一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置的制作方法

本发明涉及高电压实验技术领域，尤其涉及一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置。

背景技术：

中性母线冲击电容器在交直流系统运行中有着十分重要的作用。随着我国特高压交直流输电工程的快速发展，由冲击电容器故障引发的换流站事故时有发生。故障通常是由于冲击电容器同时承受交直流电压和运行高温的作用，使绝缘性能严重下降。当遭受操作冲击电压后内部发生大量局部放电甚至是不可恢复的击穿，同时也积累大量的热量使冲击电容器壳体鼓胀破裂，喷溅绝缘油污染附近其他电力设备，对站内工作人员安全有较大的威胁。而冲击电容器的绝缘结构一般为油浸渍聚丙烯薄膜。因此，研究油浸渍聚丙烯薄膜的电热联合老化特性是确保交直流输电系统安全运行的重要环节。

目前应用于研究聚丙烯薄膜电热联合老化特性的实验装置，有的是采用大尺寸的金属膜贴合在大尺寸的薄膜试样两侧，再用聚酯纤维板进行固定，在氮气环境下进行老化试验。虽然扩充了了样本的数量，但并未模拟冲击电容器用聚丙烯薄膜的实际油浸渍运行环境。有的是采用尺寸较小的不锈钢或有机玻璃罐体，两端分别安装有材质为铁或是铜的电极，内部注满绝缘油，放置在高温烘箱中进行加热，但单个罐体通常仅供单个试样进行老化实验。受限于高温烘箱内部的容积，必须采用多个烘箱同时进行老化试验。有的是采用尺寸较大的有机玻璃罐体，两侧成圆环布置数个电极，形成数对高压电极。这种布置方式更适用于试验中途不开启罐体的情况，为使老化过程中聚丙烯薄膜不击穿，电极所加电压较小，相应的加热温度也不高。而对冲击电容器用聚丙烯薄膜的交直流电热联合老化试验，需要在较高交直流电压和温度下进行，因此上述实验装置的设计不能满足实验的具体需求。此外，目前的试验装置一般采用电容器绝缘油直接注入罐体进行加热的方式，并未考虑冲击电容器绝缘油(即电容器浸渍油，例如苄基甲苯)试验过程中受热后散发的气味对环境和人体的影响。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置，解决了现有技术中应用于研究聚丙烯薄膜电热联合老化特性的装置不能满足实验要求的问题。

本申请实施例提供一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置，包括：不锈钢盖、不锈钢罐体、第一高压套管、第二高压套管、电热带；

所述不锈钢罐体与所述不锈钢盖通过螺栓连接固定；

所述电热带安装于所述不锈钢罐体的外部罐壁上，所述电热带用于对所述不锈钢罐体进行加热；

所述第一高压套管、所述第二高压套管分别位于所述不锈钢盖的两侧，所述第一高压套管用于接入高压导线，所述第二高压套管用于接入地线；

所述不锈钢罐体的内部设置有高压油杯，所述高压油杯的内部注有电容器绝缘油，冲击电容器用聚丙烯薄膜浸没在所述电容器绝缘油中；所述不锈钢罐体的内部注有导热油，所述高压油杯浸于所述导热油中，所述导热油的深度小于所述高压油杯的杯身高度；所述高压油杯的两侧分别通过导线引出至所述第一高压套管、所述第二高压套管。

优选的，所述适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置还包括：热电偶、连接孔；所述热电偶用于监测所述导热油的温度；所述连接孔用于供所述热电偶与外部温控器进行连接。

优选的，所述适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置还包括：连接端；所述连接端用于供所述电热带与外部温控器、外部电源进行连接。

优选的，所述适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置还包括：钢环；所述钢环用于连接所述电热带的首尾。

优选的，所述高压油杯包括瓷质高压油杯杯体、第一黄铜电极、第二黄铜电极；所述冲击电容器用聚丙烯薄膜位于所述第一黄铜电极和所述第二黄铜电极之间。

优选的，所述不锈钢盖包括平板不锈钢盖、开孔不锈钢片、不锈钢法兰、高压引入孔、不锈钢管、第一固定孔；所述开孔不锈钢片、所述不锈钢法兰、所述高压引入孔、所述不锈钢管、所述第一固定孔均位于所述平板不锈钢盖上。

优选的，所述不锈钢罐体包括螺栓固定面，所述螺栓固定面设置有第二固定孔，所述螺栓固定面的上方装有密封橡胶。

优选的，所述第一高压套管的端口内部、所述第二高压套管的端口内部均填充有聚氨酯泡沫。

优选的，所述适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置还包括：釉膜电阻、采样电阻、巡检仪；所述高压油杯串联釉膜电阻、采样电阻后接地；所述巡检仪用于监测所述采样电阻上的电压。

优选的，所述适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置还包括：交流电源、直流高压发生器、分压器；所述交流电源经所述直流高压发生器后产生高压，产生的高压经所述分压器后接入多个并联的所述高压油杯中。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，不锈钢罐体与不锈钢盖通过螺栓连接固定，不锈钢罐体的内部设置有高压油杯，高压油杯的内部注有电容器绝缘油，冲击电容器用聚丙烯薄膜浸没在电容器绝缘油中，不锈钢罐体的内部注有导热油，高压油杯浸于导热油中，且导热油的深度小于高压油杯的杯身高度，高压油杯的两侧分别通过导线引出至第一高压套管、第二高压套管，位于不锈钢盖的两侧的第一高压套管、第二高压套管分别接入高压导线和地线，电热带安装于不锈钢罐体的外部罐壁上，实现对罐体内部导热油及电容器绝缘油的加热。上述装置可用于实现冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化试验。不锈钢罐体内可设置多个高压油杯，可以同时供多个实验样本进行交直流电热联合老化试验。采用老化材料浸渍层与主体导热层分离的结构，控制了试验过程中电容器绝缘油的容积，减小了实验过程中电容器绝缘油刺激性气味的散发和对环境及人体的影响。采用高压套管与高压油杯的配合，便于对绝缘浸渍介质进行交直流电热联合老化实验。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置的外部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置中不锈钢盖的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置中螺栓固定面的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置中高压油杯的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置的接线图。

其中，1-第一高压套管、2-不锈钢盖、3-螺栓固定面、4-不锈钢罐体、5-不锈钢底盘、6-第二高压套管、7-电热带、8-连接孔、9-钢环、10-连接端；

11-电容器绝缘油、12-高压油杯、13-导热油；

21-平板不锈钢盖、22-开孔不锈钢片、23-不锈钢法兰、24-高压引入孔、25-不锈钢管、26-第一固定孔；

31-密封橡胶32-第二固定孔；

121-瓷质高压油杯杯体、122-第一黄铜电极、123-第二黄铜电极。

具体实施方式

本实施例提供了一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置，主要包括：不锈钢盖、不锈钢罐体、第一高压套管、第二高压套管、电热带。

其中，所述不锈钢罐体与所述不锈钢盖通过螺栓连接固定；所述电热带安装于所述不锈钢罐体的外部罐壁上，所述电热带用于对所述不锈钢罐体进行加热；所述第一高压套管、所述第二高压套管分别位于所述不锈钢盖的两侧，所述第一高压套管用于接入高压导线，所述第二高压套管用于接入地线；所述不锈钢罐体的内部设置有高压油杯，所述高压油杯的内部注有电容器绝缘油，冲击电容器用聚丙烯薄膜浸没在所述电容器绝缘油中；所述不锈钢罐体的内部注有导热油，所述高压油杯浸于所述导热油中，所述导热油的深度小于所述高压油杯的杯身高度；所述高压油杯的两侧分别通过导线引出至所述第一高压套管、所述第二高压套管。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明提出了一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的交直流电热联合老化装置，包括：不锈钢罐体4，所述不锈钢罐体4有向外部延展的螺栓固定面3，所述不锈钢罐体4的侧面靠近底部处装有供热电偶连接外部的连接孔8，所述不锈钢罐体4的底部安装有不锈钢底盘5，所述不锈钢罐体的外部下方紧贴罐壁安装有陶瓷材质包裹电热丝的电热带7，所述电热带7的首尾以钢环9连接固定，所述电热带7与外部温控器及电源通过连接端10连接，所述不锈钢罐体4与不锈钢盖2通过螺栓固定；所述不锈钢盖2的两侧装有第一高压套管1和第二高压套管6，分别用于接入高压导线和地线。

实验主体装置即不锈钢罐体4的长度为0.95m，宽为0.36m，高为0.42m，两侧的圆弧部分直径为0.36m，不锈钢罐体4的壁厚为2mm，实现对导热油的装载。所述不锈钢底盘5的长度为1.01m，宽为0.41m，厚度为2mm。

所述第一高压套管1和所述第二高压套管6适用于35kv及以下的电压等级，高压套管的两个端口内部均填充聚氨酯泡沫，以便阻隔内部浸渍油(即电容器绝缘油)刺激性气味的散发。

所述不锈钢罐体4的所述螺栓固定面3与所述不锈钢盖2的交界边以螺栓连接固定，中间固定有一圈硬质橡胶垫圈密封，既能保持整体结构的稳定，又能有效阻隔内部浸渍油刺激性气味的散发，减少对环境和人体的危害。

所述电热带7采用材质为陶瓷的带孔块状拼接而成，块状陶瓷内部以电热丝串联并均匀分布。所述电热带7的首尾以钢环9连接固定，所述电热带7与外部温控器、外部电源通过所述连接端10连接，实现对罐体内部导热油及浸渍油的加热。所述电热带7的加热功率依据试验所需温度及温度精度决定，范围为10千瓦至20千瓦。针对冲击电容器浸渍油的加热温度应该限制在130℃以内，油温范围为室温至130℃。

如图1、图2所示，所述不锈钢罐体4内部装有高压油杯12，所述高压油杯12浸没在液面略低于所述高压油杯12顶面的导热油13(例如，二甲基硅油)中，所述高压油杯12的内部注满电容器绝缘油11，以实现老化材料浸渍层与主体导热层的分离。

例如，所述不锈钢罐体4的内部装有8个所述高压油杯12，所述高压油杯12的中心线相邻距离为11cm，并排安装在所述不锈钢罐体4底面中心线上。所述不锈钢罐体4内部用于导热的所述导热油13(例如，二甲基硅油)深度应略小于所述高压油杯12的杯身高度。以所述高压油杯12的杯身高度为97mm为例，所述导热油13的深度可设置为小于90mm。

浸入所述导热油13中的所述高压油杯12的内部注满电容器绝缘油11，所述高压油杯12的一对电极之间夹入冲击电容器用聚丙烯薄膜，使所述冲击电容器用聚丙烯薄膜浸没在所述电容器绝缘油11中。

多个所述高压油杯12以并联形式排列，每个所述高压油杯12的一侧用导线引出至所述第一高压套管1，然后连接外部高压端；每个所述高压油杯12的另一侧用导线引出至所述第二高压套管6，然后连接外部接地或其他检测装置后接地。

如图1、图3所示，所述不锈钢盖2包括平板不锈钢盖21，一对开孔不锈钢片22，不锈钢法兰23，高压引入孔24，一对对称安装的不锈钢管25，固定孔26。当需要开合时可使用所述开孔不锈钢片22以移动所述不锈钢盖2。

如图1、图4所示，所述螺栓固定面3的上方装有一圈硬质的密封橡胶31，所述螺栓固定面3开有第二固定孔32，实现了所述不锈钢盖2与所述不锈钢罐体4之间的固定与密闭。装置加热时使用螺栓固定，使所述不锈钢盖2与所述不锈钢罐体4之间具有良好的固定与密闭。

如图2、图5所示，所述高压油杯12包括瓷质高压油杯杯体121、分别与所述瓷质高压油杯杯体121相连接的第一黄铜电极122、第二黄铜电极123，黄铜电极用以对油杯内电极之间施加电压。其中，所述第一黄铜电极122、所述第二黄铜电极123中至少有一个黄铜电极是可动的，通过可动电极来固定薄膜。即，可以采用一个固定黄铜电极，一个可动黄铜电极，或者采用两个可动黄铜电极。针对冲击电容器用聚丙烯薄膜，单层薄膜施加交流电压范围为0kv～12kv，单层薄膜施加直流电压范围为0kv～20kv。

如图6所示，实验主体装置由交流电源经直流高压发生器产生高压，经分压器接入罐体中8个并联的高压油杯(y1，y2，...y8)，每个高压油杯串联釉膜电阻和采样电阻接地。8通道巡检仪监测采样电阻上的电压，以得知当电容器膜样的击穿情况，便于及时更换膜样。外部温控器连接热电偶以监测罐体内部温度，并根据检测的温度调节电热带温度，实现罐体内部温度恒定。

所述实验主体装置的内部满足高压电极的电气安全净距离以及不锈钢罐体左右两端高压引入装置之间的电气安全净距离。

上述装置工作方式主要包括：首先将冲击电容器用聚丙烯薄膜置于高压油杯的两电极之间，并通过电热带对罐体内部的导热油进行加热，间接对电容器绝缘油进行加热，通常可以默认电容器绝缘油与导热油的油温相同，通过热电偶进行温度测量，进行温度的精确控制，然后通过高压引入装置对电极施加电压，实现电容器膜的电热联合老化。当电容器膜发生击穿，通过巡检仪监测采样电阻上的电压。

本发明实施例提供的一种适用于冲击电容器用聚丙烯薄膜的电热联合老化装置至少包括如下技术效果：

(1)装置的主体结构采用了大尺寸不锈钢罐体，可以同时供多个实验样本进行交直流电热联合老化试验。

(2)装置采用老化材料浸渍层与主体导热层分离的结构，控制了试验过程中浸渍油的容积，减小了实验过程中浸渍油刺激性气味的散发和对环境及人体的影响。

(3)装置下侧设置了供热电偶与外部温控器连接的孔，便于准确检测罐体内底部的导热油的油温及电容器绝缘油(即浸渍油)的油温。

(4)装置采用高压套管与高压油杯的配合，便于对绝缘浸渍介质进行交直流电热联合老化实验。

(5)当电容器膜发生击穿，通过巡检仪监测采样电阻上的电压，以便于及时更换电容器膜样。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。