植物油纸绝缘多因子老化实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种植物油纸绝缘多因子老化实验装置，属于变压器油纸绝缘监测与故障诊断技术领域。


背景技术：

2.变压器是电力系统中重要的组成部件，起到变换电压的关键作用。电力变压器内部采用绝缘油和绝缘纸组成的油纸绝缘复合系统，出于对环保的需要，电力变压器开始逐渐使用植物绝缘油替代矿物绝缘油。植物油可降解，可再生，并且具有较高的着火点和闪点，但是氧化稳定性较差。植物油纸绝缘的在变压器的运行条件下受到电、热、氧气、水分、光照等环境因素的影响并逐渐老化，其老化程度直接影响到电力变压器的使用寿命，一旦电力变压器出现故障，对电力系统会造成相当大的破坏。因此，通过实验的方式探索植物油纸绝缘的老化规律，进而应用到实际运行的变压器中，对电力系统的安全可靠运行具有非常重要的意义。
3.目前，已有的实验装置大多数都是研究单因子对于油纸绝缘老化的影响，虽然已有学者提出过多因子变压器油纸绝缘老化实验装置，但是最多只有电、热、震动三种影响因子。植物油纸绝缘的老化速度受到电、热、氧气、水分、光照等多种因素的影响，为了准确掌握植物油纸绝缘的老化机制，需要一种能够有效控制以上五种因子的实验装置。但目前，现有的实验装置未能达到此要求。


技术实现要素：

4.本实用新型提出一种植物油纸绝缘多因子老化实验装置，该实验装置实现了电、热、氧气、水分、光照多因子联合老化，能够有效准确控制各个变量，具有很好的密封性、隔热性。可以根据需要独立设置装置内部环境，并且进行有效的实时监测。本实用新型具有较强的实用性，对提高电力变压器运行可靠性具有重要的意义。
5.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
6.一种植物油纸绝缘多因子老化实验装置，由不锈钢箱、透光口、挡板、均压环、高压电极、地电极、加热棒、温度表、进出气口、压力表和氧气水分注入装置等组成。不锈钢箱是油箱的外壳，与大地相接，箱体分为四个内腔，均铺设隔热板，箱体中心为正方形中空；透光口开设于不锈钢箱箱体中心内壁，由石英玻璃制成；挡板为不透明金属板，可调节大小，用于遮挡透光口，改变透光大小；密封盖全部采用绝缘材料制作，密封盖上留出接线端子、进出气口、温度表和加热棒的通路，并做好密封；均压环将高压均匀分布在物体周围，保证在环形各部位之间没有电位差；高压电极与地电极均由黄铜制成，采用板
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板电极模型，电极之间夹紧绝缘纸样本；加热棒伸入到油箱下方，用于改变油箱内温度；温度表下接热电偶，时刻监测油箱内温度；进出气口外接真空泵，用于抽取箱内多余空气，并充入氮气；压力表通过油箱外壁伸入监测油箱内气压，可以监测油箱密闭条件是否良好；氧气水分注入装置用于改变测试绝缘油的含氧量和含水量。
7.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，油箱由不锈钢制成，中心设正方形内壁，内壁与外壁对角线相接，将油箱分为四个内腔，内腔均铺设一层隔热板，内壁开设四个透光口。
8.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，隔热板由玻璃纤维制成，均匀铺设在内腔表面，可以使得每个腔体内的温度保持稳定，不会相互影响。同时玻璃纤维还有较好的绝缘特性。
9.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，透光口由石英玻璃组成，石英玻璃耐高温且具有很好的透光效果，油箱中心处的光源可透过透光口进入油箱内部。
10.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，挡板为可改变大小的伸缩金属板，可改变四块挡板的大小改变进入四个内腔的光照强度。
11.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，密封盖整体由耐高温高压的绝缘材料聚四氟乙烯制成，设有密封圈，与油箱顶部能够严密相扣，并且留出接线端子、进出气口、温度表和加热棒的通路。
12.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，高压电极与地电极均由黄铜制成，高压电极与上方接线端子相接，地电极与下方不锈钢油箱相接，两电极间夹紧一片干燥后的绝缘纸样本。
13.所述植物油纸绝缘多因子老化实验装置，氧气水分注入装置从外界抽取不同含量的水分和氧气，通过侧壁上的阀门注入腔体内部。
14.本实用新型的有益效果：该实验装置实现了电、热、氧气、水分、光照多因子联合老化，能够有效准确控制各个变量，可以根据需要独立设置装置内部环境，并且进行有效的实时监测。
附图说明
15.图1为本实用新型装置的正视示意图。
16.图2为本实用新型油箱的俯视示意图。
17.图3为本实用新型的密封盖示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
19.一种植物油纸绝缘多因子老化实验装置，用于研究电、热、氧气、水分、光照对于植物油纸绝缘老化的影响机制，该实验装置由不锈钢箱、透光口、挡板、均压环、高压电极、地电极、加热棒、温度表、进出气口、压力表和氧气水分注入装置等组成，如图1正视图及图2俯视图所示。不锈钢箱是油箱的外壳，与大地相接，箱体分为四个内腔，均铺设隔热板，箱体中心为正方形中空；透光口开设于不锈钢箱箱体中心内壁，由石英玻璃制成；挡板为不透明金属板，可调节大小，用于遮挡透光口，改变透光大小；密封盖全部采用绝缘材料制作，密封盖上留出接线端子、进出气口、温度表和加热棒的通路，并做好密封，如图3所示；均压环将高压均匀分布在物体周围，保证在环形各部位之间没有电位差；高压电极与地电极均由黄铜制成，采用板
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板电极模型，电极之间夹紧绝缘纸样本；加热棒伸入到油箱下方，用于改变油箱内温度；温度表下接热电偶，时刻监测油箱内温度；进出气口外接真空泵，用于抽取箱内
多余空气，并充入氮气；压力表通过油箱外壁伸入监测油箱内气压，可以监测油箱密闭条件是否良好；氧气水分注入装置用于改变测试绝缘油的含氧量和含水量。
20.油箱的内壁外壁均由不锈钢制成，且外壁与大地相接，油箱底部与地电极直接相连，这样使得整个不锈钢外壳及地电极均处于地电位。高压电极和地电极均是由黄铜制成，并且高压电极可通过螺纹进行上下移动，以便压紧夹在两极板间的绝缘纸。高压电极通过均压环与外界不同的高压电源相连接，可设置4个不同大小的高压电源同时进行老化实验，进而研究电压对于植物油纸绝缘老化的影响机制。
21.油箱被不锈钢板分割成四个内腔，每个内腔均铺设隔热板，隔热板材料选择玻璃纤维，玻璃纤维具有很好的绝缘性及耐热性，可以保持腔内温度稳定，并且不会影响其他腔内的温度。密封盖采用聚四氟乙烯制成，密封盖与油箱之间采用密封圈固定，确保油箱内的密封性。密封盖上留出接线端子、进出气口、温度表和加热棒的通路，并做好密封。加热棒通过预留出的通路伸入到油箱内对油箱内部进行加热，可以设定4个加热棒不同的温度，并通过上方的温度表精准控制体系内温度，达到温度作为影响因子的条件。
22.油箱内壁开设透光口，透光口材质选用石英玻璃，具有很好的透光率并且耐高温高压。在油箱中心的空隙中施加光源，光源可透过石英玻璃进入油箱内部。在透光口上设置挡板，挡板为可移动变形的金属不透明挡板，改变挡板的大小就可以改变透光口的大小，设置4个不同大小的透光口，达到光照作为影响因子的条件。
23.在实际情况中，油中溶解氧和油中微水含量极低，因此本实用新型采用注射氧气和水分的方式改变油中溶解氧和微水的含量。在油箱外壁开设阀门，使用注入装置向油中注射不同含量的氧气和水分，如图1。此外，在注入氧气之前，需要对油箱进行真空处理，将三通阀穿过密封盖，外接真空泵，抽取油箱内空气，再充入氮气维持气压平衡。
24.实验时将干燥后的绝缘纸样本固定在高压电极与地电极之间，注入植物绝缘油达到油箱外壁阀门以上，盖好密封盖；接通真空泵，打开三通阀阀门，抽取油箱内多余空气，抽取完毕后从三通阀另一个端口注入氮气；在外界抽取不同浓度的氧气和水分分别从油箱外壁阀门注入4个油箱内腔中；改变4个挡板大小至需要的光照强度，接通光源；设定四个加热棒的温度，控制4个内腔中不同的温度；接通高压电源，可根据需要设置4个不同电压大小的电源，开始进行老化实验。待老化结束后，可提取相关特征参量进行结果分析。
25.综上所述，实验装置可以同时实现电、热、氧气、水分、光照多因子影响植物油纸老化实验，可根据实验要求设置不同的环境因素。实验参数灵活调整，多因子自由组合，适合研究更复杂环境下的油纸绝缘老化机制。此实验平台可以满足变压器植物油纸绝缘多因子老化实验的要求。