一种油纸绝缘击穿强度实验装置及方法
【专利摘要】本发明设计了一种油纸绝缘击穿强度实验装置，电极装置在使用时油隙宽度及油纸比例可调，并提供了相应的试验方法。实验装置包括高压部分、低压部分和纸板调节部分。该装置简化了以往油纸绝缘试验中调整距离和比例的繁琐步骤，能够灵活方便地调节油隙宽度及油纸比例，适用于直流、交流及交直流复合电场下的耐压对比试验，为油纸绝缘实验提供了创新的操作概念和良好的试验基础。该装置结构简单，操作方便，试验结果表明能够取得良好的试验效果。
【专利说明】一种油纸绝缘击穿强度实验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气设备绝缘在线监测与故障诊断领域，特别涉及一种方便于直流、交流及交直流复合电场下油隙宽度和油纸比例都可调节的变压器油纸绝缘击穿强度的实验装置。
【背景技术】
[0002]电力变压器作为电能传输和配送过程中能量转换的核心，是设备安全运行中最重要和最关键的设备。变压器的严重事故会导致电力供应的中断，并造成巨大的经济损失。研究表明，变压器由内绝缘问题引发的变压器故障占主要部分。变压器油纸绝缘系统是其内绝缘的重要组成部分，油纸绝缘介质内部由于空间电荷的积累将会导致内部电场分布的畸变，严重的电场畸变将引起油纸绝缘系统的击穿和老化，从而威胁运行变压器的安全性和可靠性。
[0003]而在直流输电系统中，换流变压器作为最重要的电力设备之一，其内绝缘大多采用变压器油和绝缘纸构成的复合绝缘结构，油纸绝缘材料的击穿和老化将直接影响绝缘系统的安全性和可靠性；此外，换流变压器阀侧主绝缘既承受交流变压器所承受的全部电场作用和试验电压的电场作用，同时还要承受正常工作中的直流电场作用、发生事故时或极性反转电压的作用，因此其绝缘系统需承受交直流复合电场。油纸复合绝缘是典型的分层绝缘结构，它的击穿特性取决于复合电场在变压器油和浸油纸板中的电压分布关系及油纸分布比例关系，因此为了更好地模拟变压器运行工况，试验中应施加直流、交流及交直流复合电场，通过改变油隙宽度、油纸比例来进行击穿强度测试，为变压器实际运行提供技术基础。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种油纸绝缘击穿强度实验装置及方法。
[0005]本发明的目的之一是提出一种油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极的实验装置；本发明的目的之二是提出一种油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极的实验方法。
[0006]本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的:
[0007]本发明提供的一种油纸绝缘击穿强度实验装置，包括油杯、高压电极、低压电极、固定支架和纸板平台；
[0008]所述高压电极一端用于与高压电源相连，另一端贯穿油杯杯壁与设置于油杯内部的低压电极一端连接，所述低压电极的另一端接地；
[0009]所述高压电极和低压电极对称设置于油杯的两侧；
[0010]所述固定支架设置于油杯杯壁外侧；所述固定支架位于油杯杯口上方还设置有用于固定纸板平台的纸板调节装置；[0011]所述纸板平台一端与纸板调节装置连接，另一端设置于位于油杯内部的两个低压电极的间隙内。
[0012]进一步，所述纸板调节装置为对称设置于固定支架两侧的旋动调节螺杆，所述旋动调节螺杆在油杯内部形成用于固定纸板平台的夹紧端部。
[0013]进一步，所述纸板平台包括上固定片、下固定片和U形垫片；
[0014]所述上固定片包括经螺栓连接而成的两个上有机玻璃矩形片，所述上有机玻璃矩形片外侧由可旋动螺杆端部夹紧，所述上有机玻璃矩形片内侧与U形垫片上部贴合；
[0015]所述下固定片包括经螺母连接而成的两个下有机玻璃矩形片，所述下有机玻璃矩形片内侧与U形垫片下部贴合，所述下有机玻璃矩形片外侧悬空；
[0016]所述U形垫片形状呈倒U形，开口朝下。
[0017]进一步，所述高压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈；所述低压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈。
[0018]进一步，所述固定支架内径与油杯外径相等，置于油杯外壁突起之上，高于油杯开口闻度。
[0019]进一步，所述高压电极与低压电极的轴杆靠近杯壁侧设置轴杆固定螺丝，所述轴杆内部中空处放置电极档距标尺；所述电极档距标尺外侧端连接螺帽，并在轴杆外侧开口处通过螺纹旋紧。
[0020]进一步，所述固定支架在高于油杯开口高度处设置有支架孔，所述支架孔设置内螺纹；
[0021]所述旋动调节螺杆杆体设置外螺纹与支架孔紧密连接，通过旋动螺杆移动上固定片;
[0022]所述上固定片中心设置有固定片孔，所述固定片孔设置有内螺纹，并与旋动调节螺杆通过螺纹紧固连接。
[0023]进一步，所述旋动调节螺杆杆体上刻有毫米刻度条；所述油杯杯体由陶瓷材料烧制而成；
[0024]所述高压电极、低压电极、轴杆、旋动调节螺杆均由铜材料制成；
[0025]所述固定支架、上固定片、下固定片和螺栓均由有机玻璃制成；
[0026]所述U形垫片由环氧树脂材料制成。
[0027]本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的:
[0028]本发明提供的油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极的实验方法，包括以下步骤:
[0029]S1:将干燥后的变压器油和绝缘纸放入老化箱体中进行老化；
[0030]S2:从老化箱中取出油样倒入油杯中，静置待其均匀后，进行油隙宽度可调的油纸复合绝缘击穿强度测试；
[0031]S3:将绝缘纸固定置入纸板平台，进行油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试。
[0032]进一步，所述步骤SI中变压器油与绝缘纸干燥及老化过程具体如下:首先将绝缘纸在90°C /50Pa环境中干燥48小时，然后将绝缘纸放入变压器油中在40°C /50Pa环境中脱气48小时，再将绝缘纸放入老化箱中进行老化；将所需变压器油放入密封罐中，抽取真空后放入老化箱中进行老化；
[0033]所述步骤S2中油隙宽度可调的击穿强度测试过程具体如下:首先旋开轴杆固定螺丝改变低压电极间隙距离，所述间隙距离由电极档距标尺读出，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片；再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油隙击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，再次旋开轴杆固定螺丝，改变电极距离，更换纸样，测试此油隙宽度下的油纸复合绝缘击穿强度；
[0034]所述步骤S3中油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试过程具体如下:取油浸绝缘纸，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片，再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油纸绝缘击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，更换多层油浸绝缘纸，并使用U形垫片调整纸板平台的间距后，移动旋动调节螺杆，通过加紧端部固定上固定片，测试此油纸比例下的油纸复合绝缘击穿强度。
[0035]本发明的优点在于:本发明提供了一种油纸绝缘击穿强度实验装置及方法。该装置简化了以往油纸绝缘试验中调整距离和比例的繁琐步骤，为油纸绝缘实验提供了创新的实现思路和良好的试验基础；该装置结构简单，操作方便，试验结果表明能够取得较好的试验效果，该装置的优点具体如下:
[0036]1.能够灵活方便地调整油隙宽度，为不同油隙宽度下油纸复合绝缘的击穿强度等对比试验提供了良好的试验基础。
[0037]2.能够灵活方便地调节油纸比例，为不同油纸比例下的油纸复合绝缘击穿强度等对比试验提供了良好的试验基础。
[0038]3.该装置可适用于交流、直流及交直流复合场下的击穿强度试验，为不同交直流成分电场下的击穿强度测试提供了良好的试验基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0040]图1为油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极试验装置；
[0041]图2为测试电极试验装置中的纸板平台结构示意图；
[0042]图3为油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极试验方法流程图。
[0043]其中，1、油杯；2、轴杆固定螺丝；3、固定支架；4、旋动调节螺杆；5、低压电极；6、下固定片；7、上固定片；8、U型塾片；9、电极档距标尺。
【具体实施方式】
[0044]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0045]图1为油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极试验装置，图2为测试电极试验装置中的纸板平台结构示意图，其中，I为油杯，由专用陶瓷浇筑而成；2为电极的轴杆固定螺丝，由铜材料制成；3为固定支架，由有机玻璃材料制成，其内径与油杯外径相等；4为旋动调节螺杆，由铜材料制成；5为低压电极，由铜材料制成，结构参数需满足国标要求；6为下固定片，由两个有机玻璃薄片经螺栓(为有机玻璃材质)连接而成；7为上固定片，由两个有机玻璃薄片经螺栓(为有机玻璃材质)连接而成；8为“U”型垫片，为环氧树脂材料，加工精度需满足标准件的规格要求，如图所示:本发明提供的油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极的实验装置，电极装置在使用时油隙宽度及油纸比例可调，包括油杯、高压电极、低压电极、固定支架和纸板平台；
[0046]所述高压电极一端用于与高压电源相连，另一端贯穿油杯杯壁与设置于油杯内部的低压电极一端连接，所述低压电极的另一端接地；
[0047]所述高压电极和低压电极对称设置于油杯的两侧；低压电极对侧电极为高压电极；
[0048]所述固定支架设置于油杯杯壁外侧；所述固定支架位于油杯杯口上方还设置有用于固定纸板平台的纸板调节装置；
[0049]所述纸板平台一端与纸板调节装置连接，另一端设置于位于油杯内部的两个低压电极的间隙内。
[0050]所述纸板调节装置为对称设置于固定支架两侧的旋动调节螺杆，所述旋动调节螺杆在油杯内部形成用于固定纸板平台的夹紧端部。
[0051]所述纸板平台包括上固定片、下固定片和U形垫片；
[0052]所述上固定片包括经螺栓连接而成的两个上有机玻璃矩形片，所述上有机玻璃矩形片外侧由可旋动螺杆端部夹紧，所述上有机玻璃矩形片内侧与U形垫片上部贴合；
[0053]所述下固定片包括经螺母连接而成的两个下有机玻璃矩形片，所述下有机玻璃矩形片内侧与U形垫片下部贴合，所述下有机玻璃矩形片外侧悬空；
[0054]所述U形垫片形状呈倒U形，开口朝下。
[0055]所述高压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈；所述低压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈。
[0056]所述固定支架内径与油杯外径相等，置于油杯外壁突起之上，高于油杯开口高度。
[0057]所述高压电极与低压电极的轴杆靠近杯壁侧设置轴杆固定螺丝，所述轴杆内部中空处放置电极档距标尺；所述电极档距标尺外侧端连接螺帽，并在轴杆外侧开口处通过螺纹旋紧。
[0058]所述固定支架在高于油杯开口高度处设置有支架孔，所述支架孔设置内螺纹；
[0059]所述旋动调节螺杆杆体设置外螺纹与支架孔紧密连接，通过旋动螺杆移动上固定片;
[0060]所述上固定片中心设置有固定片孔，所述固定片孔设置有内螺纹，并与旋动调节螺杆通过螺纹紧固连接。
[0061]所述旋动调节螺杆杆体上刻有毫米刻度条；所述油杯杯体由试验专用陶瓷材料烧制而成；
[0062]所述高压电极、低压电极、轴杆、旋动调节螺杆均由铜材料制成；
[0063]所述固定支架、上固定片、下固定片和螺栓均由有机玻璃制成；
[0064]所述U形垫片由环氧树脂材料制成。[0065]图3为油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极试验方法流程图，如图所示，本发明实施例提供的油隙宽度及油纸比例可调的油纸绝缘击穿强度测试电极的实验方法，包括以下步骤:
[0066]S1:将干燥后的变压器油和绝缘纸放入老化箱体中进行老化；
[0067]S2:从老化箱中取出油样倒入油杯中，静置待其均匀后，进行油隙宽度可调的油纸复合绝缘击穿强度测试；
[0068]S3:将绝缘纸固定置入纸板平台，进行油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试。
[0069]所述步骤SI中变压器油与绝缘纸干燥及老化过程具体如下:首先将绝缘纸在90V /50Pa环境中干燥48小时，然后将绝缘纸放入变压器油中在40°C /50Pa环境中脱气48小时，再将绝缘纸放入老化箱中进行老化；将所需变压器油放入密封罐中，抽取真空后放入老化箱中进行老化；
[0070]所述步骤S2中油隙宽度可调的击穿强度测试过程具体如下:首先旋开轴杆固定螺丝改变低压电极间隙距离，所述间隙距离由电极档距标尺9读出，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片；再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油隙击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，再次旋开轴杆固定螺丝，改变电极距离，更换纸样，测试此油隙宽度下的油纸复合绝缘击穿强度；
[0071]所述步骤S3中油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试过程具体如下:取油浸绝缘纸，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片，再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油纸绝缘击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，更换多层油浸绝缘纸，并使用U形垫片调整纸板平台的间距后，移动旋动调节螺杆，通过加紧端部固定上固定片，测试此油纸比例下的油纸复合绝缘击穿强度。
[0072]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，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。
【权利要求】
1.一种油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:包括油杯、高压电极、低压电极、固定支架和纸板平台； 所述高压电极一端用于与高压电源相连，另一端贯穿油杯杯壁与设置于油杯内部的低压电极一端连接，所述低压电极的另一端接地； 所述高压电极和低压电极对称设置于油杯的两侧； 所述固定支架设置于油杯杯壁外侧；所述固定支架位于油杯杯口上方还设置有用于固定纸板平台的纸板调节装置； 所述纸板平台一端与纸板调节装置连接，另一端设置于位于油杯内部的两个低压电极的间隙内。
2.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述纸板调节装置为对称设置于固定支架两侧的旋动调节螺杆，所述旋动调节螺杆在油杯内部形成用于固定纸板平台的夹紧端部。
3.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述纸板平台包括上固定片、下固定片和U形垫片； 所述上固定片包括经螺栓连接而成的两个上有机玻璃矩形片，所述上有机玻璃矩形片外侧由可旋动螺杆端部夹紧，所述上有机玻璃矩形片内侧与U形垫片上部贴合； 所述下固定片包括经螺母连接而成的两个下有机玻璃矩形片，所述下有机玻璃矩形片内侧与U形垫片下部贴合，所述下有机玻璃矩形片外侧悬空； 所述U形垫片形状呈倒U形 ，开口朝下。
4.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述高压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈；所述低压电极通过轴杆贯穿油杯杯壁，所述轴杆穿过杯壁的孔中放置防漏油橡皮圈。
5.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述固定支架内径与油杯外径相等，置于油杯外壁突起之上，高于油杯开口高度。
6.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述高压电极与低压电极的轴杆靠近杯壁侧设置轴杆固定螺丝，所述轴杆内部中空处放置电极档距标尺；所述电极档距标尺外侧端连接螺帽，并在轴杆外侧开口处通过螺纹旋紧。
7.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述固定支架在高于油杯开口高度处设置有支架孔，所述支架孔设置内螺纹； 所述旋动调节螺杆杆体设置外螺纹与支架孔紧密连接，通过旋动螺杆移动上固定片；所述上固定片中心设置有固定片孔，所述固定片孔设置有内螺纹，并与旋动调节螺杆通过螺纹紧固连接。
8.根据权利要求2所述的油纸绝缘击穿强度实验装置，其特征在于:所述旋动调节螺杆杆体上刻有毫米刻度条；所述油杯杯体由陶瓷材料烧制而成； 所述高压电极、低压电极、轴杆和旋动调节螺杆均由铜材料制成； 所述固定支架、上固定片、下固定片和螺栓均由有机玻璃制成； 所述U形垫片由环氧树脂材料制成。
9.根据权利要求1所述的油纸绝缘击穿强度实验装置来进行的油纸绝缘击穿强度实验方法，其特征在于:包括以下步骤:S1:将干燥后的变压器油和绝缘纸放入老化箱体中进行老化； S2:从老化箱中取出油样倒入油杯中，静置待其均匀后，进行油隙宽度可调的油纸复合绝缘击穿强度测试； S3:将绝缘纸固定置入纸板平台，进行油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试。
10.根据权利要求9所述的油纸绝缘击穿强度实验方法，其特征在于:所述步骤SI中变压器油与绝缘纸干燥及老化过程具体如下:首先将绝缘纸在90°C /50Pa环境中干燥48小时，然后将绝缘纸放入变压器油中在40°C /50Pa环境中脱气48小时，再将绝缘纸放入老化箱中进行老化；将所需变压器油放入密封罐中，抽取真空后放入老化箱中进行老化； 所述步骤S2中油隙宽度可调的击穿强度测试过程具体如下:首先旋开轴杆固定螺丝改变低压电极间隙距离，所述间隙距离由电极档距标尺读出，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片；再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油隙击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，再次旋开轴杆固定螺丝，改变电极距离，更换纸样，测试此油隙宽度下的油纸复合绝缘击穿强度； 所述步骤S3中油隙宽度及油纸比例可调的油纸复合绝缘击穿强度测试过程具体如下:取油浸绝缘纸，以上下固定片分别固定绝缘纸上部、下部，通过旋动调节螺杆的夹紧端部固定上固定片，再将整个装置放入高压试验平台，连接电路后对该装置施加高压；逐步提高施加电压，待装置内部油纸绝缘击穿后，记录此时所施加的电压值；试验结束后断开电路，更换多层油浸绝缘纸，并使用U形垫片调整纸板平台的间距后，移动旋动调节螺杆，通过加紧端部固定上固定片，测试此油纸比例下的油纸复合绝缘击穿强度。
【文档编号】G01R31/12GK103605057SQ201310594376
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】郝建, 伏进, 杨丽君, 吴高林, 刘团, 王谦, 王季宇, 侯兴哲, 彭华东 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆大学