线路施工现场，安装有油变压器、油开关、油电抗器等电气设备等，绝缘油在这些充油电气设备中起绝缘、冷却和灭弧的作用，在运行中，绝缘油经常受到氧气、湿气、高温、阳光等作用，性能会逐渐变坏，给电气设备的安全运行造成很大的影响，致使它不能充分发挥作用，对这些设备中的绝缘油需要进行定期检测，以检验其绝缘性能，绝缘油击穿试验是考验其电气绝缘性能优劣程度的重要方法及手段，而现有技术中缺乏行之有效的绝缘油直流电场击穿电压测定的装置及方法。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置及其测定方法，旨在解决现有技术中无法有效的进行绝缘油直流电场击穿电压的测定。

一个方面，本发明提出了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，包括：

试样杯，为一空心杯体，用于放置绝缘油；

电极杆，沿水平方向设置两个，两所述电极杆分别穿设在所述试样杯相对的两侧壁的中部，且两所述电极杆的中轴线重合；

球形电极，设置在所述试样杯内部，与其中一所述电极杆的端部可拆卸连接；

球盖电极，设置在所述试样杯内部，与另一所述电极杆的端部可拆卸连接；

所述球形电极与球盖电极之间保持预设间距。

进一步地，所述绝缘油直流电场击穿电压的测定装置还包括：套管，沿水平方向设置两个，两所述套管穿设在所述试样杯相对两侧壁上，与所述试样杯可拆卸连接；每一所述套管内穿设一所述电极杆。

进一步地，所述套管为一圆柱型结构，所述套管的外侧壁中部设置有环形凸起，所述环形凸起与所述试样杯侧壁的外侧面接触。

进一步地，所述环形凸起与所述试样杯侧壁的外侧面之间设置有密封垫。

进一步地，所述套管的一端设置有外螺纹，所述试样杯内设置有螺母，所述套管设置有所述外螺纹的一端穿设在所述试样杯的侧壁上，并与所述螺母连接；

所述螺母与所述试样杯侧壁的内侧面接触，所述螺母与所述环形凸起相配合，以将所述套管卡设在所述套管的侧壁上。

进一步地，所述套管中部沿其轴向方向开设有一通孔，所述电极杆穿设在所述通孔内。

进一步地，所述通孔内部设置有密封圈，所述电极杆穿设在所述密封圈内。

进一步地，所述球盖电极的直径大于所述球形电极的直径。

另一方面，本发明还提出了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定方法，包括：

用液体试样彻底地洗涤试样杯、电极杆、球形电极和球盖电极，并将液体试样注入试样杯；

使球形电极和球盖电极接触，检测球形电极和球盖电极是否接触良好；然后将球形电极和球盖电极分开，使两者保持预设间距；

将球盖电极接地，直流电源的输出端通过保护电阻连接到球形电极；

设定升压速度，对液体试样稳步施压，直到发生击穿，记录击穿电压值；

在相邻两次击穿之间静置预设时间，再次升压击穿，重复若干次，取中间值，对中间值降压后向下取整数的电压值为阶梯加压起始值；

升压至阶梯加压起始值后以预设数值为一个阶梯的方式升压，每个阶梯保持预设时间，直到发生击穿，记录液体试样能承受预设时间且不发生持续击穿的最高电压值，作为液体试样的击穿电压值；

在相邻两次阶梯加压击穿之间静置时间至少1min后，再次升压至阶梯加压起始值，然后开始阶梯加压，重复若干次，计算若干次击穿电压的平均值，作为液体试样的最终击穿电压值。

进一步地，当获取液体试样的击穿电压值后，液体试样在击穿发生前经受至少3个电压阶梯，如果在此之前发生击穿，则将阶梯加压起始值进行降压降低。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，上述绝缘油直流电场击穿电压测定装置及其测定方法，通过球形电极和球盖电极之间施加直流电压，对绝缘油的绝缘性能进行试验，从而能够快速的进行绝缘油直流电场击穿电压的测定，且上述测定装置及测定方法结构不但适用于绝缘油的交接试验，也适用于设备监测和保养时对试样状况的评定，适用范围广。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例绝缘油直流电场击穿电压的测定装置的俯视图；

图2为本发明实施例绝缘油直流电场击穿电压的测定装置的正面剖视图；

图3为本发明实施例绝缘油直流电场击穿电压的测定方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

结合图1-2所示，本实施例提供了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，包括：试样杯1、电极杆4、球形电极2和球盖电极3，其中，试样杯1为一空心杯体，用于放置绝缘油；电极杆4沿水平方向设置两个，两所述电极杆4分别穿设在所述试样杯1相对的两侧壁的中部，且两所述电极杆4的中轴线重合；球形电极2设置在所述试样杯1内部，与其中一所述电极杆4的端部可拆卸连接；球盖电极3设置在所述试样杯1内部，与另一所述电极杆4的端部可拆卸连接；所述球形电极2与球盖电极3之间保持预设间距。

具体而言，试样杯1为一空心且上端开口的杯体结构，且还设置有杯盖，杯盖盖设在试样杯1的开口端，用于使试样杯1内形成一密闭的腔体。

具体而言，所述球盖电极3的直径大于所述球形电极2的直径。

具体而言，从试样杯1相对的两侧分别插入试样杯1中两根同轴的电极杆4，电极杆4卡在试样杯1的侧壁上；两根电极杆4位于试样杯1内的端部上分别装有球形电极2和球盖电极3。

优选的，球电极直径为13.0mm±0.1mm，球盖电极3球形面的直径为50.0mm±0.1mm，球形电极2和球盖电极3之间的距离为5mm，球盖电极3上端距杯口的距离为29.5mm。

具体而言，通过对球形电极2和球盖电极3之间施加直流电压，对绝缘油的绝缘性能进行试验。

具体而言，绝缘油直流电场击穿电压的测定装置还包括套管5，套管5沿水平方向设置两个，两所述套管5穿设在所述试样杯1相对两侧壁上，与所述试样杯1可拆卸连接；每一所述套管5内穿设一所述电极杆4。两所述套管5相对同轴设置，并且套管5与电极杆4同样为同轴结构的方式连接，即两者的中轴线重合。

具体而言，所述套管5为一圆柱型结构，所述套管5的外侧壁中部设置有环形凸起，所述环形凸起与所述试样杯1侧壁的外侧面接触，环形凸起用于卡设套管5。

具体而言，所述环形凸起与所述试样杯1侧壁的外侧面之间设置有密封垫7。

具体而言，所述套管5的一端设置有外螺纹，所述试样杯1内设置有螺母6，所述套管5设置有所述外螺纹的一端穿设在所述试样杯1的侧壁上，并与所述螺母6连接；所述螺母6与所述试样杯1侧壁的内侧面接触，所述螺母6与所述环形凸起相配合，以将所述套管5卡设在所述套管5的侧壁上。

具体而言，所述套管5中部沿其轴向方向开设有一通孔，所述电极杆4穿设在所述通孔内。

具体而言，所述通孔内部设置有密封圈8，所述电极杆4穿设在所述密封圈8内。

具体而言，套管5内圈装有与电极杆4适配的密封圈8。密封圈8对套管5的内圈与电极杆4之间进行密封，并且不影响电极杆4在套管5内滑动。

优选的，套管5的环形凸起与试样杯1外侧壁之间装有密封垫7，密封垫7用于对套管5和试样杯1之间进行密封。

优选的，电极杆4与球形电极2以及球盖电极3连接端开设有外螺纹，球形电极2和球盖电极3与电极杆4的连接处设置有内螺纹，电极杆4与球形电极2以及球盖电极3通过螺纹连接的方式可拆卸的连接在一起，以便于拆卸，即，电极杆4通过螺纹与球形电极2或球盖电极3连接，方便更换球形电极2或球盖电极3。

在具体实施时，试验容器的所有零件包括电极都应该用试剂级的60～90℃石油醚清洗，用无油、脱水的压缩空气吹燥各零件，并保存在干燥缸等待使用。当对同样的样品进行试验时，只需在每次注样前用液体试样洗涤。

上述绝缘油直流电场击穿电压的测定装置的工作条件优选为：

直流高压输出：额定电压0～±150kV连续可调；额定电流3mA；波纹系数≤1.0％；

电压稳定度：随机波动，电源电压变化±10％时≤1.0％；

过载能力：空载电压可超出额定电压10％使用十分钟,最大充电电流可达到3mA；

击穿试验：击穿的电压数值能显示和记录，用IEC 60052球隙法校正测量系统。能预设试验电压，并自动升压，升压速率在1～4kV/s范围内可调节，可参照IEC 60060；

限流电阻：为保护设备和防止绝缘油在击穿瞬间的过度分解，需在试样杯1的线路中串接限流电阻，以限制击穿电流，试验回路的短路电流宜在1mA左右，断开电路时间宜小于1ms。

参阅图3所示，基于上述实施例的另一种优选的实施方式中，本实施方式提供了一种绝缘油直流电场击穿电压的测定方法，包括以下步骤：

步骤一S101：用液体试样彻底地洗涤试样杯、电极杆、球形电极和球盖电极，并将液体试样注入试样杯；

步骤二S102：使球形电极和球盖电极接触，检测球形电极和球盖电极是否接触良好；然后将球形电极和球盖电极分开，使两者保持预设间距；

步骤三S103：将球盖电极接地，直流电源的输出端通过保护电阻连接到球形电极；

步骤四S104：设定升压速度，对液体试样稳步施压，直到发生击穿，记录击穿电压值；

步骤五S105：在相邻两次击穿之间静置预设时间，再次升压击穿，重复若干次，取中间值，对中间值降压后向下取整数的电压值为阶梯加压起始值；

步骤六S106：升压至阶梯加压起始值后以预设数值为一个阶梯的方式升压，每个阶梯保持预设时间，直到发生击穿，记录液体试样能承受预设时间且不发生持续击穿的最高电压值，作为液体试样的击穿电压值；

步骤七S107：在相邻两次阶梯加压击穿之间静置时间至少1min后，再次升压至阶梯加压起始值，然后开始阶梯加压，重复若干次，计算若干次击穿电压的平均值，作为液体试样的击穿电压。

具体而言，绝缘油直流电场击穿电压的测定方法还包括：当获取液体试样的击穿电压值后，液体试样在击穿发生前经受至少3个电压阶梯，如果在此之前发生击穿，则将阶梯加压起始值进行降压降低。

上述绝缘油直流电场击穿电压的测定方法在具体实施时，按以下步骤实施：

a.用液体试样彻底地洗涤试样杯、电极杆、球形电极和球盖电极，并慢慢地将试样注入试样杯，注意切勿有气泡产生，在试验前让液体静置至少5min；

b.轻轻地使球形电极和球盖电极接触，用欧姆表检测是否接触良好；然后使其中一个电极移开达到期望的间隙值5mm，其允许偏差为±0.1mm；

c.将球盖电极接地，接线应尽可能的短；直流电源的输出端通过保护电阻连接到球形电极，而且必须注意不能形成太长的连接回路，为了防止试验过程中导线局部放电过程，最好增加均压配件，如均压环或均压罩；

d.设定合适的升压速度(宜为3kV/s)，对试样稳步施压(球形电极施加负极性电压)，直到发生击穿，记录击穿电压值；

e.在相邻两次击穿之间静置时间最少20s，再次升压击穿，重复三次，取中间值，对中间值降压25kV后向下取整5或者整10的电压值(允许偏差为±1kV)为阶梯加压起始值；

f.升压至阶梯加压起始值后以5kV一个阶梯的方式升压，每个阶梯保持1min，直到发生击穿，记录试样能承受1min且不发生持续击穿的最高电压值，保留1位小数，作为试样的击穿电压值；

g.为了使试验有效，试样在击穿发生前必须经受至少3个电压阶梯，如果在此之前发生击穿，则将阶梯加压起始值视情况降低5kV或10kV；

h.在相邻两次阶梯加压击穿之间静置时间最少1min后，再次升压至阶梯加压起始值，然后开始阶梯加压，重复6次，计算6次击穿电压的平均值；

具体而言，上述液体试样优选为绝缘油。

可以看出，上述绝缘油直流电场击穿电压测定装置及其测定方法，通过球形电极和球盖电极之间施加直流电压，对绝缘油的绝缘性能进行试验，从而能够快速的进行绝缘油直流电场击穿电压的测定，且上述测定装置及测定方法结构不但适用于绝缘油的交接试验，也适用于设备监测和保养时对试样状况的评定，适用范围广。

可以理解的是，上述绝缘油直流电场击穿电压装置及其测定方法，通过球形电极和球盖电极之间施加直流电压，对绝缘油的绝缘性能进行试验，不但适用于绝缘油的交接试验，也适用于设备监测和保养时对试样状况的评定。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，包括：

试样杯，为一空心杯体，用于放置绝缘油；

电极杆，沿水平方向设置两个，两所述电极杆分别穿设在所述试样杯相对的两侧壁的中部，且两所述电极杆的中轴线重合；

球形电极，设置在所述试样杯内部，与其中一所述电极杆的端部可拆卸连接；

球盖电极，设置在所述试样杯内部，与另一所述电极杆的端部可拆卸连接；

所述球形电极与球盖电极之间保持预设间距。

2.根据权利要求1所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，还包括：

套管，沿水平方向设置两个，两所述套管穿设在所述试样杯相对两侧壁上，与所述试样杯可拆卸连接；每一所述套管内穿设一所述电极杆。

3.根据权利要求2所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述套管为一圆柱型结构，所述套管的外侧壁中部设置有环形凸起，所述环形凸起与所述试样杯侧壁的外侧面接触。

4.根据权利要求3所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述环形凸起与所述试样杯侧壁的外侧面之间设置有密封垫。

5.根据权利要求3所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述套管的一端设置有外螺纹，所述试样杯内设置有螺母，所述套管设置有所述外螺纹的一端穿设在所述试样杯的侧壁上，并与所述螺母连接；

所述螺母与所述试样杯侧壁的内侧面接触，所述螺母与所述环形凸起相配合，以将所述套管卡设在所述套管的侧壁上。

6.根据权利要求2所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述套管中部沿其轴向方向开设有一通孔，所述电极杆穿设在所述通孔内。

7.根据权利要求6所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述通孔内部设置有密封圈，所述电极杆穿设在所述密封圈内。

8.根据权利要求1-7任一项所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定装置，其特征在于，所述球盖电极的直径大于所述球形电极的直径。

9.一种绝缘油直流电场击穿电压的测定方法，其特征在于，包括：

用液体试样彻底地洗涤试样杯、电极杆、球形电极和球盖电极，并将液体试样注入试样杯；

使球形电极和球盖电极接触，检测球形电极和球盖电极是否接触良好；然后将球形电极和球盖电极分开，使两者保持预设间距；

将球盖电极接地，直流电源的输出端通过保护电阻连接到球形电极；

设定升压速度，对液体试样稳步施压，直到发生击穿，记录击穿电压值；

在相邻两次击穿之间静置预设时间，再次升压击穿，重复若干次，取中间值，对中间值降压后向下取整数的电压值为阶梯加压起始值；

升压至阶梯加压起始值后以预设数值为一个阶梯的方式升压，每个阶梯保持预设时间，直到发生击穿，记录液体试样能承受预设时间且不发生持续击穿的最高电压值，作为液体试样的击穿电压值；

在相邻两次阶梯加压击穿之间静置时间至少1min后，再次升压至阶梯加压起始值，然后开始阶梯加压，重复若干次，计算若干次击穿电压的平均值，作为液体试样的最终击穿电压值。

10.根据权利要求1所述的绝缘油直流电场击穿电压的测定方法，其特征在于，当获取液体试样的击穿电压值后，液体试样在击穿发生前经受至少3个电压阶梯，如果在此之前发生击穿，则将阶梯加压起始值进行降压降低。

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