考虑长时交直流和正负压强的变压器油纸绝缘测试平台的制作方法

本发明涉及变压器油纸绝缘实验装置，特别是在长时交直流和正负压强以及温度条件下对变压器油纸进行绝缘性能测试的实验装置。

背景技术：

油纸绝缘的实验装置有很多，但往往侧重某一方面，且功能做不到完善。也有综合几个方面的装置，例如：综合热电老化和机械振动的平台。现有测试装置还存在以下难以克服的技术问题：测量局部放电过程的装置不能隔离空气，则无法阻止实验过程中水分侵入，造成实验结果一定程度的偏差。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种能保证在整个实验过程中完全阻止外部水分侵入的考虑长时交直流和正负压强的变压器油纸绝缘测试平台。

本发明的目的是这样实现的：一种考虑长时交直流和正负压强的变压器油纸绝缘测试平台，主油箱底部钢管上设置有充放油阀，主油箱正反面设置有用于观测主油箱内部的透明圆板，主油箱左侧面上沿水平方向设置有用于在直流实验中施加直流电压、交流实验中接地的直流套管，主油箱右侧面上沿水平方向设置有用在交流实验中施加交流电压，直流实验中接地的交流套管，两套管位置错开而非正对，主油箱顶部上方设置有竖向布置的用于控制压强的油枕，油枕结构为：圆筒内设置有用于隔离油与空气、能在圆筒内移动的活塞垫，圆筒中下部设置有用于抽真空的抽气阀，活塞垫在圆筒内移动的最低位置略高于或等于该抽气阀的位置，油枕的圆筒底部经连接管与主油箱连通，连接管中部的法兰可以拆开，进而取下油枕，从管中向主油箱植入加热器；油枕的圆筒顶部钢管上设置有用于协同抽气阀排除油枕活塞垫下部气体、并控制活塞垫上部气压的压力阀，油枕的圆筒顶部还设置有真空表和压力表，油枕侧面或底部设置有采用透明板密封的观察孔。

所述主油箱底部均布设置有同高的三个支柱和一节钢管，其中一个支柱钻盲丝孔，以连接接地螺栓，钢管连接充放油阀。

本发明的又一目的是提供上述测试平台的测试方法。

本发明的又一目的是这样实现的：所述测试平台的变压器油纸绝缘的测试方法，包括以下步骤：

1）放油

放油过程为：将进油管连接于油桶和充放油阀门之间，打开抽气阀和充放油阀，并用容器接住从抽气阀中流出的油，待油箱中油全部流入油桶中，关闭所有阀门；

2）取下主油箱背面透明圆板，将测试用变压器油纸试样、电极连通支撑支架放入油箱内，连好加压线路，装回透明圆板

3）抽真空注油

抽真空注油过程如下：

将真空泵管连接于抽气阀进行抽真空，关闭其余阀门，将进油管连接于油桶和充放油阀之间；待到真空表显示大于设定值时，打开充放油阀；当油枕中有油溢出时，关抽气阀和充放油阀；关闭真空泵，将真空泵管连接至压力阀顶，再次抽真空并打开压力阀和充放油阀；油枕圆筒内液面超过抽气阀之高度后，关闭充放油阀和真空泵，拔除真空泵管，打开压力阀和抽气阀并用容器接住从抽气阀中流出的油，则活塞垫下滑至抽气阀处，油枕内活塞垫下部气体排尽；关闭抽气阀抽真空注油完成；

真空注油后，采用空气压缩机通过压力阀向油枕顶部施加气压，待到压力表显示所需数值时，关闭压力阀；或采用真空泵通过压力阀抽取油枕内气体，待到真空表显示需要的负压时关闭压力阀；

4）直流测试

交流套管接地，通过直流套管对油纸试样施加不同等级的直流电压；

5）交流测试

直流套管接地，通过交流套管对油纸试样施加不同等级的交流电压；

6）交直流测试

交流套管施加不同等级的交流电压，直流套管施加不同等级的直流电压；

7）加热测试

在上述步骤4）、5）或6）的同时，拆开法兰并卸下油枕，从该处向主油箱内植入电加热管，用橡胶垫和空心法兰密封管口，对主油箱内的油进行加热；从而在不同温度以及不同等级直流电压下，或者在不同温度以及不同等级交流电压下，或者在不同温度以及不同等级交直流复合电压条件下，进行油纸试样绝缘性能的测试；

8）不同压强条件下测试

在上述步骤4）、5）或6）的同时，通过油枕内的活塞结构，对主油箱内的油施加压强，从而在不同压强和不同等级直流电压下，或者在不同压强和不同等级交流电压下，或者在不同压强和不同等级交直流复合电压条件下，进行油纸试样绝缘性能的测试。

所述不同压强条件既包含正压条件也包含负压条件；该负压条件在套管竖直放置时不能实现，因为主油箱内负压会导致油中溢出的气泡钻入上述套管中，加电压时形成气体放电。本发明搭建一个油纸绝缘实验综合平台，能模拟多种条件下变压器内油纸绝缘的故障过程，如：过热、过压、老化、压力等。该平台可以在整个实验过程中隔离外部水分而防止其侵入绝缘油，可实现抽真空注油法，可以观测模型故障过程中的局部放电光学过程，做到放电过程的可视化。

此平台既可以长时间进行抽真空条件下的油纸绝缘交直流叠加实验，也可以长时间进行高压强条件下的油纸绝缘交直流叠加实验，还可以长时间进行不同温度条件下的油纸绝缘交直流叠加实验。

本装置没有考虑机械振动，而是在传统热电的基础上加入压强因素，不但可以做正压，还可以做负压实验（套管垂直放置时，负压会导致油中溢出的气泡钻入套管中，加电压时形成气体放电，本装置水平放置套管解决了这个问题）。同时，两端均用高压套管，可以长期施加交直流复合电压。

本平台具有以下特点和优点：

1、套管的使用，能给试样施加较高等级电压；

2、采用透明圆板固定于油箱上，这样可以通过透明板观察模型放电过程；

3、采用活塞结构，结合阀门可以在实验过程中隔离空气，进而阻止水分侵入变压器油，保证长时间实验油纸性能不受水分增加影响；

4、通过活塞结构，可以对油施加压强，从而研究不同压强下油纸的各种电气性能；

5、能实现抽真空注油，相较于顶部注油可以降低油流带电，同时减少注油过程中油和空气的接触，从而减少注油过程中油的吸水量；

6、可以实现两端分别施加交流和直流电，进行交直流复合条件下的油纸绝缘实验；

7、由于套管横置，抽真空时溢出的气泡不会钻入套管内部，因而可以进行负压和真空条件下的实验；

8、研究温度对油纸电气性能及过程量的影响时，可以从法兰处将油枕拆除，通过连接管植入加热装置，如电加热管；

9、充放油阀置于油箱底部，可以将油彻底放完，因而减少了残留油对实验结果的影响。

附图说明

图1是本测试平台的主视图（油枕为立式安装）。

具体实施方式

实施例1

图1示出，一种考虑长时交直流和正负压强的变压器油纸绝缘测试平台，主油箱1底部钢管上设置有充放油阀10，主油箱1正反面设置有用于观测主油箱内部的透明圆板8，主油箱1左侧面上沿水平方向设置有用于在直流实验中施加直流电压、交流实验中接地的直流套管2，主油箱1右侧面上沿水平方向设置有用在交流实验中施加交流电压，直流实验中接地的交流套管9，实验时，整个油箱放在专门的架子上，使套管顶端与地电位保持足够距离。主油箱顶部上方设置有竖向布置的用于控制压强的油枕3，油枕3结构为：圆筒内设置有用于隔离油与空气、能在圆筒内移动的活塞垫6，圆筒中下部设置有用于抽真空的抽气阀4，活塞垫6在圆筒内移动的最低位置（圆筒的该最低位置处有一限位环）略高于或等于该抽气阀4的位置，油枕3的圆筒底部经连接管与主油箱1连通，连接管中部的法兰7可以拆开，进而取下油枕3，从管中向主油箱1植入加热器；油枕3的圆筒顶部钢管上设置有用于协同抽气阀4排除油枕内活塞垫下部气体、并控制活塞垫上部气压的压力阀5，油枕3的圆筒顶部还设置有真空表和压力表，油枕3侧面或底部设置有采用透明板密封的观察孔。所述主油箱1底部均布设置有同高的三个支柱和一节钢管，其中一个支柱钻盲丝孔，以连接接地螺栓，钢管连接充放油阀。

图1中，所有实验模型都放置于主油箱1腔体中。2为直流套管，（交）直流实验中施加直流电压，交流实验中接地。3为油枕，用于控制压强，油枕侧面或底部有透明板密封的观察孔，能看见油是否进入油枕内。油枕顶部置有真空表和压力表，便于读出气体压力。4为抽气阀，从此阀抽真空。5为压力阀，协同4排出油枕活塞垫下部气体，并控制活塞垫上部气压。6为活塞垫，隔离油面与空气。7为法兰置于连接管上，连接管连接主油箱和油枕。8为透明圆板，用于密封油箱表面并观测内部可视现象。9为交流套管，交（直）流实验中施加交流电压，直流实验中接地。10为充放油阀，此阀连接油管，抽真空注油时，油从此处进入，放油时亦从此出。11为支柱，共3个，长度跟与10连接的钢管一致，三个支柱与钢管对称分布，如此，卸下10后箱体可以直接放置在平地上。实验前，先将不带充放油阀10的主油箱吊装到特制支撑架上，使套管与地电位保持足够距离，然后将充放油阀安装于主油箱底部。

所述测试平台的变压器油纸绝缘的测试方法，包括以下步骤：

1放油

放油过程为：将进油管连接于油桶和充放油阀门10之间，打开抽气阀4和充放油阀10，并用容器接住从抽气阀4中流出的油，待油箱中油全部流入油桶中，关闭所有阀门；

2取下主油箱1背面透明圆板8，将测试用变压器油纸试样、电极连通支撑支架放入油箱内，连好加压线路，装回透明圆板8。

3抽真空注油

抽真空注油过程如下：

将真空泵管连接于抽气阀4进行抽真空，关闭其余阀门，将进油管连接于油桶和充放油阀10之间；待到真空表显示大于设定值时，打开充放油阀10；当油枕3中有油溢出时，关抽气阀4和充放油阀10；关闭真空泵，将真空泵管连接至压力阀5顶，再次抽真空并打开压力阀5和充放油阀10；油枕3圆筒内液面超过抽气阀5之高度后，关闭充放油阀10和真空泵，拔除真空泵管，打开压力阀5和抽气阀4并用容器接住从抽气阀4中流出的油，则活塞垫6下滑至抽气阀4处，油枕3内活塞垫6下部气体排尽；关闭抽气阀4抽真空注油完成；

真空注油后，采用空气压缩机通过压力阀5向油枕3顶部施加气压，待到压力表显示所需数值时，关闭压力阀5；或采用真空泵通过压力阀抽取油枕3内气体，待到真空表显示所需的负压时关闭压力阀；

4直流测试

交流套管9接地，通过直流套管2对油纸试样施加不同等级的直流电压；

5交流测试

直流套管2接地，通过交流套管9对油纸试样施加不同等级的交流电压；

6交直流测试

交流套管施加不同等级的交流电压，直流套管施加不同等级的直流电压；7加热测试

7加热测试

在上述步骤4、5或6的同时，拆开法兰7并卸下油枕3，从该处向主油箱1内植入电加热管，用橡胶垫和空心法兰密封管口，对主油箱1内的油进行加热；从而在不同温度以及不同等级直流电压下，或者在不同温度以及不同等级交流电压下，或者在不同温度以及不同等级交直流复合电压条件下，进行油纸试样绝缘性能的测试；

8不同压强条件下测试

在上述步骤4、5或6的同时，通过油枕3内的活塞结构，对主油箱1内的油施加压强，从而在不同压强和不同等级直流电压下，或者在不同压强和不同等级交流电压下，或者在不同压强和不同等级交直流复合电压条件下，进行油纸试样绝缘性能的测试。

不同压强条件既包含正压条件也包含负压条件；该负压条件在套管竖直放置时不能实现，因为主油箱内负压会导致油中溢出的气泡钻入上述套管中，加电压时形成气体放电。