[发明专利]一种绝缘油中杂质颗粒运动特性测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于超特高压油纸绝缘类电气设备绝缘油的电气性能评估与故障诊断领域，涉及一种绝缘油中杂质颗粒运动特性测量系统及测量方法。

背景技术

超特高压油纸绝缘类电气设备运行过程中，绝缘油中不可避免地受到杂质颗粒的污染，严重影响到绝缘油的电气性能及设备安全运行。研究表明，铜屑和铁屑等金属杂质以及纤维、粉尘等非金属杂质容易在变压器的制造和装配等过程中混入到绝缘油中，另外在油箱和管道的制造和装配等过程中也容易残留杂质颗粒污染绝缘油。此外，对于正在服役的变压器，绝缘油中杂质颗粒的来源还有绝缘纸老化降解、局部放电、油泵等机械部件的磨损、腐蚀等，其中94％污染物是纤维素非金属颗粒。现场运行数据也表明，高浓度的颗粒污染是导致400kV及以上换流变压器绝缘损坏的主要原因之一。近年来国内外许多起变压器事故都是由于绝缘油中杂质颗粒过多造成的。例如，加拿大、法国、巴西等多个国家均发生过由于油中杂质颗粒造成的变压器事故，上世纪末法国发生了多起由油中杂质颗粒过多导致的变压器故障。

针对矿物绝缘油，国外学者在直流(2kV，7.5kV和15kV)、交流(10kV，15kV和20kV)和交直流混合电场形式下，基于球-球电极(电极距离10cm)和针-板电极(电极距离10cm)对油中纤维颗粒的运动特性进行了研究，表明在稳定的直流电压分量存在时才会产生“纤维颗粒桥”，仅有交流电压分量存在时不会产生；同一电压等级和污染水平下，颗粒越小，泄漏电流越大，形成“纤维颗粒桥”的速度越快；同一污染水平及颗粒大小情况下，电压越高，形成“纤维颗粒桥”的速度越快，泄漏电流越大；电极的形状不同，产生“纤维颗粒桥”的形状也不同。

绝缘油中杂质颗粒的存在，明显降低了绝缘油的绝缘性能。一方面，杂质颗粒与水分的相对介电常数比绝缘油更大，它们在电场作用下会极化形成杂质小桥，杂质小桥形成并逐渐贯穿绝缘油间隙的过程中，由于其电阻很小，导致流过杂质小桥的电导电流变大，容易导致击穿。另一方面，变压器朝着小体积的方向发展，使其绝缘结构越来越紧凑，杂质颗粒依附堆积在狭窄的油隙并导致变压器故障概率大大提升。此外，杂质颗粒与绝缘油内各成分相互作用，可能引起绝缘油的加速劣化，进而导致变压器的寿命大大降低。因此，超特高压油纸绝缘电气设备对绝缘油杂质颗粒含量的要求越来越高。

超/特高压换流变压器设计一般采用均匀电场或稍不均匀电场，现有变压器油中纤维颗粒运动特性的研究主要基于球-球电极的稍不均匀电场和针-板电极的极不均匀电场，尚未针对均匀电场，以及均匀与非均匀电场过渡区域中油中纤维颗粒运动特性进行研究。另一方面，国内外学者尚未针对设备运行温度，研究绝缘油中杂质颗粒在不同温度下的运动特性。因此，需要设计一种具备温度调节和多类型电场联合作用功能的绝缘油中杂质颗粒运动特性测量系统，实现获得绝缘油颗粒在不同温度、不同类型电压和不同类型电场联合作用下的运行特性，以及掌握对应条件下的绝缘油性能，必将为保障超/特高压油纸绝缘类电气设备安全运行提供强有力的技术支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绝缘油中杂质颗粒运动特性测量系统及测量方法，实现超/特高压交流和直流油纸绝缘类设备在设备运行温度下绝缘油中杂质颗粒运动特性的测量，满足分析杂质颗粒对绝缘油绝缘性能影响的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种绝缘油中杂质颗粒运动特性测量系统，该系统包含电源模块、电极模块、温控模块、图像采集模块和电流采集模块；

所述电源模块连接至所述电极模块，所述电极模块置于所述温控模块中，所述温控模块用于调节所述电极模块的温度；

所述图像采集模块用于采集测量过程中杂质颗粒的运动图像信息，所述电流采集模块用于测量加压及去压过程中流过所述电极模块的电流。

进一步，所述电源模块包括交流电源模块、直流电源模块和交直流电源模块分别用于提供和调节施加在所述电极模块上的交流、直流和交直流复合电压；

所述交流电源模块包含柱式调压器、变压器、保护电阻和分压器，所述柱式调压器的输入端连接至交流电源，输出端连接至所述变压器的一侧，变压器的另一侧连接至所述保护电阻和分压器，所述分压器的两端作为交流电源模块的输出端；

所述直流电源模块由单个的直流稳压电源串联构成；