[发明专利]变压器油纸绝缘长时间电热联合老化实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种变压器油纸绝缘长时间电热联合老化实验装置，它的高压电极的电极板位于密封罐内，高压电极的电极杆伸出密封罐的上盖板，高压电极的电极杆能相对上盖板移动，低压电极设置在密封罐的底部，高压电极电极板与低压电极电极板之间设有绝缘试样，密封罐侧壁具有与密封罐连通的温度测量导管和接地线接线导管，温度测量导管由第一橡皮塞封堵，接地线接线导管由第二橡皮塞封堵，温度传感器壳体嵌入第一橡皮塞中，温度传感器的感应探头置于密封罐罐底，接地线嵌入并穿过第二橡皮塞后连接低压电极，油浴槽通过内部的加热油对密封罐进行加热，高频电流传感器安装在接地线上。本发明能为变压器的运维决策提供准确的数据参考。

技术领域

本发明涉及变压器老化实验技术领域，具体地指一种变压器油纸绝缘长时间电热联合老化实验装置及方法。

背景技术

电力变压器尤其是大型油浸式电力变压器，是交直流输电工程的重要设备，其可靠性直接决定了交直流工程输电的稳定性和安全性。电力变压器的绝缘系统是变压器正常工作和运行的基本条件，变压器的运行寿命很大程度上取决于油纸绝缘系统的老化状态。因此，开展变压器油纸绝缘老化的研究是提高变压器使用寿命和提高供电可靠性的关键，准确诊断油纸绝缘系统的老化状态，预测变压器的寿命，也是实现变压器状态维护的前提。

变压器油纸绝缘在长时间热、电、机械、化学等多种因素的作用下，纤维素纸板和变压器油都会随着时间的积累而逐渐老化，产生一系列老化产物，如乙烯、乙炔、微水和呋喃化合物等，导致绝缘的电气和机械性能下降。另外，变压器内绝缘的老化会受到电场、温度、氧气、水分等众多因素的影响，且各因素间会产生协同效应，共同促进老化的发生。

尽管变压器油纸绝缘老化是多种因素的综合作用结果，但变压器主绝缘的寿命，即油纸绝缘的寿命实际上主要是由其热老化决定的，热老化是众多老化因数中最主要因素。随着温度上升，绝缘的热老化速度迅速增加，生成的烃类和CO、CO₂气体、有机酸等能够降低绝缘强度的物质成分也迅速增加，纤维素的断链引起聚合度大幅下降。此外，在强电场作用下引发局部放电，造成电老化，最终导致绝缘的散热特性劣化，引起温度上升，进一步加速热老化进程，形成恶性循环。

由于变压器在正常运行应力条件下，油纸绝缘老化过程十分缓慢，因此，国内外专家学者大都开展更高水平应力的加速老化实验，研究油纸绝缘老化规律、探索老化内在机理。设计出较多的电热联合老化实验装置，开展电热联合老化实验，定期测试不同温度下、不同电压下老化后绝缘纸的聚合度，测试掌握危险气体及有机酸等特征产物的含量变化。总结得出聚合度、糠醛、乙炔、氢气等含量与老化程度的相关关系，设置了危险气体及有机酸含量等特征产物的安全值范围。通过监测特征产物浓度变化，为保障变压器的安全运行提供了有力支撑。

早前提出的专利“变压器油纸绝缘电热联合老化与局部放电一体化实验装置”（申请号CN201310016098.5公开号CN103105568B），该装置能够提供油中电晕放电、沿面放电以及气隙放电模型的试验，密封罐材料为不锈钢保证了罐体为同一电位，但在进行局放检测试验时，不锈钢材质的罐体的屏蔽作用可能导致无法检测到较小的局放量，因而降低了局部放电检测的准确度，此外，也无法实施高速摄像机拍摄沿面放电过程。专利“一种变压器油纸绝缘电热联合老化实验装置”（申请号CN201410341409.X公开号CN104076232B）文献中设计了具备多个开口的罐体结构，可以实现不打开腔体的情况下直接取出老化后的油样和气体，并设置了超高频传感器接口用于检测局部放电，试验操作便捷，但采用热电偶加热油样，不能保证加热均匀性，热电偶与超高频传感器距离较近，受腔体内复杂电磁场的影响，超高频检测信号的来源不明确，超高频传感器长时间置于温度较高的油样中，传感器的寿命也将缩短，此外，加热温度较高也会导致密封效果变差，不利于开展长时间老化实验。

发明内容