CN114152846A - 一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，包括环境模拟试验箱、长时耐压试验装置、高压电极试验装置和电控装置，环境模拟试验箱包括箱体以及与该箱体连接的环境湿热调节组件，长时耐压试验装置通过高压穿墙套管引入箱体内，并与高压电极试验装置连接，电控装置分别连接环境湿热调节组件和长时耐压试验装置，电控装置包括相连接的电气测控中心和通讯接口，电气测控中心存储有计算机程序，用于执行：设定老化循环程序，采集和记录试验过程中的老化时间和老化温度湿度数据；控制和测量调压器的合切、调压器升压降压的调节、调压器升压降压速度的调节、整定操作等。与现有技术相比，本发明具有功能全面、可靠性高等优点。

Description

一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台

技术领域

本发明属于材料老化试验技术领域，尤其是涉及一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，应用于橡胶、塑料、树脂等绝缘材料。

背景技术

随着经济快速发展，电网规模日益扩大，投运的电力设备及其覆盖范围也越来越广，输电设备一旦出现绝缘故障容易导致严重后果。电网运行统计资料表明，绝大多数的电力设备事故都与设备的绝缘系统有关。保证电力系统一次设备绝缘系统的安全可靠，直接决定了电网的安全稳定运行水平。为避免不必要的设备更换，并防止因绝缘失效引起的电力事故，对一次设备绝缘系统进行绝缘老化评估和剩余寿命预测，一直是电网运行部门密切关注和急待解决的问题。现有的运行数据表明，长期恶劣运行环境下的高分子绝缘材料老化是导致绝缘失效的重要原因。绝缘材料因受到电、热、光、水分等因素作用，会发生老化降解，最终导致绝缘材料的电气强度下降。绝缘材料的一般老化过程，实际上是一个复杂缓变的化学反应过程。现有技术对于高分子绝缘材料老化检测还存在考虑因素不够全面、准确性不够高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种功能全面、可靠性高的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，包括环境模拟试验箱、长时耐压试验装置、高压电极试验装置和电控装置，所述环境模拟试验箱包括箱体以及与该箱体连接的环境湿热调节组件，所述高压电极试验装置设置于箱体内，所述长时耐压试验装置通过高压穿墙套管引入所述箱体内，并与所述高压电极试验装置连接，所述电控装置分别连接环境湿热调节组件和长时耐压试验装置。

进一步地，所述环境湿热调节组件包括温度调度器、湿度调节器、进气装置、排气装置和环境检测装置，所述温度调度器和湿度调节器分别通过所述进气装置与箱体连接，所述排气装置和环境检测装置分别与箱体连接。

进一步地，所述进气装置包括管道和设置于所述管道上的电磁阀门，所述电磁阀门与电控装置连接。

进一步地，所述排气装置包括离心风扇和循环风道。

进一步地，所述环境检测装置包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、气压传感器、油温传感器和计时器。

进一步地，所述长时耐压试验装置包括智能控制台、调压器、试验变压器、电容分压器和高压保护电阻，所述智能控制台与所述电控装置连接。

进一步地，所述试验变压器上安装有能够与上位机或远程终端连接的温度监控热电偶。

进一步地，所述高压电极试验装置包括体老化高压电极装置和面老化高压电极装置。

进一步地，所述箱体内还设置有安全保护装置。

进一步地，所述电控装置包括相连接的电气测控中心和通讯接口，所述通讯接口与环境湿热调节组件连接，所述电气测控中心存储有计算机程序，该计算机程序用于执行以下操作：

设定老化循环程序，采集和记录试验过程中的老化时间和老化温度湿度数据，保存并集中形成报表；控制和测量调压器的合切、调压器升压降压的调节、调压器升压降压速度的调节、整定定时器时间、整定电流保护水平、整定电压保护水平和计时操作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的试验平台用于检测材料和产品在各种环境下性能的设备及试验各种材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能。

2、本发明的试验平台能在一台试验箱内同时提供湿热环境和高压电场，可一次性提供联合因素高压试验环境，可同时对材料进行面老化和体老化试验，使绝缘材料的性能在电学和环境影响下的老化效果更集中、更有效。

3、本发明配置有长时耐压试验模块，可模拟材料和产品在强电场和温湿度环境共同作用下的工况，用于研究材料和产品的在电、热、湿多因素下的性能变化和老化情况。

4、本发明适合军工、电力、电子、电器、通讯、仪表、车辆、塑胶制品、金属、食品、化学、建材、医疗、航空、航天等产品在高低温和强电场环境下、检验各项性能指标。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例中采用的体老化高压电极装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中采用的面老化高压电极装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提供一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，可用于橡胶、塑料、树脂等绝缘材料的人工气候多因素联合因素老化试验。

如图1所示，本实施例的试验平台包括一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，包括环境模拟试验箱、长时耐压试验装置7、高压电极试验装置和电控装置11，环境模拟试验箱包括箱体1以及与该箱体1连接的环境湿热调节组件，高压电极试验装置设置于箱体1内，长时耐压试验装置7通过高压穿墙套管6引入箱体1内，并与高压电极试验装置连接，电控装置11分别连接环境湿热调节组件和长时耐压试验装置7。高压电极试验装置包括体老化高压电极试验装置2和面老化高压电极试验装置3。该试验平台可对材料进行电湿热联合因素老化试验，能在一台试验箱内同时提供湿热环境和高压电场，可一次性提供联合因素高压试验环境，可同时对材料进行面老化和体老化试验，使绝缘材料的性能在电学和环境影响下的老化效果更集中、更有效。

箱体1用于提供密闭的空间，以维持实验环境。本实施例中，箱体1的参数如下：

箱体容积：2.4m3

内箱尺寸：1300mm×1400mm×1300mm(宽×高×深)

温度范围：-40℃～+180℃；

温度波动度：≤±0.5℃(空载)；

温度均匀度：≤±2.0℃(空载)；

温度偏差：≤±2.0℃(空载)；

降温速率：0.7℃～1.0℃/min之间(空载，全程平均值)；

升温速率：2.0℃～+3.0℃/min之间(空载，全程平均值)；

湿度范围：20％～98％R.H.(20～85℃)。

环境湿热调节组件包括温度调度器8、湿度调节器9、进气装置5、排气装置10和环境检测装置12，均与电控装置11连接，温度调度器8和湿度调节器9分别通过进气装置5与箱体1连接，温度调度器8对空气进行调节后引入箱体1内，湿度调节器9对空气和纯水进行调节后引入箱体1内，形成试验需要的湿热环境。排气装置10和环境检测装置12分别与箱体1连接，以通过电控装置11实现环境状态调节。

具体地，本实施例中，进气装置5管道和设置于所述管道上的电磁阀门，所述电磁阀门与电控装置11连接。排气装置10包括离心风扇和循环风道，循环风道包括内置空调间、离心风机、加热器和蒸发器等，通过高功率的离心风扇作用，强迫空气循环，可实现良好的温度均匀性。环境检测装置12包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、气压传感器、油温传感器和计时器等，均与电控装置11连接。

本实施例中，长时耐压试验装置7采用现有试验系统，包括智能控制台、调压器、试验变压器、电容分压器和高压保护电阻，智能控制台与电控装置11连接，输出电压连续可调，分档调速，可以阶梯升压。试验变压器上安装有能够与上位机或远程终端连接的温度监控热电偶。调压器采用油浸柱式调压器。

本实施例长时耐压试验装置7各部件的参数如下：

(1)智能控制台

电源电压：220V；

电源频率：50HZ；

具有试品闪络保护功能；

具有数据库存储数据功能；

控制回路电压：220V、10A、具有手动和自动控制功能，时间设定可计时：1S～9999h，电压可任意设定，过流动作时间≤200ms；并具有恒压闭锁功能；

主要技术参数：

电压、电流测量系统的总不确定度＜3％

调节电压范围：0～150.0kV(AC)到需要的试验电压连续可调，设定细度：0.1kV

电压保持时间：设定时间范围：2s～9999h

设置细度：1s

显示精度：1s。

(2)油浸柱式调压器

相数：单相

频率：50Hz

冷却方式：油浸循环冷却

调压方式：电动调压

额定容量：75kVA

额定电压：输入电压：0.38kV输出电压：0～0.42kV

额定电流：输入电流：197.4A输出电流：0～178.6A

波形畸变率：≤3％

起始电压：≤1.5％

噪声水平：≤60dB。

(3)试验变压器

相数：单相；

频率：50Hz；

冷却方式：ONAN；

额定容量：75kVA；

额定电压：低压电压：0.38kV高压电压：150kV

额定电流：低压电流：197.4A高压电流：0.5A

变压器允许在至少90％的额定电压及额定电流下长时运行(至少1000h)，试验变压器绕组温升≤65K，油面温升≤55K。

(4)电容分压器

型号：OWF150-500；

精度：1％；

额定电压:150kV；

高压臂电容：500pF；

绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压1min；

底座：具有足够的稳定度；

运行时间：同变压器；

(5)高压保护电阻

额定电压：150kV；

额定电阻：2.5kΩ；

额定电流：0.5A；

运行时间：同变压器。

如图2所示，本实施例的体老化高压电极装置2包括多对圆柱高压电极201与圆柱接地电极202、电极固定装置203、弹簧压紧装置204和电动或手动压紧升降装置205，带或不带油槽，试片206设置于接地电极202上。

如图3所示，本实施例的面老化高压电极装置3包括多对指形电极301、电极安装板302、调节螺钉303和调整垫片304。

电控装置1包括相连接的电气测控中心和通讯接口，通讯接口与环境湿热调节组件连接，本实施例中，通讯接口采用RS485或RS232通讯接口，用于实时采集试验过程中的温度、湿度。电气测控中心存储有计算机程序，该计算机程序用于执行以下操作：基于采集的温度和湿度数据，设定老化循环程序，采集和记录试验过程中的老化时间和老化温度湿度数据，保存并集中形成报表；控制和测量调压器的合切、调压器升压降压的调节、调压器升压降压速度的调节、整定定时器时间、整定电流保护水平和计时操作等。电控装置1可实现无人操作，只需定时监控，化霜等动作在调试过程中均以设置完毕，可采用人机交互方式及触摸式进行输入和控制。

在另一实施方式中，箱体内还设置有安全保护装置，包括功率控制器、空烧防止开关、压缩机超压保护开关、压缩机过热保护开关、实验箱超温保护器、漏电开关、线路保险丝、蜂鸣器、接地保护端子、缺水报警器等，以保障试验安全，保证试验平台安全可靠运行。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，包括环境模拟试验箱、长时耐压试验装置、高压电极试验装置和电控装置，所述环境模拟试验箱包括箱体以及与该箱体连接的环境湿热调节组件，所述高压电极试验装置设置于箱体内，所述长时耐压试验装置通过高压穿墙套管引入所述箱体内，并与所述高压电极试验装置连接，所述电控装置分别连接环境湿热调节组件和长时耐压试验装置。

2.根据权利要求1所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述环境湿热调节组件包括温度调度器、湿度调节器、进气装置、排气装置和环境检测装置，所述温度调度器和湿度调节器分别通过所述进气装置与箱体连接，所述排气装置和环境检测装置分别与箱体连接。

3.根据权利要求2所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述进气装置包括管道和设置于所述管道上的电磁阀门，所述电磁阀门与电控装置连接。

4.根据权利要求2所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述排气装置包括离心风扇和循环风道。

5.根据权利要求2所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述环境检测装置包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、气压传感器、油温传感器和计时器。

6.根据权利要求1所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述长时耐压试验装置包括智能控制台、调压器、试验变压器、电容分压器和高压保护电阻，所述智能控制台与所述电控装置连接。

7.根据权利要求6所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述试验变压器上安装有能够与上位机或远程终端连接的温度监控热电偶。

8.根据权利要求1所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述高压电极试验装置包括体老化高压电极装置和面老化高压电极装置。

9.根据权利要求1所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述箱体内还设置有安全保护装置。

10.根据权利要求1所述的基于电热湿联合因素的绝缘老化试验平台，其特征在于，所述电控装置包括相连接的电气测控中心和通讯接口，所述通讯接口与环境湿热调节组件连接，所述电气测控中心存储有计算机程序，该计算机程序用于执行以下操作：

设定老化循环程序，采集和记录试验过程中的老化时间和老化温度湿度数据，保存并集中形成报表；控制和测量调压器的合切、调压器升压降压的调节、调压器升压降压速度的调节、整定定时器时间、整定电流保护水平、整定电压保护水平和计时操作。

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