一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法

本发明涉及一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法，用于监测绝缘油击穿放电过程中气体生成速率随温度改变的变化规律，属于变压器故障监测。

背景技术：

1、油浸式电力变压器普遍采用油纸复合绝缘结构，由于生产或运行过程中各种因素的影响，变压器可能存在一些绝缘缺陷，导致该处局部场强过高引起局部放电，当电场强度达到一定程度时，会出现火花放电，进而导致绝缘劣化甚至失效。现有关于酯类绝缘油的研究主要集中在不同放电类型下油中溶解气体的差异，而对于放电过程中电学特征参量的分析较少，其难以与放电发展过程中特征参量和放电故障严重程度建立对应的关系；并且对不同酯类绝缘油之间的放电特性及产气差异并未做较多的研究和阐释。

2、公开号为cn 116298732a的专利《一种变压器绝缘油中气体放电试验装置》其包括试验箱，所述试验箱内设置绝缘油，试验箱内部设置模拟发热部件和模拟放电部件，模拟放电部件位于所述模拟发热部件上部，试验箱外侧设置绝缘油过滤部件、气体注入部件和声学成像监测部件；模拟放电部件包括平行竖置的接地电极板和高压电极板，与高压电极板连接的距离调节机构；声学成像监测部件位于所述模拟放电部件上方。能够准确、全面地对变压器绝缘油内气体的放电特性进行模拟试验。但该专利没有涉及温度控制系统与气体收集装置，无法通过实验得出油中击穿放电过程温度与气体生成量之间的关联性,且没有对集气袋装置体积的限定。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法。

2、本发明的一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法，其处理流程如下：

3、测试击穿放电绝缘油介质温度与气体生成速率关联性的实验系统，其特征在于，包括有：电源、变压器、保护电阻、分压器、击穿实验油箱、油温控制模块与观测设备。

4、优选地，所述实验油箱设计为圆柱体，材料选用有机玻璃，可以满足反应缸体的绝缘及密封性要求，且有机玻璃承压强度较大，能够满足实验的安全性要求；外部以铝材作为支撑构架，实验油箱外装设有集气袋，便于收集放电过程中生成的气体；

5、所述油温控制模块分为加热装置及降温装置，加温装置包括加热电阻、继电器、温控仪，当绝缘油温度低于设定温度时，温控仪通过继电器导通加热电阻对绝缘油进行加热；降温装置通过制冷片实现，当绝缘油温度高于设定温度时，温控仪控制加热装置停止工作，再导通制冷片使其工作，直到油温降低到指定温度；

6、所述观测设备包括温度传感器及示波器，所述温度传感器采用热电偶测温，用于监测击穿实验油箱内绝缘油温度，示波器用于记录实验过程中各电量变化情况；

7、一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的实验方法，其特点是，包括以下步骤：

8、s1：根据实验需求，确定各设备初始参数，在实验室环境下组装实验平台，对绝缘油和绝缘纸板进行预处理，以去除其中的水分和空气；

9、s2：进行预实验，测试温度控制模块功能及装置密封性情况，检查连线及接地保护装置，根据设定实验参数调整针板电极位置，安装试验电极和绝缘纸板后密封试验罐体，抽真空进行注油后静置30min，以消除注入过程中所生成的少量气体并最大程度地减小误差；

10、s3：通过气相色谱分析仪对预处理后的绝缘油进行检测分析，将其记录为背景含气量，仅分析溶解气体含量的增量。

11、s4：进行击穿放电实验，放电完成后采用玻璃注射器从试验罐体的三通阀处取出试验油样，每次采集三组油样，并保存集气袋内气体，放电实验后利用接地棒吸收各设备残余电荷；

12、所述集气袋容积要大于放电过程产生气体总体积，国标gb/t7252以及标准iec60599均将h2、ch4、c2h4、c2h2、c2h4、c2h6、co、co2共七种气体用于故障检测，且以上气体占击穿变压器绝缘油击穿放电实验生成气体中绝大部分，考虑容积安全裕量，设定集气袋容积最小值满足公式：

13、

14、式中，γ为气体逸散系数(无量纲)；ks为安全裕量系数(无量纲)；vgcb为集气袋容积,单位为ml；vgmax为气体生成速率峰值,单位为mol/h；r为理想气体常数,单位为ml·kpa·mol-1·k-1；t为放电过程总时间，单位为h；tamb为环境温度，单位为k；ρamb为环境压强,单位为kpa；vb为集气袋基准修订体积,单位为ml；

15、s5：通过振荡脱气法处理采样油，经充分振荡使油气两相建立平衡，采用气相色谱仪测定并计算油中溶解气体含量，与集气袋内气体相加；

16、s6：根据实验需求调整温度控制模块、脉冲电源参数设置及针板电极间距，重复进行实验，收集不同参数状况下的实验数据，分析得出油中击穿放电绝缘油介质温度及各类参数与气体生成情况关联性；

17、s7：全部实验完成后，利用温度控制模块降低绝缘油温度至安全范围，关闭电源，利用接地棒吸收残余电荷后，可对实验装置进行拆卸；

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1：本发明利用温度控制模块以及集气装置，能够测试油中击穿放电在不同初始温度参数设置情况下的气体生成情况，有助于研究不同温度对油中击穿放电气体生成情况的影响。

20、2：本发明所使用的测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法，对集气袋体积进行了限定，通过绝缘油抽样检测溶解气体与集气袋收集逸散气体，可以有效测定放电过程中气体生成总量，有利于探究各初始参数设置变化绝缘油放电气体生成情况的影响。

技术特征：

1.一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的实验装置，其特征在于，包括有：电源(1)、变压器(2)、保护电阻(3)、分压器(4)、击穿实验油箱(5)、油温控制模块(6)与观测设备(7)。

2.一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的实验方法，其特征在于，包括有以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种测定绝缘油多次击穿过程中气体生成量的装置及方法，属于变压器故障监测技术领域。其包括电源、变压器、保护电阻、分压器、示波器、击穿实验油箱、油温控制模块与观察设备。所述实验油箱内装有绝缘油，外形设计为圆柱体，放电电极采用针板电极构造，针电极采用可替换的不锈钢钢针，板电极材料为铜板。分压器并联于保护电阻及变压器两端，放电实验油箱外设置有集气袋，油温控制模块分为加热装置及降温装置。本方法通过对油箱内温度的监测及放电过程气体的收集，可以有效测定不同工况下油中击穿放电气体生成量，有助于探究油中击穿放电在不同参数环境下的气体生成机理。

技术研发人员：王路伽,任天佑,荆兆龙,张宇彤,张建文
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1