[发明专利]一种冲击负荷下套管内绝缘受潮实验的方法

摘要

本发明公开了一种冲击负荷下套管内绝缘受潮实验的方法，由于牵引负荷具有冲击性，从而造成牵引变压器套管主绝缘水分分布与普通电力变压器套管绝缘水分分布存在明显差异，给牵引变压器套管主绝缘受潮状态的有效评估带来了极大的影响，根据本发明所提供的实验方法能够模拟冲击负荷下套管绝缘水分暂态分布状态，并且可以得到水分暂态分布时套管绝缘的频域介电谱。

主权项

1.一种冲击负荷下套管内绝缘受潮实验的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：搭建实验平台搭建冲击负荷下受潮套管内绝缘频域介电谱实验平台，由电容芯子(8)、电传动系统、介电谱测试系统、水分分布测试系统、温度控制系统组成，电容芯子(8)铜管(1)整体贯穿第一绝缘隔板(7a)、第二绝缘隔板(7b)，第一绝缘隔板(7a)、第二绝缘隔板(7b)与绝缘油箱侧壁等高等宽，以便固定电容芯子(8)，铜管(1)与第一绝缘隔板(7a)、第二绝缘隔板(7b)卡口处安装尼龙材料轴承，保证铜管(1)能够自由转动，铜管(1)外层包绕的绝缘纸被第一绝缘隔板(7a)、第二绝缘隔板(7b)分为三部分：第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)，其中第二部分绝缘纸(2b)各层绝缘纸间有铝箔电容屏(3)覆盖，第一绝缘隔板(7a)、第二绝缘隔板(7b)安装位置在第二部分绝缘纸(2b)最内层铝箔电容屏(3)两端，第一部分绝缘纸(2a)、第三部分绝缘纸(2c)层间无铝箔覆盖；电容芯子(8)铜管(1)两端分别架设第一支架(4a)、第二支架(4b)支撑，第一支架(4a)、第二支架(4b)与铜管(1)固定处加装尼龙材料轴承，使电容芯子(8)能够自由转动，第一支架(4a)、第二支架(4b)底部固定在绝缘油箱(10)箱底；电传动系统包括电动机(12)和传动杆(9)，电动机(12)通过传动杆(9)与铜管(1)端部相连，传动杆(9)通过绝缘油箱(10)侧壁直径为24mm的通孔穿过油箱，通孔周围安装密封垫防止漏油，铜管(1)端部打磨直径为36mm的内螺纹，传动杆(9)连接处打磨直径为36mm的外螺纹，铜管(1)与传动杆(9)拧紧固定，紧固后电动机(12)带动电容芯子(8)转动，加速其绝缘纸受潮，终端机(15)与电动机(12)信号接收端相连，发送控制信号，调节电动机(12)转速；绝缘油箱(10)填充40#绝缘油(11)，绝缘油(11)液面与铜管(1)下端齐平；介电谱测测试系统的介电谱测试仪(13)3个测试端分别接至第一测量端子(5a)、第二测量端子(5b)、第三测量端子(5c)，高压端接至铜管(1)，介电谱测试仪(13)通讯命令接收端与终端机(15)命令发送端相连，由终端机(15)发送命令，分别对第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)施加高压，进行介电谱测试，介电谱测试仪(13)测试数据通过数据线上传至终端机(15)；水分分布测试系统包括冲击电流发生装置(14)、微水传感器(6)、终端机(15)，第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)径向均匀布置微水传感器(6)，测量绝缘纸水分径向分布，数据无线发送至终端机(15)，输出电流幅值、频率、持续时间可调的冲击电流发生装置(14)输出端加在电容芯子(8)铜管(1)两端，保证第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)冲击负荷一致性；温度控制系统由电热丝(17)、冷凝管(19)与温度控制器(16)连接而成；第二步：开启加速受潮装置，对套管进行受潮处理开启电动机(12)，使电动机(12)通过传动杆(9)带动电容芯子(8)转动，微水传感器(6)实时监测电容芯子(8)的水分分布，上传至终端机(15)，监测到电容芯子(8)的受潮状态达到预期则关闭电动机(12)；第三步：施加冲击性负荷，记录受潮状态开启冲击电流发生装置(14)，对达到预期受潮状态的电容芯子(8)施加冲击性负荷，微水传感器(6)记录此时电容芯子(8)的水分分布，数据上传至终端机(15)；第四步：设置参考温度T1设置参考温度T1，测试环境温度T，参考温度T1和环境温度T均为热力学温度，单位为K；第五步：测试参考温度T1下1Hz～1kHz的介电谱比较参考温度T1与环境温度T，若环境温度T小于参考温度T1，温度控制器(16)自动开启，控制电热丝(17)对绝缘油(11)加热，第一温度传感器(18a)、第二温度传感器(18b)监测油温，返回至温度控制器(16)，温度控制器(16)监测到绝缘油(11)温度达到T1后，开启介电谱测试仪(13)依次测试电容芯子(8)的第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)在T1温度下1Hz～1kHz的频域谱；若环境温度T大于或等于参考温度T1，温度控制器(16)自动开启，通过冷凝管(19)对绝缘油(11)降温，第一温度传感器(18a)、第二温度传感器(18b)监测油温，返回至温度控制器(16)，温度控制器(16)监测绝缘油(11)温度达到T1后，开启介电谱测试仪(13)依次测试电容芯子(8)的第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)在T1温度下1Hz～1kHz的频域谱；第六步：计算补偿温度T2根据设置的参考温度T1、测试过程起始频率1Hz以及补偿过程起始频率1mHz，采用式(1)计算测试过程的温度T2，单位为K；第七步：测试补偿温度T2下1Hz～1kHz的介电谱开启温度控制器(16)对绝缘油(11)加热，第一温度传感器(18a)、第二温度传感器(18b)监测油温，返回至温度控制器(16)，温度控制器(16)监测到绝缘油(11)温度达到T2后，开启介电谱测试仪(13)依次测试电容芯子(8)的第一部分绝缘纸(2a)、第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)在T2温度下1Hz～1kHz的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点fT2依次为1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz；第八步：计算参考温度T1频域谱内补偿频率点采用式(2)计算补偿温度T2下各测试频率点fT2_n在参考温度T1下对应的频率值依次为f1，f2，f3，f4，…….，f9，f10，f11，其中fT2_n分别为1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，式(2)中n＝1，2，3，4，……，11；第九步：补偿T1下的频域谱曲线根据补偿温度T2下测试得到的第一部分绝缘纸(2a)在1Hz至1000Hz内各频率点测试得到相对复介电常数实部ε′(T2_n)，对参考温度T1下第一部分绝缘纸(2a)的相对复介电常数实部进行补偿，得到参考温度T1第一部分绝缘纸(2a)低频实部的补偿结果ε′(T1_n)，根据补偿温度T2的第一部分绝缘纸(2a)的1Hz至1000Hz内各频率点测试得到相对复介电常数虚部ε″(T2_n)，采用式(4)对参考温度T1下第一部分绝缘纸(2a)的相对复介电常数虚部进行补偿，得到参考温度T1第一部分绝缘纸(2a)低频虚部补偿结果ε″(T1_n)，第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)在T2温度下1Hz～1kHz的测试结果同样采用式(3)与式(4)对T1温度下1mHz～1Hz的频域谱对应点进行补偿，得到第二部分绝缘纸(2b)、第三部分绝缘纸(2c)在T1温度下的补偿频域谱，其中补偿温度T2的1Hz至1000Hz内各测试频率点分别为1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz；第十步：合成T1下完整的频域介电谱T1温度下的第一部分绝缘纸(2a)的补偿频域谱和第一部分绝缘纸(2a)的测试频域谱共同组成电容芯子(8)第一部分绝缘纸(2a)的完整频域介电谱，T1温度下的第二部分绝缘纸(2b)的补偿频域谱和第二部分绝缘纸(2b)的测试频域谱共同组成电容芯子(8)第二部分绝缘纸(2b)的完整频域介电谱，T1温度下的第三部分绝缘纸(2c)的补偿频域谱和第三部分绝缘纸(2c)的测试频域谱共同组成电容芯子(8)第三部分绝缘纸(2c)的完整频域介电谱。