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专利号: 2017107391160
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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,第三支架(4a),第四支架(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(11)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φ24mm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φ36mm内螺纹,传动杆(9)连接处打磨φ36mm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)、绝第二部分缘纸(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)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实部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。