CN116773405A - 一种油纸绝缘套管故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油纸绝缘套管故障模拟装置，该装置包括：故障模拟壳和紧固机构；其中，紧固机构设置在故障模拟壳的内部；故障模拟壳设气体注入口；故障模拟壳上设有多个油气成分测量孔。本发明通过故障模拟壳盛放变压器油，模拟待测套管电容芯子的实际运行环境；通过紧固机构将待测套管电容芯子紧固至故障模拟壳内，待测套管电容芯子在故障模拟壳提供的故障模拟腔中进行运行工况和故障模拟，精确模拟油纸绝缘套管的实际运行工况下的典型故障；通过气体注入口自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体；通过油气成分测量孔对油气成分测量孔位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管特征气体变化和扩散特性。

Description

一种油纸绝缘套管故障模拟装置

技术领域

本发明涉及高压设备绝缘技术领域，具体而言，涉及一种油纸绝缘套管故障模拟装置。

背景技术

油纸绝缘套管用于在输电工程中将载流导体穿过与其电位不同的设备金属箱体或阀厅墙体，引入或引出全电压、全电流，起绝缘和机械支撑作用，受到电压、电流、拉力、震动、风力、大气污秽等多方面的综合影响，集电、热、力、环境等因素作用于一体，运行条件极其苛刻，运行可靠性又直接关系到大电网的运行安全，是发展特高压输电、保证系统安全稳定运行的关键设备之一。

油纸绝缘套管工艺成熟、技术难度小、成本低，但由于其为油纸绝缘结构，内部发生放电或过热故障时，会引起变压器油状态关键参量发生显著变化，变压器油会劣化产生大量烃类气体、CO和CO₂等油中溶解气体，导致套管内部压力陡增，故障严重时会导致套管爆炸，变压器油燃烧起火，烧毁变压器等临近高压设备或建筑，造成重大事故，损失巨大。

然而油纸绝缘套管变压器油劣化的气体扩散往往不易检测，但气体含量达到一定程度后会导致套管出现安全隐患甚至发生运行事故。为了能更好的为套管的安全稳定运行提供保证，需掌握油纸绝缘套管出现故障后气体的扩散变化特性和故障发展过程中的不同时刻的气体的不同含量，为油纸绝缘套管状态参量监测、智能评估和有效的故障诊断提供可靠的数据支撑，避免因油纸绝缘套管内部的压力陡增，导致重大安全事故的发生，保证电网的安全稳定运行。

目前油纸绝缘套管测量特征气体扩散特性与含量的测试主要包括两种：一、静态测量，利用固定数值含量的气体注入套管中，待气体扩散完毕后，对套管内部的变压器油进行气体组分的测量。二、模拟故障方式，利用电极的方式，测量变压器油在不同电压下的气体扩散规律。但上述两种方式存在不足：现有技术，无论是静态测量方式或模拟故障方式，仅仅采用单一的控制方式，通常只控制变压器油的温度，或控制环境温度直接进行测试，并没有考虑到油纸绝缘套管在实际运行过程中长期受到多种因素的影响。因此目前研究套管故障气体扩散规律的试验方法与其实际的运行工况存在着较大的差异，无法准确模拟油纸绝缘套管实际带电运行工况中出现缺陷或发生故障时的气体扩散和故障演变过程。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种油纸绝缘套管故障模拟装置，旨在解决现有油纸绝缘套管故障特征气体及扩散特性测试与实际运行工况存在着较大的差异导致无法准确模拟油纸绝缘套管实际运行工况中出现缺陷或故障时的气体扩散和故障演变过程的问题。

本发明提出了一种油纸绝缘套管故障模拟装置，该装置包括：故障模拟壳和紧固机构；其中，所述故障模拟壳用于提供故障模拟腔以盛放变压器油，模拟待测套管电容芯子的实际运行环境；所述紧固机构设置在所述故障模拟壳的内部，用于将待测套管电容芯子紧固在所述故障模拟壳内，以使待测套管电容芯子在所述故障模拟腔中进行运行工况和故障模拟；所述故障模拟壳的底端设气体注入口，用于自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体，以使定量模拟气体逐步向上进行扩散至所述故障模拟壳顶部的气腔，并逐步溶解至变压器油中；所述故障模拟壳上沿其轴向还设有多个油气成分测量孔，用于对油气成分测量孔位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管故障特征气体变化及扩散特性。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述故障模拟壳包括：两个故障模拟筒、连接环；其中，两个所述故障模拟筒同轴布置，所述连接环设置在两个所述故障模拟筒之间，并且，所述连接环的两端分别与两个所述故障模拟筒相连接，所述连接环以及两个所述故障模拟筒的内部中空腔体连通，形成故障模拟腔，用于盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子的实际运行环境。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述连接环上还设有取油口，用于对故障模拟筒内的变压器油进行状态测试；所述连接环上还设有末屏引线口，所述末屏引线口内设有穿设于所述末屏引线口的末屏引线，其置于所述连接环的内端用于连接所述待测套管电容芯子的末屏，其置于所述连接环的外端用于接地形成接地回路；所述接地回路上还设有传感器，用于获取末屏泄漏电流信号，实现待测套管电容芯子绝缘状态的监测。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述故障模拟筒为可视透明筒，用于对所述故障模拟腔的内部进行观测。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述紧固机构包括：两个紧固件；其中，两个所述紧固件分别设置在所述故障模拟壳的两端内壁上，用于分别为待测套管电容芯子的两端进行紧固。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，各所述紧固件包括：轴向调节件和径向紧固件；其中，所述径向紧固件设置在所述轴向调节件上，所述径向紧固件用于紧固不同外径的待测套管电容芯子，所述轴向调节件用于调节所述径向紧固件沿所述故障模拟壳轴向的高度位置，以调节所述待测套管电容芯子的紧固位置，进而使得不同高度的待测套管电容芯子的末屏均能够位于连接环处。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述径向紧固件包括：夹持弹簧环，用于提供变径支撑；至少三个夹持爪，沿所述夹持弹簧环周向间隔设置在所述夹持弹簧环的内周，用于夹持不同外径的待测套管电容芯子。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述轴向调节件为伸缩件或升降台。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述故障模拟壳上连接有电流产生机构和电压产生机构，用于基于所述油纸绝缘套管的运行对所述待测套管电容芯子提供试验电流和试验电压，以模拟套管带电运行工况。

进一步地，上述油纸绝缘套管故障模拟装置，所述故障模拟壳的下方依次设置有安装板和绝缘支柱，用于对所述故障模拟壳进行绝缘支撑。

本发明提供的油纸绝缘套管故障模拟装置，通过故障模拟壳盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子的实际运行环境；通过紧固机构将待测套管电容芯子紧固至故障模拟壳内，以使待测套管电容芯子在所述故障模拟壳提供的故障模拟腔中进行运行模拟，进而精确模拟油纸绝缘套管的运行；通过气体注入口自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体，以使定量模拟气体逐步进行扩散，可对故障模拟腔内的气体实现定量定时操控，达到对气体的可控匀速注入，提供油纸绝缘套管故障模拟和故障特征气体扩散过程中多因素可控、可调、可量化的试验环境，以模拟油纸绝缘套管在各类故障或缺陷在实际运行条件下的特征气体扩散特性试验，对指导工程实际具有重要意义；通过油气成分测量孔对油气成分测量孔位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管故障特征气体变化和扩散特性，可系统化开展油纸绝缘套管在发生缺陷或故障时特征气体扩散特性试验，准确掌握油纸绝缘套管发生典型缺陷时故障演变过程，使试验数据更加准确有效，为油纸绝缘套管各类缺陷或故障模拟试验提供了有效手段，为现场油纸绝缘套管状态评估及故障诊断提供有力的数据支撑，解决了现有油纸绝缘套管故障特征气体及扩散特性测试与实际运行工况存在着较大的差异导致无法准确模拟油纸绝缘套管实际运行工况中出现缺陷或故障时气体扩散和故障演变过程的问题。

尤其是，故障模拟壳上连接有电流产生机构和电压产生机构，用于基于所述油纸绝缘套管的运行对所述待测套管电容芯子提供试验电流和试验电压，对被试套管联合施加运行电压和电流，可模拟油纸绝缘套管实际带电运行工况，使油纸绝缘套管故障模拟和特征气体扩散试验环境更加符合现场环境，以开展油纸绝缘套管各类缺陷或故障类型在实际带电运行工况条件下的特征气体扩散特性试验，使油纸绝缘套管故障模拟和特征气体扩散试验环境更加真实。

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为本发明实施例提供的油纸绝缘套管故障模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的径向紧固件的结构示意图。

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。

参见图1，其为本发明实施例提供的油纸绝缘套管故障模拟装置的结构示意图。如图所示，该装置包括：故障模拟壳1和紧固机构2；其中，

故障模拟壳1用于提供故障模拟腔以盛放变压器油，模拟待测套管电容芯子3的实际运行环境。具体地，故障模拟壳1内部中空形成故障模拟腔，用于盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子3的实际运行环境，可以实现待测套管电容芯子3的故障模拟例如放电故障，以模拟分析故障演变过程。

紧固机构2设置在故障模拟壳1的内部，用于将待测套管电容芯子3紧固至故障模拟壳1内，以使待测套管电容芯子3在故障模拟壳1提供的故障模拟腔中进行运行工况和故障模拟，可精确模拟油纸绝缘套管的实际运行工况下的典型故障，典型故障可以为载流结构件间隙放电、绝缘放电、局部过热、芯体裂纹、绝缘受潮等故障。具体地，紧固机构2用于紧固待测套管电容芯子3，以使待测套管电容芯子3稳定地置于故障模拟腔的内部，并使待测套管电容芯子3置于故障模拟腔的竖向中心线处，即与故障模拟壳1同轴布置，并使得待测套管电容芯子3的轴向（如图1所示的竖直方向）与故障模拟壳1的轴向（如图1所示的竖直方向）相一致。其中，夹紧机构3可以为金属材质，以便于与待测套管电容芯子3的端部等电位，即导电连接。在本实施例中，试验平台中的套管试品可更换，即紧固机构2紧固的待测套管电容芯子3可更换，以便实现不同尺寸即不同电压等级的待测套管电容芯子3的模拟实验。

故障模拟壳1的底端设有气体注入口111，用于自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体，以使定量模拟气体逐步进行扩散。具体地，故障模拟壳1的底端例如底壁设有气体注入口111，可对故障模拟腔内的气体实现定量定时操控，达到对气体的可控匀速注入，提供油纸绝缘套管气体扩散过程中多因素可控、可调、可量化的试验环境，以模拟油纸绝缘套管在各类故障或缺陷在实际运行条件下的气体扩散特性试验，对指导工程实际具有重要意义。

故障模拟壳1上沿其轴向还设有多个油气成分测量孔112，用于对油气成分测量孔112位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管气体扩散变化特性。具体地，故障模拟壳1沿其轴向设有多个油气成分测量孔112，用于对油气成分测量孔112位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析不同轴向位置的气体含量变化，进而分析油纸绝缘套管故障特征气体变化及扩散特性，可系统化开展油纸绝缘套管在发生缺陷或故障时特征气体扩散特性试验，准确掌握油纸绝缘套管发生典型缺陷时故障演变过程，使试验数据更加准确有效，为油纸绝缘套管各类缺陷或故障模拟试验提供了有效手段，为现场油纸绝缘套管状态评估及故障诊断提供有力的数据支撑。在本实施例中，故障模拟壳1内的变压器油淹没待测套管电容芯子3的上部，并且，在故障模拟壳1的顶端还设有空腔，可通过油气成分测量孔112对空腔内的气体或油腔内油中的气体进行含量测量。

在本实施例中，当然，故障模拟壳的底端还可连通有注油口113，用于向故障模拟腔内注入变压器油，以使变压器油可淹没待测套管电容芯子3的上部。

继续参见图1，故障模拟壳1上连接有电流产生机构4和电压产生机构5，用于基于油纸绝缘套管的运行对待测套管电容芯子3提供试验电流和试验电压，以模拟套管带电运行工况。具体地，通过电流产生机构4和电压产生机构5，对待测套管电容芯子3提供试验电流和试验电压，可模拟油纸绝缘套管实际带电运行工况，使油纸绝缘套管气体扩散试验环境更加符合现场环境，以开展油纸绝缘套管各类缺陷或故障类型在实际带电运行工况条件下的气体扩散特性试验，使油纸绝缘套管气体扩散试验环境更加真实。其中，试验电压可以为工频电压。

继续参见图1，故障模拟壳1的下方依次设置有安装板6和绝缘支柱7，用于对故障模拟壳1进行绝缘支撑，以保证故障模拟壳1的对地安全绝缘距离。具体地，故障模拟壳1的底壁与安装板6可拆卸地连接，绝缘支柱7可拆卸地设置于安装板6的下方。其中，绝缘支柱7可以为一个或多个，本实施例中以多个间隔设置的绝缘支柱7为例进行说明。在本实施例中，安装板6分别与故障模拟壳1的底壁、绝缘支柱7的顶端均可通过螺栓连接锁紧，亦可通过其他方式连接，本实施例中对其不做任何限定。

继续参见图1，故障模拟壳1包括：两个故障模拟筒11、连接环12；其中，两个故障模拟筒11同轴布置，连接环12设置在两个故障模拟筒11之间，并且，连接环12的两端分别与两个故障模拟筒11相连接，连接环12以及两个故障模拟筒11的内部中空腔体连通，形成故障模拟腔，用于盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子3的实际运行环境。具体地，具体地，两个故障模拟筒11和连接环12均同轴布置，连接环12可以为连接法兰结构，其上下两端分别与上方的故障模拟筒11的底端、下方的故障模拟筒11的顶端相连接，形成整体式结构。连接环12的内部以及两个故障模拟筒11的内部的中空腔体连通，形成故障模拟腔，用于盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子3的实际运行环境，可以实现待测套管电容芯子3的故障模拟例如放电故障，以模拟分析故障演变过程。连接环12可实现对两个故障模拟筒11之间的连接，同时，还可以对待测套管电容芯子3进行监测，亦可对变压器油进行气体含量测量。紧固机构2的设置可将待测套管电容芯子3自连接环12处穿过并两端分别紧固在两个故障模拟筒11内，以使待测套管电容芯子3在故障模拟腔内进行运行模拟。其中，故障模拟筒11可以为可视透明筒，用于对故障模拟腔的内部进行观测；优选地，故障模拟筒11可以为可视玻璃钢筒，以确保故障模拟筒11的高强度。

继续参见图1，两个故障模拟筒11相背离的端部（如图1所示的上方的故障模拟筒11的顶端和下方的故障模拟筒11的底端）均设有连接法兰8，连接法兰8分别与对应的故障模拟筒11可拆卸地相连接，用于实现待测套管电容芯子3的更换，还能够对故障模拟腔进行端部密封。具体地，连接法兰8与紧固机构2等电位连接，并且，紧固机构2与待测套管电容芯子3的两端的载流导杆31等电位连接，电流产生机构4和电压产生机构5均可以与其中一个连接法兰8电连接，以便对待测套管电容芯子3提供试验电流和试验电压。其中，气体注入口111和注油口113可设置在位于下方的连接法兰8上。在注入变压器油时，先将故障模拟腔的内部气体排净，直至真空状态，变压器油通过注油口113注入故障模拟腔内，直至淹没待测套管电容芯子3的上部。其中，连接法兰8可以为金属材质，实现等电位连接。

在本实施例中，位于上方的连接法兰8上亦可设有油气成分测量孔112，可对顶部空腔处的气体进行气体含量的测量。两个故障模拟筒11的侧壁上亦可设有多个油气成分测量孔112，可对内部变压器油中的气体进行含量测量。如图1所示，上方的故障模拟筒11的侧壁上设有三个油气成分测量孔112，下方的故障模拟筒11的侧壁上设有两个油气成分测量孔112。

继续参见图1，两个连接法兰8相背离的壁面（如图1所示的位于上方的连接法兰8的顶壁和位于下方的连接法兰8的底壁）上均设有接线端子9，用于电连接电流产生机构4和/或电压产生机构5。

在本实施例中，连接环12上还设有取油口（图中未示出），用于对故障模拟筒内的变压器油进行状态测试；连接环12上还设有末屏引线口121，末屏引线口121内设有穿设于末屏引线口121的末屏引线，其置于连接环12的内端用于连接待测套管电容芯子3的末屏，其置于连接环12的外端用于接地形成接地回路；接地回路上还设有传感器，用于获取末屏泄漏电流信号，实现待测套管电容芯子绝缘状态的监测，实现油纸绝缘套管带电运行过程中套管性能参数的实时监测，有效捕捉油纸绝缘套管的缺陷动态发展和劣化过程。具体地，变压器油的状态测试包括：试验过程中的气体含量、压力以及局部放电量的变化。

继续参见图1，紧固机构2包括：两个紧固件21；其中，两个紧固件21分别设置在故障模拟壳1的两端内壁上，用于分别为待测套管电容芯子3的两端进行紧固。具体地，两个紧固件21相对设置且分别设置在两个连接法兰8的相对壁面上，即上方的紧固件21设置在上方的连接法兰8的下方且连接在上方的连接法兰8的底壁上，下方的紧固件21设置在下方的连接法兰8的上方且连接在下方的连接法兰8的顶壁上，两个紧固件21分别对待测套管电容芯子3两端的两个载流导杆31进行紧固。紧固件21与连接法兰8之间可拆卸地相连接，亦可固定连接，本实施例中对其不做任何限定。在本实施例中，载流导杆31、紧固件21、连接法兰8和接线端子9等电位连接。

继续参见图1，紧固件21包括：轴向调节件211和径向紧固件212；其中，径向紧固件212设置在轴向调节件211上，轴向调节件211用于调节径向紧固件212沿故障模拟壳1轴向的高度位置，以调节待测套管电容芯子3的紧固位置，进而使得不同高度的待测套管电容芯子3的末屏均能够位于连接环12。具体地，轴向调节件211的两端可分别连接连接法兰8和径向紧固件212，用于调节径向紧固件212与连接法兰8之间的间距，以通过两侧设置的两个轴向调节件211调节两个径向紧固件212紧固的待测套管电容芯子3的高度位置，进而确保不同长度的待测套管电容芯子3的末屏均可位于连接环12处，以实现对待测套管电容芯子3进行末屏泄漏电流信号的获取。在本实施例中，轴向调节件211可以为升降台或伸缩件，其沿故障模拟壳1的轴向设置，可实现待测套管电容芯子3沿故障模拟壳1轴向位置的调节。

参见图2，其为本发明实施例提供的径向紧固件的结构示意图。如图所示，径向紧固件212包括：夹持弹簧环2121和至少三个夹持爪2122；其中，夹持弹簧环2121用于提供变径支撑；至少三个夹持爪2122沿夹持弹簧环2121的周向间隔设置在夹持弹簧环2121的内周，用于夹持不同外径的待测套管电容芯子3。具体地，夹持弹簧环2121可以为一个或多个，以便沿待测套管电容芯子3的轴向提供多个位置的夹持。至少三个夹持爪2122设置在夹持弹簧环2121的内周，可使得待测套管电容芯子3自至少三个夹持爪2122的之间逐步对至少三个夹持爪2122进行向四周推动，使得夹持弹簧环2121的直径逐步增大，使得夹持弹簧环2121被拉伸，以便在夹持弹簧环2121的复位力的作用下，使得至少三个夹持爪2122夹持在待测套管电容芯子3的外周。在本实施例中，夹持爪2122上可设有导向结构，以使待测套管电容芯子3逐步紧固在多个待测套管电容芯子3之间。

继续参见图1，电流产生机构4包括：升流器41和电缆线42；其中，电缆线42的两端分别与故障模拟壳1的两端电连接，故障模拟壳1的两端分别与待测套管电容芯子3的两端电连接，并且，电缆线42穿设于升流器41，升流器41用于对待测套管电容芯子3施加电流。具体地，电缆线42的第一端与位于上方的接线端子9电连接，电缆线42穿设于升流器41，电缆线42的第二端与位于下方的接线端子9电连接，升流器41用于对待测套管电容芯子3施加试验电流。在本实施例中，位于上方的紧固件21、位于上方的连接法兰8和位于上方的接线端子9等电位连接，位于下方的紧固件21、位于下方的连接法兰8和位于下方的接线端子9等电位连接，电缆线42的两端分别与位于上方的接线端子9、位于上方的接线端子9电连接，通过该结构为待测套管电容芯子3提供一个完整的闭环回路。其中，通过调节升流器41，为待测套管电容芯子3闭环回路提供试验电流。

继续参见图1，电压产生机构5包括：变压器51和电压连接线52。其中，变压器51通过电压连接线52与故障模拟壳1的端部电连接，用于对待测套管电容芯子3提供试验电压。具体地，变压器51的高压端通过电压连接线52与位于上方的接线端子9电连接，将变压器51的高压端通过电压连接线52与位于上方的接线端子9相连，为试验回路提供试验电压。

可以看出，通过上述方式，可对待测套管电容芯子3联合施加电压和电流，进而达到模拟油纸绝缘套管实际带电运行工况的目的。

综上，本实施例提供的油纸绝缘套管故障模拟装置，通过故障模拟壳1盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子3的实际运行环境；通过紧固机构2将待测套管电容芯子3紧固至故障模拟壳1内，以使待测套管电容芯子3在故障模拟壳1提供的故障模拟腔中进行运行模拟，进而精确模拟油纸绝缘套管的运行；通过气体注入口111自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体，以使定量模拟气体逐步进行扩散，可对故障模拟腔内的气体实现定量定时操控，达到对气体的可控匀速注入，提供油纸绝缘套管故障模拟和故障特征气体扩散过程中多因素可控、可调、可量化的试验环境，以模拟油纸绝缘套管在各类故障或缺陷在实际运行条件下的特征气体扩散特性试验，对指导工程实际具有重要意义；通过油气成分测量孔112对油气成分测量孔112位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管故障特征气体变化和扩散特性，可系统化开展油纸绝缘套管在发生缺陷或故障时特征气体扩散特性试验，准确掌握油纸绝缘套管发生典型缺陷时故障演变过程，使试验数据更加准确有效，为油纸绝缘套管各类缺陷或故障模拟试验提供了有效手段，为现场油纸绝缘套管状态评估及故障诊断提供有力的数据支撑，解决了现有油纸绝缘套管测量故特征气体及扩散特性测试与实际运行工况存在着较大的差异导致无法准确模拟油纸绝缘套管实际运行工况中出现缺陷或故障时气体扩散和故障演变过程的问题。

尤其是，故障模拟壳1上连接有电流产生机构4和电压产生机构5，用于基于油纸绝缘套管的运行对待测套管电容芯子3提供试验电流和试验电压，对被试套管联合施加运行电压和电流，可模拟油纸绝缘套管实际带电运行工况，使油纸绝缘套管故障模拟和特征气体扩散试验环境更加符合现场环境，以开展油纸绝缘套管各类缺陷或故障类型在实际带电运行工况条件下的特征气体扩散特性试验，使油纸绝缘套管故障模拟和特征气体扩散试验环境更加真实。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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)

1.一种油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，包括：故障模拟壳和紧固机构；其中，

所述故障模拟壳用于提供故障模拟腔以盛放变压器油，模拟待测套管电容芯子的实际运行环境；

所述紧固机构设置在所述故障模拟壳的内部，用于将待测套管电容芯子紧固在所述故障模拟壳内，以使待测套管电容芯子在所述故障模拟腔中进行运行工况和故障模拟；

所述故障模拟壳的底端设气体注入口，用于自变压器油的底部向变压器油中注入定量模拟气体，以使定量模拟气体逐步向上进行扩散至所述故障模拟壳顶部的气腔，并逐步溶解至变压器油中；

所述故障模拟壳上沿其轴向还设有多个油气成分测量孔，用于对油气成分测量孔位置处的油或气体进行气体成分和气体含量的测量，以分析油纸绝缘套管故障特征气体变化及扩散特性。

2.根据权利要求1所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，所述故障模拟壳包括：两个故障模拟筒、连接环；其中，

两个所述故障模拟筒同轴布置，所述连接环设置在两个所述故障模拟筒之间，并且，所述连接环的两端分别与两个所述故障模拟筒相连接，所述连接环以及两个所述故障模拟筒的内部中空腔体连通，形成故障模拟腔，用于盛放变压器油，以模拟待测套管电容芯子的实际运行环境。

3.根据权利要求2所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，

所述连接环上还设有取油口，用于对故障模拟筒内的变压器油进行状态测试；

所述连接环上还设有末屏引线口，所述末屏引线口内设有穿设于所述末屏引线口的末屏引线，其置于所述连接环的内端用于连接所述待测套管电容芯子的末屏，其置于所述连接环的外端用于接地形成接地回路；

所述接地回路上还设有传感器，用于获取末屏泄漏电流信号，实现待测套管电容芯子绝缘状态的监测。

4.根据权利要求2所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，

所述故障模拟筒为可视透明筒，用于对所述故障模拟腔的内部进行观测。

5.根据权利要求1至4任一项所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，所述紧固机构包括：两个紧固件；其中，

两个所述紧固件分别设置在所述故障模拟壳的两端内壁上，用于分别为待测套管电容芯子的两端进行紧固。

6.根据权利要求5所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，各所述紧固件包括：轴向调节件和径向紧固件；其中，

所述径向紧固件设置在所述轴向调节件上，所述径向紧固件用于紧固不同外径的待测套管电容芯子，所述轴向调节件用于调节所述径向紧固件沿所述故障模拟壳轴向的高度位置，以调节所述待测套管电容芯子的紧固位置，进而使得不同高度的待测套管电容芯子的末屏均能够位于连接环处。

7.根据权利要求6所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，所述径向紧固件包括：

夹持弹簧环，用于提供变径支撑；

至少三个夹持爪，沿所述夹持弹簧环周向间隔设置在所述夹持弹簧环的内周，用于夹持不同外径的待测套管电容芯子。

8.根据权利要求6所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，所述轴向调节件为伸缩件或升降台。

9.根据权利要求1至4任一项所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，

所述故障模拟壳上连接有电流产生机构和电压产生机构，用于基于所述油纸绝缘套管的运行对所述待测套管电容芯子提供试验电流和试验电压，以模拟套管带电运行工况。

10.根据权利要求1至4任一项所述的油纸绝缘套管故障模拟装置，其特征在于，

所述故障模拟壳的下方依次设置有安装板和绝缘支柱，用于对所述故障模拟壳进行绝缘支撑。