一种油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统及其工作方法

本发明属于电接触领域，特别针对油氛围中的电连接部件，具体是一种油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统及其工作方法。

背景技术：

1、

2、特高压交、直流套管作为特高压输电工程建设的重要装备，集电、热、力、环境等性能于一体，是发展特高压输电、保证系统稳定运行的关键设备之一。目前，换流变阀侧套管已出现的各类缺陷或故障主要包括：电连接发热、sf6泄漏、微水含量异常、漏油、内部放电等。特别在满负荷运行条件下，随着电网输送容量的提高，使得套管所需承载电压等级和额定电流不断增加，套管载流导体所承载的发热功率大幅提高。因此，特高压换流变压器阀侧套管的发热问题日益严重，在大负荷电流下，阀侧套管内部散热较困难，温升裕度较低，是目前制约套管稳定安全运行的瓶颈。

3、表带触指作为特高压套管载流连接结构常用的电接触部件，处于变压器油或sf6环境中，长期承担着电、热、力的综合作用。近年来表带触指失效而导致的套管故障案例屡见不鲜。套管载流连接结构劣化的影响因素众多，包括电流强度、电流波形等电学因素、温度等热学因素、摩擦和疲劳等力学因素以及腐蚀等化学因素，上述因素往往会协同作用，加速电接触的劣化进程。

4、然而，目前针对套管中常用的表带触指结构在电压力、化学腐蚀和往复微动载荷联合作用下的劣化机理并无综合可靠的实验平台，为提高高压套管电连接的可靠性，有效提升表带触指电连接的设计水平，有必要设计油氛环境中的电连接部件实验平台，开展高压套管表带触指电接触劣化机理方面的研究。

技术实现思路

1、针对目前换流变阀侧套管油中电连接部件接触性能的问题，本发明的目的在于提出一种油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统及其工作方法，通过本发明能够系统研究油中电接触部件异常发热缺陷的原因和机理、探究过载通流、机械磨损、应力松弛等多因素影响下触指劣化持续发展规律，从而掌握接触劣化状态评估和异常状态预警等关键技术。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统，包括试验腔体、抽气阀、压力表、插接结构以及驱动器，压力表和抽气阀均与试验腔体内腔的顶部连通，插接结构安装在试验腔体的内腔，插接结构包括试验电极母头和试验电极公头，试验电极公头与试验腔体固定连接，试验电极公头插入试验电极母头的开口端，试验电极公头伸入试验电极母头中的部分能够套设带状触指，带状触指的外缘能够与试验电极母头接触，驱动器与试验电极母头连接，驱动器能够驱动试验电极母头沿试验电极公头做往复运动；

4、所述试验腔体还设有用于加热绝缘油的加热器、用于测量带状触指的热电偶以及接线端子，所述热电偶、试验电极母头和试验电极公头均与接线端子连接。

5、优选的，所述试验电极母头的母头接线板上设有母头接线柱，试验电极公头的公头接线板上设有公头接线柱。

6、优选的，试验腔体的内腔设有电极固定座，电极固定座上设有绝缘的电极基座，试验电极公头固定在电极基座上。

7、优选的，电极固定座上设有用于对电极基座进行限位的限位凹槽，电极基座设置于所述限位凹槽中，试验电极公头通过螺栓与电极基座固定连接。

8、优选的，试验电极公头表面开设有用来对带状触指进行定位的定位凹槽。

9、优选的，试验腔体的下部设有出油嘴，出油嘴上设有阀门。

10、优选的，试验腔体的侧壁设有玻璃观察窗，试验腔体的顶部设有上盖，上盖的一端与试验腔体的上端铰接，上盖上与铰接处相对的一端通过上盖卡扣可拆卸连接，当上盖与试验腔体通过上盖卡扣连接后，上盖与试验腔体的上端面之间密封，上盖上设有上盖把手；加热器采用加热棒，加热棒的一端固定在试验腔体上，加热棒的另一端伸入试验腔体的内腔。

11、优选的，驱动器采用作动器，作动器包括水平作动电机和水平作动连接杆，水平作动电机通过水平作动电机支架固定在试验腔体的外壁，水平作动连接杆贯穿试验腔体，水平作动连接杆与试验腔体之间密封且滑动连接，水平作动连接杆的一端与水平作动电机连接，水平作动连接杆的另一端与试验电极母头的母头接线板连接。

12、优选的，所述接线端子包括进出线端子和多芯航插，进出线端子包括电源进线柱和电源出线柱，电源进线柱与试验电极母头的母头接线板连接，电源出线柱与试验电极公头的公头接线板连接；热电偶与多芯航插连接；试验电极母头与多芯航插之间以及试验电极公头与多芯航插之间均连接有电压测量线。

13、本发明如上所述油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统的工作方法，包括如下过程：

14、接触电阻测量试验过程：

15、在试验电极公头上安装带状触指，之后在试验腔体内充油或无油状态下对试验电极母头和试验电极公头通电，并测量试验电极母头和试验电极公头之间的电压，待电压稳定后，利用所测电压计算得到接触电阻数值；

16、接触温升测量试验过程：

17、在试验电极公头上安装带状触指，在带状触指的弹片上布置热电偶，使热电偶布置在带状触指的触点部分，之后在试验腔体内充油状态下对试验电极母头和试验电极公头通电，同时通过热电偶测量带状触指的温度分布；

18、过载工况温升试验过程：

19、在所述接触温升测量试验过程的基础上，改变带状触指弹片的数量，以使得带状触指上单个弹片通流超过额定电流；在试验腔体内充油状态下对试验电极母头和试验电极公头通电，同时通过热电偶测量带状触指的温度分布，获得过载工况下的温度分布；

20、机械磨损试验过程：

21、在试验电极公头上安装带状触指，之后在试验腔体内充油状态下对试验电极母头和试验电极公头通电，通过驱动器驱动试验电极母头沿试验电极公头做往复运动，使得带状触指进行机械磨损，同时测量试验电极母头和试验电极公头之间的电压，利用所测电压计算得到带状触指机械磨损过程中接触电阻数值。

22、本发明具有如下有益效果：

23、本发明油氛环境中电连接部件多工况模拟实验分析系统中，插接结构包括试验电极母头和试验电极公头，试验电极公头伸入试验电极母头中的部分能够套设带状触指，试验电极公头安装带状触指的部分是圆柱形的，并且带状触指的外缘能够与试验电极母头接触，因此本发明能够模式带状触指的实际安装工况；通过设置驱动器，能够驱动试验电极母头沿试验电极公头做往复运动，这样能够使带状触指的外缘与试验电极母头内壁之间发生相对滑动，从而模拟带状触指在实际工况中的磨损情况；通过设置加热器能够使得试验腔体内所充填的绝缘油加热至预设温度，模拟带状触指实际工况中所处的温度环境；通过设置热电偶能够实时检测带状触指的温度，为研究带状触指在不同温度以及磨损情况下的模拟提供温度依据。通过设置抽气阀能够将试验腔体内充入绝缘油后进行抽真空，使绝缘油液面以上保持真空状态，并防止空气进入试验腔体内，防止空气对实验结果的影响；设置压力表能够实时检测验腔体内绝缘油上方空间的压强变化。由于电连接部件(如带状触指)工作环境复杂，长期受到电热力的综合作用，从本发明上述方案可以看出，本发明能够较为还原的模拟了电连接部件的工作环境，同时有效的解决了实际工程中电连接部件周围环境狭小，结构复杂不易观察与采集数据的问题。本发明具有小型化的特点，由导体与插接部分进行等比缩放的公母头设计能够在还原工况的情况下，可以在实验室完成劣化性能的相关研究。本发明为针对油环境中多工况的电连接部件试验平台，目前相关研究较少，本平台的搭建能够填补相关领域的空白。