分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置及方法

本发明涉及电力设备故障诊断，尤其是一种分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置及方法。

背景技术：

1、高压电气设备的健康稳定工作是电力系统可靠运行的根本保障，设备在长期运行中受到电、热和机械应力等的相互作用可能引发绝缘劣化，并产生局部放电。局部放电是电气设备内部最常见的绝缘问题之一，严重影响着设备的安全稳定运行。电抗器内部铁磁性材料的磁致伸缩以及不同介质交界面的麦克斯韦力会使电抗器铁心发生机械振动，振动导致电气设备零部件松动脱落，在高电位的铁心和零电位的油箱之间形成悬浮电极。同时，振动又会对悬浮放电的放电规律产生影响。因此，深入研究机械振动对悬浮放电特性的影响规律，对明确服役条件下电气设备的故障演化机制，保证设备的安全运行具有重要意义。

2、目前，还没有专门针对机械振动对悬浮放电影响的分析设备，这方面的检测分析精度较差，无法准确分析机械振动对油纸绝缘中悬浮放电的影响。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置及方法，能够解决现有技术的不足，可以准确检测并分析机械振动对悬浮放电的影响。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，包括电源单元、模型单元和测量单元，电源单元向模型单元提供电能，模型单元进行振动模拟，测量单元采集模型单元发出的局部放电信号；所述模型单元包括外壳，外壳内安装有测试腔室和激振器，测试腔室顶部通过上支架安装有高压电极，测试腔室底部通过下支架安装有接地电极，激振器通过绝缘杆连接有悬浮电极，悬浮电极位于高压电极和接地电极之间，上支架上安装有传感器，传感器位于高压电极外侧，传感器与测量单元连接。

4、作为优选，所述高压电极和接地电极的直径为10cm，厚度为1cm，悬浮电极是边长为1cm的立方体，悬浮电极上表面与高压电极底面的距离为1mm。

5、作为优选，所述高压电极和接地电极的边缘进行倒角处理。

6、作为优选，所述悬浮电极与高压电极之间设置有金属网，金属网套接在绝缘杆外侧。

7、作为优选，所述测试腔室顶部安装有金属弹片，金属弹片的两端与测试腔室固定，金属弹片的中间部位与测试腔室之间安装有橡胶套，绝缘杆竖直穿过金属弹片和橡胶套，金属弹片对称设置有两个通孔，测试腔室顶部设置有与通孔一一对应的螺纹孔，螺栓穿过通孔后与螺纹孔连接，螺栓与金属弹片之间压接有压片。

8、一种上述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置的分析方法，包括以下步骤：

9、a、试验电压幅值依次为1kv、2kv、3kv、4kv、5kv，试验电压与振动相位差为0°，激振器振幅为1mm，振动频率为100hz，每次试验的升压时间间隔为30s，直至测量到的局部放电电荷量达到100pc，则认为开始发生局部放电，记录此时电压值为起始放电电压并保持电压恒定，记录180s内放电信号的二维φ-q散点图；

10、b、试验电压幅值为2kv，激振器振幅为1mm，振动频率为100hz，试验电压与振动之间相位差从0°开始逐渐增加至90°，每此增加5°，每次试验的升压时间间隔为30s，直至测量到的局部放电电荷量达到100pc，则认为开始发生局部放电，记录此时电压值为起始放电电压并保持电压恒定，记录180s内放电信号的二维φ-q散点图；

11、c、激振器振动幅值依次为0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm，试验电压幅值为2kv、试验电压与振动相位差为0°，振动频率为100hz，每次试验的升压时间间隔为30s，直至测量到的局部放电电荷量达到100pc，则认为开始发生局部放电，记录此时电压值为起始放电电压并保持电压恒定，记录180s内放电信号的二维φ-q散点图；

12、d、激振器振动频率依次为100hz、150hz、200hz、250hz、300hz，试验电压幅值为2kv、试验电压与振动相位差为0°，振幅为1mm，每次试验的升压时间间隔为30s，直至测量到的局部放电电荷量达到100pc，则认为开始发生局部放电，记录此时电压值为起始放电电压并保持电压恒定，记录180s内放电信号的二维φ-q散点图。

13、采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过不同外施电压幅值、电压与振动相位差、振动幅值和振动频率下的悬浮放电特性测试，获取起始放电过程中的悬浮电极局部放电信号及不同条件下悬浮放电发展特性的区别，从而得出单因素作用、多因素耦合作用对油纸绝缘中悬浮电极局部放电影响的规律。试验设备抗干扰能力强、精度高，从而保证了试验结果的准确性。

技术特征：

1.一种分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，其特征在于：包括电源单元、模型单元和测量单元，电源单元向模型单元提供电能，模型单元进行振动模拟，测量单元采集模型单元发出的局部放电信号；所述模型单元包括外壳(1)，外壳(1)内安装有测试腔室(2)和激振器(3)，测试腔室(2)顶部通过上支架(4)安装有高压电极(5)，测试腔室(2)底部通过下支架(6)安装有接地电极(7)，激振器(3)通过绝缘杆(9)连接有悬浮电极(8)，悬浮电极(8)位于高压电极(5)和接地电极(7)之间，上支架(4)上安装有传感器(10)，传感器(10)位于高压电极(5)外侧，传感器(10)与测量单元连接。

2.根据权利要求1所述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，其特征在于：所述高压电极(5)和接地电极(7)的直径为10cm，厚度为1cm，悬浮电极(8)是边长为1cm的立方体，悬浮电极(8)上表面与高压电极(5)底面的距离为1mm。

3.根据权利要求2所述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，其特征在于：所述高压电极(5)和接地电极(7)的边缘进行倒角处理。

4.根据权利要求3所述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，其特征在于：所述悬浮电极(8)与高压电极(5)之间设置有金属网(11)，金属网(11)套接在绝缘杆(9)外侧。

5.根据权利要求4所述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，其特征在于：所述测试腔室(2)顶部安装有金属弹片(12)，金属弹片(12)的两端与测试腔室(2)固定，金属弹片(12)的中间部位与测试腔室(2)之间安装有橡胶套(13)，绝缘杆(9)竖直穿过金属弹片(12)和橡胶套(13)，金属弹片(12)对称设置有两个通孔(14)，测试腔室(2)顶部设置有与通孔(14)一一对应的螺纹孔(15)，螺栓(16)穿过通孔(14)后与螺纹孔(15)连接，螺栓(16)与金属弹片(12)之间压接有压片(17)。

6.一种权利要求1-5任意一项所述的分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种分析油纸绝缘中振动悬浮电极局部放电的装置，包括电源单元、模型单元和测量单元，电源单元向模型单元提供电能，模型单元进行振动模拟，测量单元采集模型单元发出的局部放电信号；所述模型单元包括外壳，外壳内安装有测试腔室和激振器，测试腔室顶部通过上支架安装有高压电极，测试腔室底部通过下支架安装有接地电极，激振器通过绝缘杆连接有悬浮电极，悬浮电极位于高压电极和接地电极之间，上支架上安装有传感器，传感器位于高压电极外侧，传感器与测量单元连接。本发明能够改进现有技术的不足，可以准确检测并分析机械振动对悬浮放电的影响。

技术研发人员：沙叶楠,郭佳熠,刘云鹏,秦岭,赵涛,朱凯壮,陈宝龙,李霄鹏,赵静云
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15