技术领域本发明属于油浸式电力变压器充气储存技术领域，具体涉及一种油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置及其实验方法。
背景技术：
油浸式电力变压器是电网和发电厂的重要关键电气设备，油浸式电力变压器在储存的过程中通常会放空变压器油箱内的油、然后常充入干燥的氮气并保持正压，以避免外部潮气的渗入。目前，国内大型油浸式电力变压器充气储存时，充入的干燥氮气要求露点＜-40℃，一般仅进行气体压力监测，并安装自动补气装置。油浸式电力变压器充氮储存本属于临时措施，但是因为各种原因，变压器厂内及工程现场长时间充氮存放的情况却屡见不鲜。但是目前国内并没有形成统一的长期存储程序文件及工艺要求，没有长时间充氮存放变压器的特殊实验要求或安装调试注意事项，并且也没有长时间充氮存放处理经验可供参考和借鉴，从而规避不了变压器出厂实验结束后长时间充氮存放存在较大的质量风险。在冬季漫长的低温下，变压器中已充入的氮气中的水分随着温度的降低将呈现饱和析出，从而被绝缘材料吸收，而绝缘纸中的含水量是影响其电气性能及老化速度的重要因素，含水量超过规定的限值后，其电气性能急剧下降，老化速度显著加快，在实际工程应用中，由于变压器质量问题导致的工程项目停滞屡见不鲜，大容量变压器返厂维修需要高昂的运输以及维修费用，同时会影响项目的进度，造成更大的经济损失。因此，为了减少变压器充气储存过程中可能发生的质量隐患，必须了解变压器长期储存时内部水分含量的变化规律，以制定长期存储程序文件及工艺要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置及其实验方法，能够模拟油浸式电力变压器充气储存时在环境温度变化下内部压力、温度和湿度（即，露点）的变化，通过对数据的记录和分析，从而了解油浸式电力变压器长期充气储存时内部水分含量的变化规律，为油浸式电力变压器充气储存过程中的状态评估以及充气储存工艺和管理的改进提供理论基础。本发明所采用的技术方案是：一种油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置，包括密封的金属箱以及安装在金属箱上的压力传感器、温度传感器和露点传感器，压力传感器、温度传感器和露点传感器的测试端均位于金属箱内部，压力传感器、温度传感器和露点传感器的输出端分别与金属箱外部的工控机连接，实验时，金属箱设在高低温实验箱内且内部充满氮气。进一步地，压力传感器、温度传感器和露点传感器的测试端均位于金属箱的中下部。进一步地，压力传感器、温度传感器和露点传感器均采用螺纹安装在金属箱上并采用螺纹密封胶进行密封处理。一种基于上述油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置的油浸式电力变压器充气储存模拟实验方法，包括如下步骤，1）将油浸式电力变压器油箱内固体绝缘材料的质量除以油浸式电力变压器油箱容积，然后将比值乘以金属箱容积得出实验所需固体绝缘材料的质量值，并依据油浸式电力变压器油箱内各个不同类型的固体绝缘材料配比，配置好实验所需的固体绝缘材料，并进行干燥处理；2）将固体绝缘材料放置在金属箱内部，将金属箱抽真空后充入出口露点小于-40℃（-45℃）的干燥氮气，保持金属箱正压（内压力为0.13Mpa）且无泄漏；3）将金属箱放入高低温实验箱，通过高低温实验箱模拟油浸式电力变压器充气储存时的高温低温循环变化，开启工控机分别（实时地）记录干燥氮气的压力、温度和露点数据；4）通过工控机对数据进行分析，得出实验结论。本发明的有益效果是：本装置采用金属箱模拟油浸式电力变压器油箱、采用高低温实验箱模拟环境温度变化、采用压力传感器实时测量金属箱内部氮气压力、采用温度传感器实时测量金属箱内部氮气温度、采用露点传感器实时测量金属箱内部氮气露点、采用工控机对采集的数据进行记录和分析；该装置能够模拟油浸式电力变压器充气储存时在环境温度变化下内部压力、温度和湿度（即，露点）的变化，通过对数据的记录和分析，从而了解油浸式电力变压器长期充气储存时内部水分含量的变化规律，为油浸式电力变压器充气储存过程中的状态评估以及充气储存工艺和管理的改进提供理论基础。在步骤1）中，通过精确的计算保证了质量-体积占比以及不同固体绝缘材料的配比上都完全模拟实际的油浸式电力变压器，模拟结果更真实，对固体绝缘材料进行干燥处理，避免固体绝缘材料中的水分对实验产生影响；在步骤2）中，先抽真空再充氮气，防止内部残留空气中的水分对实验的影响；在步骤3）中，高低温实验箱采用高温低温循环变化模式，模拟了长时间充气储存时可能受到的所有温度状况；该方法最大程度的模拟油浸式电力变压器充气储存的真实状态，保证了数据真实、分析可靠，有利于了解油浸式电力变压器长期充气储存时内部水分含量的变化规律，为油浸式电力变压器充气储存过程中的状态评估以及充气储存工艺和管理的改进提供理论基础。附图说明图1是油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置的结构示意图。图中：1-金属箱；2-压力传感器；3-温度传感器；4-露点传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示，一种油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置，包括密封的金属箱1以及安装在金属箱1上的压力传感器2、温度传感器3和露点传感器4，压力传感器2、温度传感器3和露点传感器4的测试端均位于金属箱1内部，压力传感器2、温度传感器3和露点传感器4的输出端分别与金属箱1外部的工控机连接，实验时，金属箱1设在高低温实验箱内且内部充满氮气。本装置采用金属箱1模拟油浸式电力变压器油箱、采用高低温实验箱模拟环境温度变化、采用压力传感器2实时测量金属箱1内部氮气压力、采用温度传感器3实时测量金属箱1内部氮气温度、采用露点传感器4实时测量金属箱1内部氮气露点、采用工控机对采集的数据进行记录和分析；该装置能够模拟油浸式电力变压器充气储存时在环境温度变化下内部压力、温度和湿度（即，露点）的变化，通过对数据的记录和分析，从而了解油浸式电力变压器长期充气储存时内部水分含量的变化规律，为油浸式电力变压器充气储存过程中的状态评估以及充气储存工艺和管理的改进提供理论基础。如图1所示，在本实施例中，压力传感器2、温度传感器3和露点传感器4的测试端均位于金属箱1的中下部。将测试端设在金属箱1的中下部，能够得到较均匀的实验样本。在本实施例中，压力传感器2、温度传感器3和露点传感器4均采用螺纹安装在金属箱1上并采用螺纹密封胶进行密封处理。在本实施例中，金属箱1、压力传感器2、温度传感器3、露点传感器4和工控机的具体参数为：金属箱1采用Q235-B钢板焊接而成，钢板厚度2mm，尺寸为1m×0.8m×1m，外壁涂刷防锈漆，实验金属箱1预留各传感器安装螺纹孔（见各传感器螺纹尺寸），预留位置为侧壁中下部。压力传感器2采用OMEGA-PX309压力传感器2，型号PX309-030A5V，量程0~30psi,精度为±0.25%，工作温度:-40～85℃（在我国各个变压器厂所在地区环境温度极端变化区间约在-30～45℃之间），采用1?4-18NPT安装螺纹与实验金属箱1连接。温度传感器3采用OMEGA-RTD传感器，型号为PR-21E-3-100-A-M6-0160-M12-1，测温元件为PT100-A级，测量范围-50℃～150℃，采用M8安装螺纹与实验金属箱1连接。露点传感器4采用芬兰维萨拉DMT143传感器，工作原理为阻容法，测量范围为-80至+20℃，工作压力小于5Mpa，分辨率为0.1℃，典型量程内精度为±2℃，满足模拟实验露点测量使用，采用ISO228-G1/2安装螺纹与实验金属箱1连接。工控机为研华510工控机，CPU为英特尔P43.06，内存为DDR2G，光驱、4串口1并口、硬盘100G、2个前置USB口、配标准键鼠。压力表、温度传感器3、露点传感器4通过各自数据线与工控机串口相连。一种基于上述油浸式电力变压器充气储存模拟实验装置的油浸式电力变压器充气储存模拟实验方法，包括如下步骤：1）将油浸式电力变压器油箱内固体绝缘材料的质量除以油浸式电力变压器油箱容积，然后将比值乘以金属箱1容积得出实验所需固体绝缘材料的质量值，并依据油浸式电力变压器油箱内各个不同类型的固体绝缘材料配比，配置好实验所需的固体绝缘材料，并进行干燥处理；2）将固体绝缘材料放置在金属箱1内部，将金属箱1抽真空后充入出口露点小于-40℃（-45℃）的干燥氮气，保持金属箱1正压（内压力为0.13Mpa）且无泄漏；3）将金属箱1放入高低温实验箱，通过高低温实验箱模拟油浸式电力变压器充气储存时的高温低温循环变化，开启工控机分别（实时地）记录干燥氮气的压力、温度和露点数据；4）通过工控机对数据进行分析，得出实验结论。在步骤1）中，通过精确的计算保证了质量-体积占比以及不同固体绝缘材料的配比上都完全模拟实际的油浸式电力变压器，模拟结果更真实，对固体绝缘材料进行干燥处理，避免固体绝缘材料中的水分对实验产生影响；在步骤2）中，先抽真空再充氮气，防止内部残留空气中的水分对实验的影响；在步骤3）中，高低温实验箱采用高温低温循环变化模式，模拟了长时间充气储存时可能受到的所有温度状况；该方法最大程度的模拟油浸式电力变压器充气储存的真实状态，保证了数据真实、分析可靠，有利于了解油浸式电力变压器长期充气储存时内部水分含量的变化规律，为油浸式电力变压器充气储存过程中的状态评估以及充气储存工艺和管理的改进提供理论基础。油浸式电力变压器充气储存时，随着外界环境温度的变化，油浸式电力变压器内部固体绝缘材料和干燥氮气中的水分会来回迁移，造成干燥氮气中的含水量变化，在极端情况下，可能会发生低温凝露现象，影响变压器绝缘，但是固体绝缘材料中的水分难以直接测定，因此，在步骤4）中，可以通过计算将露点值转换为相对含水量值，即用露点法测定变压器绝缘纸中平均含水量的方法，此方法为现有方法，相关文件（如，DL/T580-2013）已给出标准步骤和公式。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。