一种模拟多种局部放电的试验模型与试验方法

技术领域

本申请涉及局部放电检测技术领域，尤其涉及一种模拟多种局部放电的试验模型与试验方法。

背景技术

局部放电检测技术是一种用于检测设备内部绝缘缺陷的技术。传统的局放试验检测，尤其是大型设备的出厂局放检测主要在实验室完成，因为实验室能满足检测的温度、湿度要求，且背景噪声较小，不会掩盖可能存在的局部放电信号。实验室外的局放模型一般是通过仿真软件搭建模型进行模拟实现；而现有的仿真软件搭建的模拟模型一般不便于携带，导致其难以适用现场工程应用。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种模拟多种局部放电的试验模型与试验方法，用于解决现有的局放模拟模型不便于现场工程应用的问题。

为达到上述技术目的，本申请第一方面提供一种模拟多种局部放电的试验模型，包括：外壳组件、铜芯、第一接线柱、第二接线柱与均压环；

所述外壳组件内部设置有试验腔，且所述外壳组件于所述试验腔内设置有样品放置台；

所述铜芯的顶端位于所述外壳组件外部，底端伸入所述试验腔内，且所述铜芯位于所述样品放置台正上方，用于抵接所述样品放置台上的试验样品；

所述第一接线柱安装在所述铜芯上方；

所述第二接线柱安装于所述外壳组件的底部，且与所述铜芯电连接；

所述均压环设置于所述铜芯上方。

进一步地，所述外壳组件包括：上均压盖、空心壳体与下均压盖；

所述上均压盖和所述下均压盖分别设置在所述空心壳体的顶部与底部；

所述样品放置台设置于所述下均压盖上；

所述铜芯贯穿所述上均压盖；

所述第二接线柱设置于所述下均压盖上。

进一步地，所述空心壳体为透明绝缘壳体。

进一步地，还包括垫片；

所述铜芯上设置有台阶；

所述垫片两端分别抵接所述台阶和所述上均压盖。

本申请第二方面提供一种模拟多种局部放电的试验方法，应用于上述任一项所述的模拟多种局部放电的试验模型，并包括以下步骤：

S1、制作多个试验样品；

S2、将所述试验样品放置于样品放置台上，使所述试验样品与铜芯中心对齐，并通过所述铜芯压紧所述试验样品；

S3、将第一接线柱和第二接线柱分别连接不同电极，以使所述铜芯放电。

进一步地，多个所述试验样品包括：第一样品；

所述步骤S1包括：

S11、将预设材料倒入模具中后，按第一力度和第一频率进行搅拌，以使所述预设材料形成不含气泡的胶体；

S12、待所述胶体凝固后，向所述胶体的中部注入空气，以使所述胶体中部包含气泡；

S13、在所述胶体的上表面开设供所述铜芯伸入的上凹槽并在所述胶体的下表面开设供所述样品放置台伸入的下凹槽，形成所述第一样品；

所述步骤S3包括：

S31、将第一接线柱和第二接线柱分别连接不同电极后，向第一接线柱施加16kV±1kV的电压，以使所述铜芯放电击穿所述气泡。

进一步地，所述铜芯底部直径为30±1mm；

所述步骤S12中，所述气泡与所述胶体的中心距小于30mm，所述气泡的直径为4-6mm，且所述气泡与所述胶体上下表面的距离大于7mm。

进一步地，多个所述试验样品包括：第二样品；

所述步骤S1包括：

S101、将预设材料倒入模具中后，按第二力度和第二频率进行搅拌，以使气体混入所述预设材料形成的胶体中，在所述胶体内形成多个雾状微孔；

S102、在所述胶体的上表面开设供所述铜芯伸入的上凹槽并在所述胶体的下表面开设供所述样品放置台伸入的下凹槽，以形成所述第二样品；

所述步骤S3包括：

S301、将第一接线柱和第二接线柱分别连接不同电极后，向第一接线柱施加16kV±1kV的电压，以使所述铜芯放电击穿多个所述雾状微孔。

进一步地，所述铜芯底部直径为30±1mm；

所述步骤S101中，多个所述雾状微孔位于距离所述胶体中心小于25mm的范围内，且所述雾状微孔的直径小于50μm。

进一步地，所述铜芯(20)底部直径为30±1mm；

多个所述试验样品包括：第三样品；

所述模拟多种局部放电的试验模型包括两种；

第一种所述模拟多种局部放电的试验模型的样品放置台直径为30±1mm；

第二种所述模拟多种局部放电的试验模型的样品放置台直径为50±1mm；

所述步骤S1包括：

S001、将绝缘材料切割成直径为50±1mm且高度为8±0.1mm的圆饼，并对所述圆饼的边缘进行倒角以形成所述第三样品；

所述步骤S3包括：

S3001、将所述第三样品放置于第一种所述模拟多种局部放电的试验模型的所述样品放置台上，将第一接线柱和第二接线柱分别连接不同电极后，向第一接线柱施加16kV±1kV的电压，并验证所述第三样品是否有具备放电信号，若无则进入步骤S3002；

S3002、将所述第三样品放置于第二种所述模拟多种局部放电的试验模型的所述样品放置台上，将第一接线柱和第二接线柱分别连接不同电极后，向第一接线柱施加16kV±1kV的电压，以使所述铜芯放电沿所述第三样品表面放电。

从以上技术方案可以看出，本申请提供一种模拟多种局部放电的试验模型与试验方法，该模型包括：外壳组件、铜芯、第一接线柱、第二接线柱与均压环；所述外壳组件内部设置有试验腔，且所述外壳组件于所述试验腔内设置有样品放置台；所述铜芯的顶端位于所述外壳组件外部，底端伸入所述试验腔内，且所述铜芯位于所述样品放置台正上方，用于抵接所述样品放置台上的试验样品；所述第一接线柱安装在所述铜芯上方；所述第二接线柱安装于所述外壳组件上，且与所述铜芯电连接；所述均压环设置于所述铜芯上方。

通过本申请提供的模拟多种局部放电的试验模型，可以对多种样品进行试验，且便于携带至不同的应用场景，有效解决现有的局放模拟模型不便于现场工程应用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种模拟多种局部放电的试验模型的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种模拟多种局部放电的试验模型的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一样品或第二样品示意图；

图4为本申请实施例提供的第三样品示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可依具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1与图2，本申请实施例第一方面提供一种模拟多种局部放电的试验模型，包括：外壳组件10、铜芯20、第一接线柱30、第二接线柱40与均压环50。

外壳组件10内部设置有试验腔101，且外壳组件10于试验腔101内设置有样品放置台102。铜芯20的顶端位于外壳组件10外部，底端伸入试验腔101内，且铜芯20位于样品放置台102正上方，用于抵接样品放置台102上的试验样品60；第一接线柱30安装在铜芯20上方；第二接线柱40安装于外壳组件10的底部，且与铜芯20电连接；均压环50设置于铜芯20上方。

具体来说，铜芯20贯穿外壳组件10，以使得铜芯20的底端伸入试验腔101内压紧试验样品60。第一接线柱30可以作为正极接线柱，连接电源的正极；第二接线柱40可以作为负极接线柱，连接电源的负极。

在第一接线柱30和第二接线柱40连接电源两端后，可以使得铜芯20与外壳组件10的底部之间形成电压差，从而在试验样品60上下表面形成电容，根据试验样品内部的缺陷不同，可以发生不同的局部放电情况，达到模拟内部气泡放电、沿面悬浮放电等绝缘缺陷放电的效果，且整体模型便于携带，可以适用于不同的工程环境下快速进行现场构造模拟各种局放故障试验类型，对各类局放设备的现场检测有效性进行甄别，并且方便工程人员进行局放检测技术培训使用，是有非常重要的工程意义的。

在更具体的实施例中，外壳组件10包括：上均压盖11、空心壳体12与下均压盖13；上均压盖11和下均压盖13分别设置在空心壳体12的顶部与底部，三者共同围成上述试验腔101；样品放置台102设置于下均压盖13上；铜芯20贯穿上均压盖11；第二接线柱40设置于下均压盖13上。

其中，上均压盖11和下均压盖13均为金属材质，如铝合金材料；空心壳体12为透明绝缘壳体，例如可以为透明塑料材质，保障加压内部环境温度、湿度满足试验要求。样品放置台102可以与下均压盖13一体化设置，均为铝合金材料制成。

需要说明的是，第一接线柱30与均压环50可以通过螺纹连接；第一接线柱30与铜芯20通过螺纹连接；第二接线柱40与下均压盖13通过螺纹连接；空心壳体12、上均压盖11和下均压盖13通过螺纹结构进行连接密封；铜芯20与下均压盖13之间放置试验样品60。空心壳体12、上均压盖11和下均压盖13可以使得整个试验空间能快速组装并且均压效果好，确保试样样品具有较好的试验环境。

在一个实施例中，还包括垫片70；铜芯20上设置有台阶21；垫片70两端分别抵接台阶21和上均压盖11。

垫片70夹设于上均压盖11和铜芯20之间，可以辅助固定铜芯20，且上均压盖11通过垫片70的数量来适应铜芯20的位置，确保铜芯20的位置与试验样品60以及下均压盖13的位置适宜。

在更具体的实施例中，铜芯20可以由细柱体和粗柱体连接而成；细柱体直径为20±0.01mm；粗柱体的直径为30±0.01mm。上均压盖11与下均压盖13的外径可以为108±0.01mm；安装腔101的直径可以为107±0.01mm。

作为一种实施方式，请参阅图1，本实施例中的试验样品60可以于顶面和地面可以设置有凹槽，以分别共铜芯20和样品放置台102卡入，且铜芯20与样品放置台102的直径相当，均为30±0.01mm。

作为另一种实施方式，请参阅图2，样品放置台102的直径大于铜芯20，以使试验样品60可以完全放置于样品放置台102上。

通过上述两种试验模型，可以分别适用于不同的缺陷模拟。

本申请第二方面提供一种模拟多种局部放电的试验方法，应用于上述任一项的模拟多种局部放电的试验模型，并包括以下步骤：

S1、制作多个试验样品60；

S2、将试验样品60放置于样品放置台102上，使试验样品60与铜芯20中心对齐，并通过铜芯20压紧试验样品60；

S3、将第一接线柱30和第二接线柱40分别连接不同电极，以使铜芯20放电。

通过本申请提供的模拟多种局部放电的试验方法，可以根据试验样品60的缺陷类型进行模拟局放故障模拟。

在一个实施例中，多个试验样品60包括：第一样品；第一样品的结构可以如图3所示。

步骤S1包括：

S11、将预设材料倒入模具中后，按第一力度和第一频率进行搅拌，以使预设材料形成不含气泡的胶体；

S12、待胶体凝固后，向胶体的中部注入空气，以使胶体中部包含气泡；

S13、在胶体的上表面开设供铜芯20伸入的上凹槽并在胶体的下表面开设供样品放置台102伸入的下凹槽，形成第一样品；

步骤S3包括：

S31、将第一接线柱30和第二接线柱40分别连接不同电极后，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压，以使铜芯20放电击穿气泡。

具体来说，本实施例中的第一样品可以适应于图1中所示的模拟多种局部放电的试验模型；模具的圆柱形容腔的直径可以是55mm，高度可以为25mm。预设材料可以为A胶和B胶；试验时，先将A胶和B胶按预设比例调配好后，倒入模具中进行混合。其中，第一力度和第一频率可以根据实际应情况设置，具体使得搅拌后的胶体可以均匀将A胶和B胶混合且不存在气泡即可。

在胶体混合后，等待预设时长，例如16小时，以等待胶体凝固，之后通过针筒注射器等工具往胶体中部注入空气，使得胶体内形成气泡。

在进行步骤S31时，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压之后，铜芯20与下均压盖13之间因存在电压差而在试验样品60表面形成电容，而由于第一样品内模型的存在，会不断充放电并发生内部气泡击穿放电，达到内部绝缘气泡放电的模拟效果。

在上述实施例的基础上，铜芯20底部直径为30±1mm，具体为30±0.01mm；样品放置台102为圆柱状，直径为30±1mm，具体为30±0.01mm；步骤S12中，气泡与胶体的中心距小于30mm，气泡的直径为4-6mm，且气泡与胶体上下表面的距离大于7mm。

具体来说，第一样品上的上凹槽与下凹槽可以均为深度5±0.01mm，直径为30±0.01mm的圆柱槽，以刚好供钢芯20和样品放置台102卡入。气泡与与胶体上下表面的距离是指气泡与上凹槽和下凹槽二者内端面的距离。通过上述设置，可以确保第一接线柱30后，可以优先击穿气泡。

在另一个实施例中，多个试验样品60包括：第二样品；第二样品的结构可以如图3所示；

步骤S1包括：

S101、将预设材料倒入模具中后，按第二力度和第二频率进行搅拌，以使气体混入预设材料形成的胶体中，在胶体内形成多个雾状微孔；

S102、在胶体的上表面开设供铜芯20伸入的上凹槽并在胶体的下表面开设供样品放置台102伸入的下凹槽，以形成第二样品；

步骤S3包括：

S301、将第一接线柱30和第二接线柱40分别连接不同电极后，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压，以使铜芯20放电击穿多个雾状微孔。

具体来说，本实施例中的第二样品可以适应于图1中所示的模拟多种局部放电的试验模型；本实施例中模具的圆柱形容腔可以同样直径是55mm，高度为25mm。预设材料可以为A胶和B胶。试验时，先将A胶和B胶按预设比例调配好后，倒入模具中进行混合。其中，第二力度和第二频率可以根据实际应情况设置，具体使得搅拌后的胶体可以均匀将A胶和B胶混合时空气可以混入胶体内，使得凝固后的胶体存在多个肉眼可预见的雾状微孔即可。

在上述实施例的基础上，铜芯20底部直径为30±1mm，具体为30±0.01mm；样品放置台102为圆柱状，直径为30±1mm，具体为30±0.01mm；步骤S101中，雾状微孔的直径小于50μm，可保证在低电压等级下(小于6kV)激发微孔内部局放信号。多个雾状微孔位于距离胶体中心小于25mm的范围内，可以保证在第一接线柱30加压后，可以优先击穿雾状微孔形成内部绝缘局放。

在另一个实施例中，多个试验样品60包括：第三样品；第三样品的结构可以如图4所示，步骤S1包括：铜芯20底部直径为30±1mm。

模拟多种局部放电的试验模型包括两种；

第一种如图1所示的模拟多种局部放电的试验模型的样品放置台102直径为30±1mm，与铜芯20的底部直径相同；

第二种如图2所示的模拟多种局部放电的试验模型的样品放置台102直径为50±1mm，大于铜芯20的底部直径；

S001、将绝缘材料切割成直径为50±1mm且高度为8±0.1mm的圆饼，并对圆饼的边缘进行倒角以形成第三样品；

步骤S3包括：

S3001、将所述第三样品放置于第一种所述模拟多种局部放电的试验模型的所述样品放置台102上，将第一接线柱30和第二接线柱40分别连接不同电极后，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压，并验证所述第三样品是否有具备放电信号，若无则进入步骤S3002；

S3002、将所述第三样品放置于第二种所述模拟多种局部放电的试验模型的所述样品放置台102上，将第一接线柱30和第二接线柱40分别连接不同电极后，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压，以使所述铜芯20放电沿所述第三样品表面放电。

第三样品可以选用聚四氟乙烯材质；第三样品应用于图1中所示的第一种模拟多种局部放电的试验模型两端加压时，在16KV电压下，无明显局部放电信号，即20kV/cm场强下无明显放电信号，只有在应用于图2中所示的第二种模拟多种局部放电的试验模型时，向第一接线柱30施加16kV±1kV的电压后，才可以在第三样品上发生沿面放电，实现模拟沿面放电的效果。通过步骤S3001、可以验证第三样品的内部绝缘击穿是否大于20kV/cm。

具体来说，图2中所示的模拟多种局部放电的试验模型相比于图1中所示的模拟多种局部放电的试验模型，低压电极要更宽，也就是变相缩短了高压电极经过试验样品到低压电极的爬电距离，因此可以发生沿面爬电。

以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。