本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种热老化试验装置及热老化试验方法。
背景技术：
聚合物绝缘材料广泛应用于各种电力设备，比如电力电缆，变压器，绝缘子等。结晶聚合物绝缘材料的在长期使用中，受到电、热，力等因素，内部微观会不断被破坏，即绝缘材料老化，绝缘性能下降。一般情况下，结晶聚合物运行状况都不是恒定不变的，都是随着设备运行负荷的变化而变化。传统的老化试验大多都是人为设定老化条件，不符合结晶聚合物绝缘材料的实际运行状况，因此大量研究成果也证明传统的老化试验数据应用价值不高，无法有效应用于实际运行后绝缘材料老化特性的判断。
技术实现要素：
基于此，本发明在于克服现有技术老化试验数据应用价值不高，无法有效应用于实际运行后绝缘材料老化特性的判断的缺陷，提供一种热老化试验装置及热老化试验方法。
其技术方案如下：
一种热老化试验装置，包括：具有容纳腔的导热壳体，设于所述导热壳体内部的散热元件，设于所述导热壳体外部的加热元件，以及与所述加热元件连接的控制器。
本技术方案通过在所述导热壳体的内部设置散热元件，并通过加热元件加热后热传导的作用，对置于容纳腔中的试验样品进行热老化试验，在具体实现过程中，可以模拟试验样品实际运行过程中的热老化。具体地，通过散热元件的设置来模拟试验样品在实际运行工况中的热交换，即模拟试验样品在实际运行中热量与外界对流来达到契合实际运行状况，使得试验数据更具有实际应用价值，并有效应用于试验样品象实际运行后的老化特性的判断。
进一步地，所述散热元件的数量为至少两个。
进一步地，所述散热元件为散热片，且至少两片所述散热片具有至少两种不同的尺寸。
进一步地，所述加热元件为至少两片电加热片，至少两片所述电加热片均匀分布于所述导热壳体的外壁。
进一步地，所述导热壳体与接地线连接。
进一步地，还包括设于所述导热壳体的容纳腔内的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述控制器连接。
进一步地，所述导热壳体为封闭的金属壳体。
进一步地，还包括设于所述导热壳体的容纳腔内的第二温度传感器和设于所述导热壳体外部的温度显示器，所述温度显示器与所述第二温度传感器连接。
进一步地，还包括设于所述导热壳体以及所述加热元件外部的保护壳，所述保护壳与接地线连接。
本技术方案还提供一种热老化试验方法，包括如下步骤：
在试验样品在运行中实际温度和外界温度存在差值的情况下，确定试验样品实际运行中的升温曲线和降温曲线；
在导热壳体的容纳腔内设置散热元件，并确定散热元件的数量和尺寸，使得所述容纳腔内的实际温度和外界温度存在差值的情况下，所述容纳腔内的升温曲线和降温曲线与试验样品实际运行中的升温曲线和降温曲线一致；
根据试验样品在实际运行中不同负荷运行时试验样品的温度，确定试验温度；
将试验样品置入所述容纳腔内，设定试验温度，并通过加热元件对所述导热壳体加热，使所述容纳腔内的温度与所述试验温度一致；
根据试验需求，通过控制器控制加热元件的通断，进行周期性老化试验。
本技术方案通过在导热壳体内壁设置不同数量和/或不同尺寸的散热元件来模拟试验样品在实际运行中热量与外界对流的情况，并设定试验温度周期性模拟试验样品的实际运行环境，判断试验样品的老化特性。通过周期性取样对试验样品进行性能测试，建立性能参数变化与老化时间和温度的关系，得到具有实际指导意义的试验数据。
附图说明
图1为本发明的实施例所述的热老化试验装置的结构示意图。
附图标记说明：
10、导热壳体；11、容纳腔；20、散热元件；30、加热元件；40、控制器；50、第一温度传感器；60、第二温度传感器；70、温度显示器；80、保护壳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
如图1所示的一种热老化试验装置，包括：具有容纳腔11的导热壳体10，设于所述导热壳体10内部的散热元件20，设于所述导热壳体10外部的加热元件30，以及与所述加热元件30连接的控制器40。
本实施方式通过在所述导热壳体10的内部设置散热元件20，并通过加热元件30加热后所述导热壳体10的热传导作用，对置于容纳腔11中的试验样品进行热老化试验，在具体实现过程中，可以模拟试验样品实际运行过程中的热老化。具体地，通过散热元件20的设置来模拟试验样品在实际运行工况中的热交换，即模拟试验样品在实际运行中热量与外界对流来达到契合实际运行状况，使得试验数据更具有实际应用价值，并有效应用于试验样品实际运行后的老化特性的判断。另外，所述导热壳体10的设置不仅可对加热元件30的热量进行热传导，还可将加热元件30与所述散热元件20隔离，从而避免加热元件30温度过高超过散热元件20的熔点而导致散热元件20的熔化的现象。本实施方式的试验样品即为需要检测的聚合物绝缘材料。
本实施方式所述散热元件20的数量为至少两个。由于本实施方式的热老化试验装置需要对不同的试验样品进行试验，故而设置于所述导热壳体11内的散热元件20的数量可根据试验样品的不同而分别设置，使得所述散热元件20能够模拟试验样品在实际运行中的热交换程度。
为了方便散热元件20的设置，所述散热元件20设置为至少两片散热片，通过将散热片贴附于所述导热壳体10的内壁实现换热效果，并且，当散热片数量较多时，可一圈一圈层叠设置。
另外，且至少两片所述散热片具有至少两种不同的尺寸，即散热片的长度、宽度和/或厚度的尺寸多样，可根据具体需要选择，使得所述散热片的热交换模拟精度更高。
同理，为了方便加热元件30的设置，所述加热元件30为电加热片，通过将电加热片贴附于所述导热壳体10的外壁实现加热效果，并通过导热壳体10的热传导作用将热量传递至容纳腔11内。至少两片所述电加热片均匀分布于所述导热壳体10的外壁。由于金属导热性较好，从而本实施方式的导热壳体10为封闭的金属壳体，封闭的壳体有助于模拟换热，避免过多外界因素的干扰。且本实施方式的导热壳体10为封闭的六面体，所述电加热片的数量为六片，六片所述电加热片均匀设置于导热壳体10的每个面的中心位置，保证试验样品受热均匀。
所述导热壳体10与接地线连接，防止导热壳体10带电危及人身和设备安全。
本实施方式还包括设于所述导热壳体10的容纳腔11内的第一温度传感器50，所述第一温度传感器50与所述控制器40连接，所述第一温度传感器50用于测量所述容纳腔11内的温度，并反馈至控制器40，从而控制器40根据反馈的温度数据控制加热元件30的通断，保证容纳腔11内的温度与设定的试验温度一致。
进一步地，本实施方式还包括设于所述导热壳体10的容纳腔11内的第二温度传感器60和设于所述导热壳体10外部的温度显示器70，所述温度显示器70与所述第二温度传感器60连接。所述温度显示器70保证试验人员可实时获知容纳腔11内部的温度，与第一温度传感器50和控制器40共同配合，保证试验温度的准确性。且本实施方式将第一温度传感器50和第二温度传感器60的位置设置于容纳腔11内不同位置，从而第一温度传感器50和第二温度传感器60测得的温度为容纳腔11中不同位置的温度，通过两个温度传感器共同监测温度，可判断部分加热元件30是否故障，或判断某个温度传感器是否故障。
进一步地，还包括设于所述导热壳体10以及所述加热元件30外部的保护壳80，本实施方式所述的保护壳80为金属保护壳，且所述保护壳80与接地线连接。考虑到后续进行电热联合老化，当试验中添加电老化装置后，本实施方式的保护壳80与接地线共同配合，起到保护热老化试验装置的作用。
本实施方式还提供一种热老化试验方法，包括如下步骤：
在试验样品在运行中实际温度和外界温度存在差值的情况下，确定试验样品实际运行中的升温曲线和降温曲线；确定试验样品所在的设备和装置运行时所处的实际温度和外界环境温度的差值，比如电缆实际运行过程中，环境温度和电缆绝缘内部温度的升高和下降的过程，从而为后续散热元件20的选择提供依据。
在导热壳体10的容纳腔11内设置散热元件20，并确定散热元件20的数量和尺寸，使得所述容纳腔11内的实际温度和外界温度存在差值的情况下，所述容纳腔11内的升温曲线和降温曲线与试验样品实际运行中的升温曲线和降温曲线一致，从而保证设置容纳腔11中的升温曲线和降温曲线与试验样品的实际运行状况一致，即使得试验样品的热老化过程中的温度变化过程与其实际运行时的状况相同或者接近。
根据试验样品在实际运行中不同负荷运行时试验样品的温度，确定试验温度；由于试验样品在不同温度值和温度变化速率情况下，老化机理和内部结晶结构都不相同，因此所述试验温度的数值及温度变化速率的选择都需尽可能地符合试验样品的实际状况。在实际运行中不同负荷运行时试验样品的温度包括低温值、高温值和额定温度；其中所述低温值为设备低负荷运行时试验样品的温度，低温值低于此试验样品所在设备长期运行的最高温度；所述高温值为设备高负荷或过负荷运行时试验样品的温度，高温值超过设备长期运行的温度；所述额定温度为设备在额定负荷运行时的温度，即设备长期运行的温度。
将试验样品置入所述容纳腔11内，设定试验温度，并通过加热元件30对所述导热壳体10加热，使所述容纳腔11内的温度与所述试验温度一致，且保证容纳腔的温度变化速率与试验样品实际运行中的温度变化速率一致；
根据试验需求，通过控制器40控制加热元件30的通断，进行周期性老化试验。可在控制器40上设置时间控制按钮，对试验样品进行周期性的热老化试验来模拟试验样品实际运行过程中负荷高峰和负荷低谷的温度差异。
对试验样品进行热老化一段时间后，取出试验样品进行各项性能参数策行，参数的变化最终反映试验样品的老化。整个热老化研究阶段即周期性地取样对试验样品进行性能测试，建立性能参数变化与老化时间和温度的关系。
本技术方案通过在导热壳体10内壁设置不同数量和/或不同尺寸的散热元件20来模拟试验样品在实际运行中热量与外界对流的情况，并设定试验温度周期性模拟试验样品的实际运行环境，判断试验样品的老化特性。通过周期性取样对试验样品进行性能测试，建立性能参数变化与老化时间和温度的关系，得到具有实际指导意义的试验数据。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。