CN114563663A - 交流电压下变压器油中放电的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了交流电压下变压器油中放电的实验装置及方法，包括：针板局部放电模型、图像采集设备、处理单元及交流电源；所述针板局部放电模型一端接地，另一端连接至交流电源；所述图像采集设备实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像并传输至处理单元；所述处理单元针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。通过高速相机获取油中典型气泡的位置，从而探究发生放电前后变压器油中气泡的气泡动力学特性。

Description

交流电压下变压器油中放电的实验装置及方法

技术领域

本发明属于局部放电技术领域，尤其涉及交流电压下变压器油中放电的实验装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

换流变压器作为特高压输电系统最重要的组成设备之一，其稳定可靠运行对特高压输电系统的稳定输送起着至关重要的作用。在换流变压器的绝缘系统中，油纸绝缘是换流变压器内绝缘的主要组成形式，在运行过程中会受到热、电、机械、环境等各种因素的协同作用而老化。

研究表明：随着绝缘的老化，其机械性能和绝缘性能会逐渐降低，从而导致绝缘在雷电冲击、操作过电压、短路等条件下故障的概率显著增加。局部放电是引起绝缘劣化的重要因素之一。只有保证换流变压器油纸绝缘系统的安全，才能保障换流变压器的稳定运行。在众多的油纸绝缘局部放电缺陷中，带油隙针板电极结构因其能够很好地模拟油中放电而受到了广泛关注。

液体中的放电过程统称为流注放电。流注放电的形成与发展是液体介质放电过程中重要物理现象，研究流注放电过程的物理机制可以加深对液体放电现象的理论认知水平。与空气中的放电现象相比，液体中的放电现象有很强的偶然性，并且液体中的放电存在液相-气相转变过程。

现有文献中分析了直流电压下添加TiO₂纳米粒子对于变压器油中电晕发光面积、光脉冲和脉冲电流现象的影响。

现有文献通过搭建了直流油纸绝缘实验平台，分析了纤维小桥对油纸绝缘局部放电特性的影响。

现有文献通过搭建操作冲击电压下局部放电现场检测回路，探索了振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电行为和产生机制。

现有文献通过开展天然酯绝缘油雷电冲击放电试验，获得了不同油隙下绝缘油的雷电冲击击穿特性，并对流注的动态过程进行记录。

目前关于变压器油中放电的实验大部分是在冲击电压或直流电压下进行的。交流电压下单位时间内的放电次数比直流电压下要多，且交流电压下局部放电引起的破坏作用也远比直流电压下要大。与冲击电压相比，交流电压变化相对较为缓慢，且获取放电电流时可以有效避免容性电流。因此，可以准确获取交流电压下流注放电物理过程。

气泡作为变压器油中的典型绝缘缺陷，极易诱发局部放电。且气泡对液体电介质绝缘性能的影响受其形态影响较大，国内外学者对液体电介质中气泡的动力学行为开展了深入的研究。G.H.Kaufmann等人设计了类似变压器热点的模型来研究过载情况下气泡的产生机制，讨论了油中、纸中以及油和纸组合绝缘中气泡生成的演化过程。T.V.Oommen等人试验研究了油浸式电力变压器在过载运行时气泡的产生过程，分析了温度对气泡产生的影响，指出油纸绝缘中的水分、气体含量和压力是气泡产生的主要影响因素。重庆大学麻守孝对变压器油中静止和悬移气泡产生的局部放电特性进行了研究。国防科学技术大学的蔡丹通过数值建模对气泡影响液体绝缘性能进行了仿真研究，重点研究了气泡在电场作用下的运动特性和变形影响因素，并对液体介质绝缘性能的影响情况进行了分析。

目前，鲜有研究分析不同纸板厚度以及针板间距对变压器油中气泡的影响。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了交流电压下变压器油中放电的实验装置及方法，用于分析纸板厚度及针板间距变化对局部放电的影响。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了交流电压下变压器油中放电的实验装置，包括：

针板局部放电模型、图像采集设备、处理单元及交流电源；

所述针板局部放电模型一端接地，另一端连接至交流电源；

所述图像采集设备实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像并传输至处理单元；

所述处理单元针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。

进一步的技术方案，所述针板局部放电模型包括下板电极、绝缘纸板、地电极及针电极；

所述绝缘纸板与下板电极的上表面紧密接触，所述下板电极下端连接地电极；

所述针电极位于绝缘纸板上方且与绝缘纸板间留有可变油隙，所述针电极还与交流高压端相连；

所述绝缘纸板平行紧贴地电极，以使针电极、绝缘纸板和地电极三者融为一体。

进一步的技术方案，所述针板局部放电模型并联有电阻分压器。

进一步的技术方案，所述绝缘纸板在真空干燥箱中先烘干第一设定时间，以去除绝缘纸板中大部分水分以及各种气体；然后浸油第二设定时间，确保绝缘纸板中没有气隙存在，并保证纸板含水量小于设定值。

进一步的技术方案，对放电的图像进行处理依次包括：灰度化处理、图像滤波处理、图像分割处理及边缘检测处理，获得处理后的图像。

进一步的技术方案，针对不同厚度的绝缘纸板，分别调整针尖与绝缘纸板的距离，得到不同厚度下不同针板间距的局部放电图像。

进一步的技术方案，所述处理单元针对放电图像分析时，针对不同样本的放电图像，利用颜色阈值限定器工具箱进行处理，得到放电的二值化图像，对得到的二值化图像进行处理，可得到放电图像的像素面积，分析针板间距与放电图像的像素面积之间的关系。

进一步的技术方案，所述处理单元分析换流变压器气泡动力学行为时，首先采集一定时长的气泡运动图像，获得气泡的运动轨迹，获取油中典型气泡的位置，选取发生放电时图中面积最大的多个气泡并进行标识，从而对变压器油中气泡的动力学特性进行分析。

进一步的技术方案，所述气泡的动力学特性进行分析时，当气泡形成后，从针尖电极发射出的电子将积聚在气泡表面，同极性电荷的排斥作用将使电荷脱离气泡表面，同时导致放电呈椭圆形发展，每次电荷注入的过程又将汽化部分液体，从而使气泡扩大。

第二方面，公开了交流电压下变压器油中放电的实验方法，包括：

实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像；

针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明通过搭建交流电压下变压器油中放电的实验平台，利用高速相机获取了不同纸板厚度、不同针板间距下变压器油中放电的图像，并利用图像识别算法对图像进行处理。通过高速相机获取油中典型气泡的位置，从而探究发生放电前后变压器油中气泡的气泡动力学特性。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例实验电路图；

图2为本发明实施例针板电极结构图；

图3为本发明实施例放电图像特征提取流程图；

图4为不同周期下样本1的放电工况示意图；

图5为不同周期下样本2的放电工况示意图；

图6为不同周期下样本3的放电工况示意图；

图7为不同周期下样本3的放电工况示意图；

图8为不同周期下样本5的放电工况示意图；

图9为样本1的放电原始图像及处理后图像示意图；

图10为样本2的放电原始图像及处理后图像示意图；

图11为样本3的放电原始图像及处理后图像示意图；

图12为样本4的放电原始图像及处理后图像示意图；

图13为样本5的放电原始图像及处理后图像示意图；

图14为不同样本的放电面积对比示意图；

图15为样本1中的典型气泡示意图；

图16为样本1中的典型气泡的运动轨迹示意图；

图17为样本2中的典型气泡示意图；

图18为样本2中的典型气泡的运动轨迹示意图；

图19为样本3中的典型气泡示意图；

图20为样本3中的典型气泡的运动轨迹示意图；

图21为样本4中的典型气泡示意图；

图22为样本4中的典型气泡的运动轨迹示意图；

图23为样本5中的典型气泡示意图；

图24为样本5中的典型气泡的运动轨迹示意图；

图中，1、针电极，2、绝缘纸板，3、板电极。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。

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。

本发明提出的总体思路：

基于换流变压器局部放电灰度图像，利用中值滤波与高斯滤波、大津算法的图像分割以及Canny边缘检测，实现换流变压器局部放电图像的边缘检测。通过提取的局部放电轮廓图像，有效识别了局部放电特性。分析了发生局部放电前后变压器油中气泡的位置变化。

实施例一

本实施例公开了交流电压下变压器油中放电的实验装置，该装置利用高速相机获取了不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像，高速相机设置有网线口，通过网线实时高速传到电脑上，将获取到的放电图像进行处理，从而可以更加有效地分析变压器油中放电特性。并从气泡动力学的角度探究发生放电前后变压器油中的变化，由此分析纸板厚度及针板间距变化对局部放电的影响。

实验电路图参见附图1所示，试验变压器为交直流油浸式试验变压器，其额定电压为100Kv,额定功率为10kVA。R1为保护电阻。高速摄像机采用天眼狼X213，拍摄频率可达到857600帧/s，在试验过程中实时拍摄放电现象。电阻分压器分压比为1000:1。为避免空间干扰的影响，实验器件均用屏蔽线连接，为防止电磁干扰，高速相机用铜箔包裹。

再次参见附图1，由于交流电源得到的电压很高，仪表无法准确读取，因此需要在仪表前安装电阻分压器，从而保护测量仪表，Cx代表的是测量试品即针板电极模型。

根据CIGRE的规定，针板电极可以很好的模拟换流变压器运行过程中的毛刺故障，因此制作针板局部放电模型，针板局部放电模型的结构图如图2所示。板电极3由黄铜制成，位于整体模型的下部，其直径为60mm，绝缘纸板2与板电极3的接触面积为49mm²。针电极1针尖部分由钨钢制成，针尖尖端曲率半径为50μm，针长20mm。针电极1与绝缘纸板2间留有可变油隙，而板电极3与绝缘纸板4紧密接触。

板电极3的上部为圆形铜平板，下部为突出部，可以模拟变压器中的金属板块，板电极3连接地电极，绝缘纸板平行紧贴板电极，针电极1将绝缘纸板2紧紧压在板电极3上，确保针电极1的针尖、绝缘纸板2和板电极3三者融为一体。针电极1与交流高压端相连。

实验中采用25号克拉玛依变压器油，新油首先利用滤纸抽真空过滤2小时，用于去除油中水分、微粒杂质和气体。实验中采用的绝缘纸板为魏德曼公司生产的绝缘纸板，绝缘纸板被裁剪成7cm×7cm的正方形。试品制备时，首先利用真空干燥箱，将绝缘纸板在110℃，50Pa的条件下烘干72小时，去除绝缘纸板中大部分水分以及各种气体，从而保证绝缘纸板的空隙中没有杂质气体；然后在80℃，50Pa的条件下浸油48小时。确保纸板中没有气隙存在，并保证纸板含水量小于1％。

放电现象分析：

在局部放电过程中，由于放电时间短以及放电过程中强烈的电磁干扰，局部放电图像会受到各个方面的影响。因此，为了更好地分析局部放电的过程，需要通过对放电图像进行处理，从而提取局部放电过程中有用的信息。局部放电图像处理的流程如图3所示。

由于拍摄过程中不可避免的存在噪声，因此，分别采用中值滤波和高斯滤波滤除图像中的椒盐噪声和高斯噪声。同时，为了去除放电周围环绕的光圈，利用可以自动选择阈值的大津算法进行图像分割，从而为后续边缘检测奠定基础。

边缘检测经典算子主要包括Roberts算子、Prewitt算子、Log算子以及Canny算子。Canny算子误码率低、定位精度高并且可以抑制虚假边缘，因此，选用Canny算子对放电图像进行边缘检测。

不同工况下的典型放电图像分析：分别选取厚度为0.5mm以及1.0mm的绝缘纸板，调整针尖与绝缘纸板的距离，得到不同厚度下不同针板间距的局部放电图像。图4、5、6、7、8分别表示样本1(纸板厚度0.5mm，针板间距0.5mm)、样本2(纸板厚度0.5mm，针板间距1.0mm)、样本3(纸板厚度0.5mm，针板间距1.5mm)、样本4(纸板厚度1.0mm，针板间距0.5mm)、样本5(纸板厚度1.0mm，针板间距1.0mm)的放电工况。

流注放电多具有电离程度高、发展速度快及树状分叉等典型特征，是介质击穿前发生的各类放电起始、发展现象的统称。流注是液体介质击穿前的高电导率通道，其形成和发展过程被称为预击穿现象。流注的形成与发展是液体介质放电发展过程中重要物理现象，研究流注放电过程物理机制可加深对液体放电现象的理论认知水平。

由图4可知，当绝缘纸板厚度为0.5mm，针板间距0.5mm时，针板之间的放电呈现类似电晕的形态。放电起始时，放电通道轴向发展速度较快，远大于横向扩张速度，因此样本1的局部放电以类似椭圆形的形状在针尖附近出现。

由图5可知，当纸板厚度为0.5mm，针板间距为1.0mm时，针板之间呈现出明亮、丝状通道结构,在其头部存在强烈的电场增强效应,具有向低于击穿电场的未电离区域传播的特性。

由图6可知，当纸板厚度为0.5mm，针板间距为1.5mm时，针尖周围电场强度较大，超过变压器油的电离能后引起电离，从而向四周产生较多的放电分支。

由图7可知，当纸板厚度为1.0mm，针板间距为1.0mm时，流注通道形状为细丝状，且在发展过程中出现了随机分叉现象，流注通道内部电荷密度很高，且正电荷聚集在流注通道头部，因此流注通道可以看作针电极的延伸，从而促进放电通道以细丝状向前发展。

由图8可知，当纸板厚度为1.0mm，针板间距为1.5mm时，放电流注呈灌木丛状，同时出现了由电极向中间发展的明亮通道。

放电图像处理：

选取不同样本下典型的放电工况，并对局部放电图像进行处理分析，得到样本1、样本2、样本3、样本4、样本5处理前以及处理后的图像图所9-14所示。

如图9可知，样本1中的放电通道呈现近似椭圆形。这是由于在放电通道中，轴向发展速度较快，远大于横向扩张速度。由于通道呈现椭圆形分布，因此在气-液界面的能量交换更加分散，从而导致放电时流注很难继续扩张。

如图10可知，与样本1中椭圆形的流注通道相比，样本2的流注通道形状为细丝状，且在发展过程中出现了随机分叉现象，流注通道内部电荷密度很高，且正电荷聚集在流注通道头部，因此流注通道可以看作针电极的延伸，从而促进放电通道以细丝状向前发展。同时，由于流注内部也有一定压降，且压降随流注发展不断增大，当流注发展一定距离后，流注头部电场强度将不足以维持气相通道继续发展，导致流注停止并最终消失。

从图11可以看出，当流注放电出现时，针尖周围电场强度较大，超过变压器油的电离能后引起电离，向四周产生较多的放电分支。流注放电初期，尖端电极表面存在高场强区域薄层。随着流注发展，薄层消失。此后，流注头部电场强度较高。初期流注可能向空间各个方向发展，后期由于流注通道之间的相互抑制，部分流注由于电场强度过低或少量自由电子注入而熄灭，最终产生随机形态的分叉结构。

由图12可知，样本4中的放电通道主要呈现为细丝状，并且存在随机分叉现象。

由图13可知，样本5中的放电通道与样本1中的放电通道十分类似，呈现类似椭圆形的形状。

放电图像分析：针对不同样本的放电图像，利用MATLAB软件中的颜色阈值限定器工具箱进行处理，得到放电的二值化图像，并利用Image Region Analyzer工具箱对得到的二值化图像进行处理，可得到放电图像的像素面积AREA，如图14所示。针板间距对放电面积影响较大，在相同的针板间距下，纸板越厚，放电面积越大。

交流电压下局部放电过程中气泡特征分析：

变压器油中存在气泡的原因主要分为三种：(1)液体本身含气；(2)电极发射电流，加热附近液体使之气化；(3)液体中的高能电子碰撞液体分子使之电离产生气体。发生局部放电时，由于隧穿效应，电子从针尖发射进入变压器油中时的电荷转移过程将会迅速加热针尖附近的液体，从而导致针尖附近产生大量气泡。为了深入研究不同因素对气泡局部放电和击穿特性的影响机制，探索含气泡流动变压器油的放电机理，必须要弄清气泡动力学行为特性。

气泡运动轨迹分析：

绝缘油中气泡运动分为三个阶段：第一阶段(气泡释放)，主要受到电场梯度力的作用，气泡向电场强度变化缓慢的区域运动，气泡运动速度很快达到最大；第二阶段气泡主要受到电场梯度力、粘滞力和浮力共同影响，气泡运动速度下降，并运动到一个称为截止线的区域；第三阶段，气泡到达截止线后受力基本平衡，在电极间缓慢移动。从气泡起始角度来看，电子由于隧穿效应从针尖发射进入变压器油中时的电荷转移过程将会迅速加热针尖附近的液体，当高密度能量短时间内注入液体中时，针尖电极处形成高温、高压力区域，然后迅速转变为气相，形成微小气泡。电荷在气泡中加速发生碰撞电离，放电所产生的能量大部分会被转化为热量汽化液体，从而促进气泡不断扩张。

利用上述相机观测方法，拍摄得到的典型的气泡位置。由于单张图片只反映了某一时刻气泡在变压器油中所处的位置而非运动轨迹。为了获得变压器油中气泡的运动轨迹，拍摄了时长大约为3s的气泡运动，分离出了上千张图片。图中x轴表示水平移动距离，y轴表示竖直移动距离，电场方向与y轴负方向一致，油流方向与x轴一致。由于油罐为圆柱形，因此其油流方向为x正半轴与负半轴。选取不同工况下面积最大的五个气泡并分析其运动轨迹。

如图15所示，单张图片只反映了某一时刻气泡在油罐中所处的位置而非运动轨迹。为了获得气泡的运动轨迹，采用图像处理软件对放电前后的气泡运动轨迹进行分析。由于拍摄时间长且发生放电时气泡数量较多，因此选取发生放电时图中面积最大的5个气泡，标识为A-E气泡。从而对变压器油中气泡的动力学特性进行分析。

图16中，气泡在与接地电极碰撞后而获得负电荷，随后在电场和流场的作用下，朝高压电极运动并同时沿油流方向运动。气泡在与高压电极碰撞后，获得正电荷，由于电荷极性反转，开始朝接地极电极运动，并仍随油流向前运动，再次与地极电极碰撞，随后周期性地重复。

如图17-18可知，气泡沿着油流方向运动的同时，在电场的作用下在竖直方向运动。在竖直方向上，微粒上下往复运动；在水平方向则沿着油流方向运动。整个运动轨迹呈周期性振荡的特点。

由图19-20可知，当气泡形成后，从针尖电极发射出的电子将积聚在气泡表面，同极性电荷的排斥作用将使电荷脱离气泡表面，同时导致放电呈椭圆形发展，每次电荷注入的过程又将汽化部分液体，从而使气泡扩大。

图21可知，与0.5mm的绝缘纸板相比，1.0mm的绝缘纸板表明有明细孔隙。对于气泡产生的物理过程，气泡动力学的相关研究认为自由气泡并不是在液体中生成的，而是由浸入液体中的固体界面上的孔隙产生。当油纸绝缘温度快速升高时，可以设想如下的气泡生成过程：绝缘纸板存在一个初始孔隙，空隙内充满水蒸气、溶解气体、吸附水和变压器油。快速升温导致空隙内的吸附水快速蒸发，孔隙从纸内得到更多的水蒸气，内部的水蒸气和气体压强增加，气隙膨胀。当内部压强大到足以排出绝缘纸孔隙内的油时，则释放出一个自由气泡。此过程中，气泡生成主要来源为升温过程纸板中纤维素中的水分，气泡的生成实际上是纤维素中带有的水分进入油中所致。

由图23-24可知，气泡在油道中随油流运动的同时，逐渐靠近上极板，此后则沿上极板的下表面水平运动，因此气泡的运动过程可以划分为上升阶段和水平移动阶段。统计多组气泡的运动轨迹发现，气泡处在上升阶段的时间较短，因此油道中的气泡主要处在水平移动阶段。在水平移动阶段，气泡直接与金属极板接触，极板表面的阴极电子发射可以为气泡内部电子崩过程提供初始电子。

通过搭建交流电压下变压器油中放电的实验平台，利用高速相机获取了不同纸板厚度、不同针板间距下变压器油中放电的图像，并利用图像识别算法对图像进行处理。通过高速相机获取油中典型气泡的位置，从而探究发生放电前后变压器油中气泡的气泡动力学特性。

当绝缘纸板厚度为0.5mm，针板间距为1.0mm以及绝缘纸板厚度为1.0mm，针板间距为1.0mm及1.5mm时，放电通道轴向发展速度较快，远大于横向扩张速度，因此针板之间的放电呈现类似椭圆形的形状。

当绝缘纸板厚度为0.5mm，针板间距为1.0mm及1.5mm时，出现了由电极向中间发展的明亮通道，流注通道形状为细丝状，且在发展过程中出现了随机分叉现象。

针板间距对放电面积影响较大，在相同的针板间距下，纸板越厚，放电面积越大。

变压器油中气泡沿着油流方向运动的同时，在电场的作用下在竖直方向运动。在竖直方向上，微粒上下往复运动；在水平方向则沿着油流方向运动。整个运动轨迹呈周期性振荡的特点。当绝缘纸板有较大孔隙时，随着温度的快速升高，空隙内的吸附水快速蒸发，孔隙从纸内得到更多的水蒸气，从而加速气泡的生成。

实施例二

本实施例的目的是提供交流电压下变压器油中放电的实验方法，包括：

通过交流电源对试品施加到一定电压后，针板电极之间发生放电；

利用高速相机实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像，通过网线将图像实时传输到电脑上；

针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。

具体处理过程及分析过程见上述实施例子一中的相关说明。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，包括：

针板局部放电模型、图像采集设备、处理单元及交流电源；

所述针板局部放电模型一端接地，另一端连接至交流电源；

所述图像采集设备实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像并传输至处理单元；

所述处理单元针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。

2.如权利要求1所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述针板局部放电模型包括下板电极、绝缘纸板、地电极及针电极；

所述绝缘纸板与下板电极的上表面紧密接触，所述下板电极下端连接地电极；

所述针电极位于绝缘纸板上方且与绝缘纸板间留有可变油隙，所述针电极还与交流高压端相连；

所述绝缘纸板平行紧贴地电极，以使针电极、绝缘纸板和地电极三者融为一体。

3.如权利要求1或2所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述针板局部放电模型并联有电阻分压器。

4.如权利要求2所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述绝缘纸板在真空干燥箱中先烘干第一设定时间，以去除绝缘纸板中大部分水分以及各种气体；然后浸油第二设定时间，确保绝缘纸板中没有气隙存在，并保证纸板含水量小于设定值。

5.如权利要求1所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，对放电的图像进行处理依次包括：灰度化处理、图像滤波处理、图像分割处理及边缘检测处理，获得处理后的图像。

6.如权利要求2所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，针对不同厚度的绝缘纸板，分别调整针尖与绝缘纸板的距离，得到不同厚度下不同针板间距的局部放电图像。

7.如权利要求1所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述处理单元针对放电图像分析时，针对不同样本的放电图像，利用颜色阈值限定器工具箱进行处理，得到放电的二值化图像，对得到的二值化图像进行处理，可得到放电图像的像素面积，分析针板间距与放电图像的像素面积之间的关系。

8.如权利要求1所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述处理单元分析换流变压器气泡动力学行为时，首先采集一定时长的气泡运动图像，获得气泡的运动轨迹，获取油中典型气泡的位置，选取发生放电时图中面积最大的多个气泡并进行标识，从而对变压器油中气泡的动力学特性进行分析。

9.如权利要求1所述的交流电压下变压器油中放电的实验装置，其特征是，所述气泡的动力学特性进行分析时，当气泡形成后，从针尖电极发射出的电子将积聚在气泡表面，同极性电荷的排斥作用将使电荷脱离气泡表面，同时导致放电呈椭圆形发展，每次电荷注入的过程又将汽化部分液体，从而使气泡扩大。

10.交流电压下变压器油中放电的实验方法，其特征是，包括：

实时采集针板局部放电模型在交流电压下不同纸板厚度以及不同针板间距下变压器油中放电的图像；

针对图像进行处理并对放电图像分析，获取交流电压下换流变压器放电特性及气泡动力学行为。

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