CN114113935A - 一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本公开属于高压油纸绝缘套管故障模拟技术领域，提供了一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，采用套管缩比模型的试验腔体结构，包括以下步骤：对电容芯子进行真空浸油；将变压器的高压侧与导杆连接，低压侧与电容芯子连接；对套管缩比模型进行缺陷设置，离线检测套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗，计算局部放电起始电压；向套管缩比模型连续施加1.1倍的局部放电起始电压，全程在线监测加压后套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗；判断加压后的局部放电量是否平缓变化，若是则继续加压，否则继续全程在线检测；判断加压后的套管缩比模型是否被击穿，若是则结束试验，记录电容量和介质损耗，否则继续全程在线检测。
Description
技术领域
本公开属于高压油纸绝缘套管故障模拟技术领域，具体涉及一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
油纸绝缘具有稳定的绝缘性能和散热性能以及低廉的成本，从20世纪初起就被广泛地应用于各类电力设备，近年来随着特高压工程的实施，油纸绝缘作为一种成熟可靠的绝缘材料，又进一步被用于换流变压器的主绝缘及套管绝缘中。高压套管是变压器的重要组成部分，变压器出线套管结构复杂、设计紧凑，在安装设计不当，运行环境恶劣等条件下很容易成为变压器绝缘系统的最薄弱环节。据统计，套管故障在变压器附件缺陷引发故障中，仅次于分接开关，占变压器电气故障的35％～45％，且这一比例随电压等级的升高而增大，而绝缘受潮则是引起套管故障的首要原因之一。
由于变压器所引发的严重起火或爆炸故障中，37.3％是套管故障所导致的。套管故障引起的一系列电力设备的破坏性事故显示出电力设备在故障面前的脆弱性，套管内部在设计制造、安装运行环节可能引入的潜伏性绝缘缺陷，如果没有在早期诊断发现，随着套管运行微小的缺陷会逐渐发展劣化，最终可能会引起严重的突发性事故。因此在套管绝缘缺陷的早期对其进行有效诊断避免缺陷发展到发生故障灾变，并及早消除缺陷隐患，可以提升套管和相关设备运行的安全稳定性，对于工程实际具有重要意义。
目前关于套管故障模拟的研究中，主要集中在对电容芯子受潮进行模拟，或者对实际套管进行模拟，这为重复的实验工作带来了不便。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，本公开可用于实验室模拟套管故障的研究，对研究套管故障的发展特性和机理有着重要的意义。
根据一些实施例，本公开的方案提供了一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，采用如下技术方案：
一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，所述油纸绝缘套管故障模拟装置采用套管缩比模型的试验腔体结构；其中，所述试验腔体结构包括外腔体和贯穿所述外腔体中间位置的导杆，以及填充在所述外腔体和所述导杆之间的电容芯子；包括以下步骤：
对电容芯子进行真空浸油；
将变压器的高压侧与所述导杆连接，低压侧与所述电容芯子连接；
对套管缩比模型进行缺陷设置，离线检测套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗，计算局部放电起始电压；
向套管缩比模型连续施加1.1倍的局部放电起始电压，全程在线监测加压后套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗；
判断加压后的局部放电量是否平缓变化，若是则继续加压，否则继续全程在线检测；
判断加压后的套管缩比模型是否被击穿，若是则结束试验，记录电容量和介质损耗，否则继续全程在线检测。
作为进一步的技术限定，所述导杆的两端与所述外腔体的连接处均设置有密封圈。
作为进一步的技术限定，延伸出所述外腔体的导杆的两端均设置有电极卡槽。
进一步的，所述变压器的高压侧通过卡槽与导杆连接，低压侧通过导电胶带与电容芯子的外层连接。
作为进一步的技术限定，所述电容芯子包括绝缘层、金属极板和填充介质，所述金属极板沿所述导杆的周向布设，所述金属极板的外部设置有绝缘层，所述绝缘层与所述外腔体之间填充有填充介质。
进一步的，所述对套管缩比模型进行缺陷设置，包括电容芯体内X蜡的缺陷模型和电容芯子局部放电的缺陷模型。
进一步的，所述电容芯体内X蜡的缺陷模型的过程为：使用和X蜡分子式相近的凡士林替代X蜡，在卷制电容芯子的内层纸层中涂抹0.1g凡士林，形成含有X蜡的套管试验模型。
进一步的，所述电容芯子局部放电的缺陷模型的过程为：在套管电容芯子卷制时在芯子末屏布置约3mm尖刺，形成套管电容芯子局部放电的缺陷模型。
作为进一步的技术限定，所述真空浸油的具体过程为：将电容芯子放置于外腔体中，使电容芯子的导杆和外腔体壁紧密连接，将真空泵与外腔体上的气阀相连接，对外腔体作抽真空处理，再关闭气阀，利用导管将油阀与盛有干燥绝缘油的容器连接，打开油阀，利用外腔体与外部环境的气压差将绝缘油注入到外腔体中，静置72小时后，实现电容芯子的真空浸油。
作为进一步的技术限定，所述电容芯子的设计遵循等电容、等台阶的原则。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开在缩比模型上模拟套管典型故障，便于在实验室条件下获得大量的实验数据，研究套管的故障特性和故障机理，为实际套管的故障诊断提供理论基础和支撑。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例中的油纸绝缘套管故障模拟装置的结构示意图；
图2是本公开实施例中的油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法的流程图；
图3是本公开实施例中电容芯子的设计流程图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本公开实施例介绍了一种基于油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法。
本实施例中所采用的基于油纸绝缘套管故障模拟装置如图1所示，包括外腔体100、导杆200、电极卡槽201和电容芯子300；电容芯子由绝缘层301、金属极板302、填充介质303组成，导杆置于电容芯子300中间，导杆200的两端与外腔体100通过密封圈101连接，导杆200伸出的两端通过电极卡槽201与电源连接线连接，所述外腔体100采用透明的有机玻璃，便于在实验过程对电容芯子模型进行观测；所述外腔体100与导杆200连接处设置有用于外腔体100与导杆200之间电气隔离的聚四氟乙烯垫块，导杆200采用黄铜，电容芯子300的绝缘层301采用绝缘纸板，电容芯子300的金属极板302采用铝箔，电容芯子300的绝缘介质303采用绝缘油。
在本实施例中，针对要模拟的缺陷类型设置缺陷，设置方法为：电容芯体内X蜡缺陷的模拟方法使用和X蜡分子式相近的凡士林替代X蜡，在卷制电容芯子的内层纸层中涂抹0.1g凡士林，形成含有X蜡的套管试验模型。电容芯子局部放电的模拟方法在套管电容芯子卷制时在芯子末屏布置约3mm尖刺，形成套管电容芯子局部放电缺陷模型。
在试验前，需要对模型进行真空浸油处理，方法为：将电容芯子放置于外腔体中，使电容芯子的导杆和外腔体壁紧密连接，将真空泵与外腔体上的气阀相连接，对外腔体作抽真空处理，然后关闭气阀，利用导管将油阀与盛有干燥绝缘油的容器连接，打开油阀，利用外腔体与外部环境的气压差将绝缘油注入到外腔体中，并静置72小时，实现电容芯子的真空浸油。
本实施例中的接线方法为：高压端通过卡槽与导杆连接，低压端通过导电胶带304与电容芯子外层连接。
本实施例中，试验方法如图2所示，具体步骤为：
步骤S01：对所述套管模型进行缺陷设置，并离线检测所述套管的局部放电量、电容量及介质损耗，记录其局部放电起始电压；
步骤S02：对所述套管模型连续施加1.1倍局部放电起始电压，并全程在线监测所述套管的局部放电量、电容量及介质损耗；
步骤S03：保持电压不变，并全程在线监测所述套管的局部放电量、电容量及介质损耗；
步骤S04：判断局部放电是否发展缓慢，如果是，则进行升压，升压幅度为0.1倍局部放电起始电压，如果否，则回到步骤S03；
步骤S05：判断试品是否击穿，如果是，停止试验，测试电容量及介质损耗，如果否，返回步骤S03。
电容芯子的设计遵循“等电容，等台阶”原则，设计方法为：
正确确定各类场强；
选取套管绝缘层数；
设计上下台阶长度；
计算各均压极板的长度及半径。
本实施例不仅有助于指导油纸绝缘套管的故障模拟，对油纸绝缘套管常见的典型故障进行模拟，而且设计更简单，符合实验室试验需求，提出的故障模拟方法具有代表性，可以有助于掌握油纸绝缘套管的故障发展规律及故障机理。
本实施例在缩比模型上模拟套管典型故障，便于在实验室条件下获得大量的实验数据，研究套管的故障特性和故障机理，为实际套管的故障诊断提供理论基础和支撑。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，所述油纸绝缘套管故障模拟装置采用套管缩比模型的试验腔体结构；其中，所述试验腔体结构包括外腔体和贯穿所述外腔体中间位置的导杆，以及填充在所述外腔体和所述导杆之间的电容芯子；其特征在于，包括以下步骤：
对电容芯子进行真空浸油；
将变压器的高压侧与所述导杆连接，低压侧与所述电容芯子连接；
对套管缩比模型进行缺陷设置，离线检测套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗，计算局部放电起始电压；
向套管缩比模型连续施加1.1倍的局部放电起始电压，全程在线监测加压后套管缩比模型的局部放电量、电容量和介质损耗；
判断加压后的局部放电量是否平缓变化，若是则继续加压，否则继续全程在线检测；
判断加压后的套管缩比模型是否被击穿，若是则结束试验，记录电容量和介质损耗，否则继续全程在线检测。
2.如权利要求1中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述导杆的两端与所述外腔体的连接处均设置有密封圈。
3.如权利要求1中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，延伸出所述外腔体的导杆的两端均设置有电极卡槽。
4.如权利要求3中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述变压器的高压侧通过卡槽与导杆连接，低压侧通过导电胶带与电容芯子的外层连接。
5.如权利要求1中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述电容芯子包括绝缘层、金属极板和填充介质，所述金属极板沿所述导杆的周向布设，所述金属极板的外部设置有绝缘层，所述绝缘层与所述外腔体之间填充有填充介质。
6.如权利要求5中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述对套管缩比模型进行缺陷设置，包括电容芯体内X蜡的缺陷模型和电容芯子局部放电的缺陷模型。
7.如权利要求6中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述电容芯体内X蜡的缺陷模型的过程为：使用和X蜡分子式相近的凡士林替代X蜡，在卷制电容芯子的内层纸层中涂抹0.1g凡士林，形成含有X蜡的套管试验模型。
8.如权利要求6中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述电容芯子局部放电的缺陷模型的过程为：在套管电容芯子卷制时在芯子末屏布置约3mm尖刺，形成套管电容芯子局部放电的缺陷模型。
9.如权利要求1中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述真空浸油的具体过程为：将电容芯子放置于外腔体中，使电容芯子的导杆和外腔体壁紧密连接，将真空泵与外腔体上的气阀相连接，对外腔体作抽真空处理，再关闭气阀，利用导管将油阀与盛有干燥绝缘油的容器连接，打开油阀，利用外腔体与外部环境的气压差将绝缘油注入到外腔体中，静置72小时后，实现电容芯子的真空浸油。
10.如权利要求1中所述的一种油纸绝缘套管故障模拟装置的试验方法，其特征在于，所述电容芯子的设计遵循等电容、等台阶的原则。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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