一种绝缘体老化实验装置及方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种绝缘体老化领域，更特别的涉及在酸性气体环境下的绝缘体老化领域。

背景技术

绝缘体被广泛应用于电力设备领域，以绝缘子的形式使线路隔绝，以实现大型输电线的输电工作。然而绝缘体的长期工作中，会受到光照、热辐射、雾霾、酸性气体或液体的侵蚀，出现严重老化问题，造成线路短路，损害整条线路。因此需要对绝缘体的老化性能进行研究以得到性能优异的绝缘体适用于输电线中。现有技术中的老化实验普遍操作困难，实验过程复杂，且成本较高，特别是进行闪络电压检测时，不能在同一环境下进行检测，且检测效率低。因此，急需一种操作简单、成本低、效率高的老化实验装置。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种可以减少酸性气体用量，而建立绝缘体闪络电压计算模型的装置和方法。

一种在酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置，包括试验箱(1)，老化容器(2)，循环气泵(3)，二氧化硫气罐(4)，二氧化氮气罐(5)，湿度雾化器(11)，抽气泵(6)，三通换向阀(7)，废气灌(8)，控制器(9)，高压电源(10)；

其中所述老化容器(2)设置于试验箱(1)内部，上部和下部均留有一定空间，且所述老化容器(2)的宽度与所述试验箱(1)内壁的宽度相同，从而形成所述老化容器(2)对试验箱(1)宽度上的密封；

所述老化容器(2)的上端面右侧与试验箱(1)右侧内壁之间采用密封板密封，所述老化容器(2)的下端面左侧与试验箱(1)左侧内壁之间采用密封板密封，从而将试验箱(1)分割为上下两个空间；

所述老化容器(2)的下端面左侧与试验箱(1)左侧内壁之间设置的密封板中间设置有连通试验箱(1)上下两个空间的循环气泵(3)；

所述老化容器(2)包括设置在顶端的上盖(21)，设置在右侧面的进气孔(26)，设置在左侧面内壁的检测装置(27)，所述上盖(21)的一端设置有出气口(22)，其中间位置设置有上电极座(23)，在老化容器(2)的底部中间位置设置有下电极座(29)，固定连接待老化绝缘体(25)的上电极(24)和下电极(28)分别嵌入上电极座(23)和下电极座(29)中；

所述二氧化硫气罐(4)、二氧化氮气罐(5)、湿度雾化器(11)、抽气泵(6)分别连通所述试验箱(1)的下部空间；

所述抽气泵(6)连接所述三通换向阀(7)，所述三通换向阀(7)的一个出口端连接所述废气灌(8)，另一个出口端呈开放状态。当三通换向阀(7)在开放端开口时，将试验箱(1)中空气抽出一定比例，以为二氧化硫和二氧化氮提供空间。当三通换向阀(7)朝向所述废气灌(8)开口时，抽气泵(6)将试验箱(1)中的混合气体充入废气灌(8)中，以备后续处理。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述监测装置(27)为等离子谱仪或静电探针。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述二氧化硫气罐(4)、二氧化氮气罐(5)与试验箱(1)的连接通路上设置有流量计和电磁阀，所述三通换向阀(7)开放的一端设置有流量计。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述试验箱(1)的上端设有盖板，所述盖板可拆卸的将所述试验箱密封。

根据本发明所述的一种绝缘体老化实验装置的另一种实施方式，所述老化容器(2)设置有多个，并排间隔设置于试验箱(1)内部，上部和下部均留有一定空间；所述老化容器(2)的上端面之间以及右侧老化容器(2)的上端面与试验箱(1)右侧内壁之间均采用密封板密封，左侧老化容器(2)的下端面与试验箱(1)的左侧内壁之间采用密封板密封；所述多个老化容器(2)和密封板将试验箱(1)分割为上下两个空间。

根据本发明另一种实施方式所述的绝缘体老化实验装置的优选方式，所述多个老化容器(2)的进气孔(26)具有不同的直径，在所述多个老化容器(2)的出气口(22)处均设置流速计。

一种采用本发明另一种实施方式所述的绝缘体老化实验装置进行绝缘体老化实验的方法，包括如下步骤：

1)监测环境中二氧化硫和二氧化氮气体含量，计算二氧化硫和二氧化氮气体与空气比例；

2)关闭所述二氧化硫气罐(4)通路和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，开启抽气泵(6)，三通换向阀(7)的出口选择开放端口，按照步骤1)计算得到的二氧化硫和二氧化氮气体的比例抽出试验箱(1)中的空气；

3)关闭抽气泵(6)，开启二氧化硫气罐(4)和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，按照步骤1)中计算得到的比例充入二氧化硫和二氧化氮气体；同时开启湿度雾化器(11)，向试验箱(1)中进行加湿；达到目标时，关闭电磁阀和湿度雾化器；

4)开启循环气泵；

5)以10天为一周期，一个周期时间到达后，关闭循环气泵(3)，控制高压电源(10)对上电极(24)和下电极(28)之间加压，电压不断增加，开启检测装置(27)，当检测装置(27)检测到电弧时，记录电压值，记为闪络电压；

6)将同一周期下各个老化容器(2)记录的闪络电压取平均值，建立闪络电压平均值与时间之间的相关关系。

一种采用本发明另一种实施方式的优选方式所述的绝缘体老化实验装置进行绝缘体老化实验的方法，包括如下步骤：

1)监测环境中二氧化硫和二氧化氮气体含量，计算二氧化硫和二氧化氮气体与空气比例；

2)关闭所述二氧化硫气罐(4)通路和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，开启抽气泵(6)，三通换向阀(7)的出口选择开放端口，按照步骤1)计算得到的二氧化硫和二氧化氮气体的比例抽出试验箱(1)中的空气；

3)关闭抽气泵(6)，开启二氧化硫气罐(4)和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，按照步骤1)中计算得到的比例充入二氧化硫和二氧化氮气体；同时开启湿度雾化器(11)，向试验箱(1)中进行加湿；达到目标时，关闭电磁阀和湿度雾化器；

4)开启循环气泵，记录每个所述流速计的气体流速；

5)以10天为一周期，关闭循环气泵(3)，控制高压电源(10)对上电极(24)和下电极(28)之间加压，电压不断增加，开启检测装置(27)，当检测装置(27)检测到电弧时，记录此时每个老化容器(2)中的相应电压值，记为闪络电压；

6)建立闪络电压与时间之间的相关关系，建立闪络电压与气体流速之间的相关关系。

本发明的有益效果

(1)本发明限定了分割的上下空间，在下部空间充入一定混合气体后，通过循环气泵、进气孔和出气口实现试验箱中酸性气体的内循环，使待老化绝缘体在流动气氛中进行老化，一方面可以真实模拟环境酸性气氛，为绝缘体的真实使用提供理论依据，另一方面仅需要很少的二氧化硫和二氧化氮气体即可以完成整个实验，极大的减少了实验成本。

(2)本发明在试验箱中设置多个老化容器，在同一时间可以进行同一种绝缘体的老化实验，最终取平均值，使结果更加准确。同时，也可以同一时间进行多种不同绝缘体的老化实验，增加了检测效率。

(3)本发明多个老化容器中设置的进气孔可以具有不同的尺寸，从而可以实现不同量的混合气体流过待老化绝缘体，从而可以建立待老化绝缘体的老化程度与气体量的相关关系。

附图说明

图1示出了本发明酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置结构示意图；

图2示出了本发明酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置中老化容器结构示意图；

图3示出了发明另一种实施方式的酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置结构示意图。

附图标记：

1、试验箱，2、老化容器，21、上盖，22、出气口，23、上电极座，24、上电极，25、待老化绝缘体，26、进气孔，27、检测装置，28、下电极，29、下电极座，3、循环气泵，4、二氧化硫气罐，5、二氧化氮气罐，6、抽气泵，7、三通换向阀，8、废气灌，9、控制器，10、高压电源，11、湿度雾化器

具体实施方式

现结合附图对本发明酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置及实验方法的具体实施方式进行说明。在本发明的描述中，术语上、下、左、右、宽、前、后、中间、水平、顶、底、内等指示方位和位置关系的词语均是基于附图所示的方位或位置关系，而不是必须具有的特征。

一种在酸性气体环境下的绝缘体老化实验装置，如图1所示，包括试验箱(1)，老化容器(2)，循环气泵(3)，二氧化硫气罐(4)，二氧化氮气罐(5)，湿度雾化器(11)，抽气泵(6)，三通换向阀(7)，废气灌(8)，控制器(9)，高压电源(10)；所述控制器(9)用于根据指令控制循环气泵(3)、抽气泵(6)、三通换向阀(7)等的工作。

其中所述老化容器(2)设置于试验箱(1)内部，上部和下部均留有一定空间，且所述老化容器(2)的宽度与所述试验箱(1)内壁的宽度相同，从而形成所述老化容器(2)对试验箱(1)宽度上的密封；

所述老化容器(2)的上端面右侧与试验箱(1)右侧内壁之间采用密封板密封，所述老化容器(2)的下端面左侧与试验箱(1)左侧内壁之间采用密封板密封，从而将试验箱(1)分割为上下两个空间；

所述老化容器(2)的下端面左侧与试验箱(1)左侧内壁之间设置的密封板中间设置有连通试验箱(1)上下两个空间的循环气泵(3)；

如图2所示，所述老化容器(2)包括设置在顶端的上盖(21)，设置在右侧面的进气孔(26)，设置在左侧面内壁的检测装置(27)，所述上盖(21)的一端设置有出气口(22)，其中间位置设置有上电极座(23)，在老化容器(2)的底部中间位置设置有下电极座(29)，固定连接待老化绝缘体(25)的上电极(24)和下电极(28)分别嵌入上电极座(23)和下电极座(29)中。

所述上电极座(23)和下电极座(28)用于固定上下电极。

所述老化实验装置还包括处理器，用于对检测装置(27)得到的结果进行分析处理，并得到待老化绝缘体(25)的老化结果。

所述待老化绝缘体的材质包括硅橡胶绝缘体或硫化硅绝缘体或陶瓷绝缘体等。

所述电极材质为铝或铜。

所述二氧化硫气罐(4)、二氧化氮气罐(5)、湿度雾化器(11)、抽气泵(6)分别连通所述试验箱(1)的下部空间；

所述抽气泵(6)连接所述三通换向阀(7)，所述三通换向阀(7)的一个出口端连接所述废气灌(8)，另一个出口端呈开放状态。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述监测装置(27)为等离子体谱仪或静电探针，等离子体谱仪对电路击穿所产生的等离子体电弧进行检测，静电探针对绝缘体上产生的电荷进行检测，以得到相应的闪络电压。必要时，也可以将绝缘体取出，并对其憎水性、等值盐密、外观等进行检测。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述二氧化硫气罐(4)、二氧化氮气罐(5)与试验箱(1)的连接通路上设置有流量计和电磁阀，所述三通换向阀(7)开放的一端设置有流量计。

根据本发明所述的绝缘体老化实验装置，所述试验箱(1)的上端设有盖板，所述盖板可拆卸的将所述试验箱密封。

根据本发明所述的一种绝缘体老化实验装置的另一种实施方式，如图3所示，所述老化容器(2)设置有多个，并排间隔设置于试验箱(1)内部，上部和下部均留有一定空间；所述老化容器(2)的上端面之间以及右侧老化容器(2)的上端面与试验箱(1)右侧内壁之间均采用密封板密封，左侧老化容器(2)的下端面与试验箱(1)的左侧内壁之间采用密封板密封；所述多个老化容器(2)和密封板将试验箱(1)分割为上下两个空间。所述高压电源(10)可以分别对多个绝缘体的上下电极施加指定电压，进行污闪电压的检测。

多个老化容器(2)的设置可以同时进行多种绝缘体的老化实验。在必要的时候，也可以进行多个同一种绝缘体的老化实验得到结果后取平均值，以提高检测准确性。

根据本发明另一种实施方式所述的绝缘体老化实验装置的优选方式，所述多个老化容器(2)的进气孔(26)具有不同的直径，在所述多个老化容器(2)的出气口(22)处均设置流速计。由于各个老化容器(2)的进气孔(26)具有不同的尺寸，在试验箱(1)中内循环的情况下，通过进气孔(26)进入各个老化容器(2)的混合气体量有一定的差别，从而造成不同酸性气体量(流速)对待老化绝缘体的影响。

实施例1

一种采用本发明另一种实施方式所述的绝缘体老化实验装置进行绝缘体老化实验的方法，包括如下步骤：

1)监测环境中二氧化硫和二氧化氮气体含量，计算二氧化硫和二氧化氮气体与空气比例；同时也可以根据实际需求制定出二氧化硫和二氧化氮的比例。

2)将不同种类的绝缘体固定连接上电极(24)和下电极(28)后分别安装于多个老化容器(2)；

3)关闭所述二氧化硫气罐(4)通路和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，开启抽气泵(6)，三通换向阀(7)的出口选择开放端口，按照步骤1)计算得到的二氧化硫和二氧化氮气体的比例抽出试验箱(1)中的空气；

4)关闭抽气泵(6)，开启二氧化硫气罐(4)和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，按照步骤1)中计算得到的比例充入二氧化硫和二氧化氮气体；同时开启湿度雾化器(11)，向试验箱(1)中进行加湿；达到目标时，关闭电磁阀和湿度雾化器；

5)开启循环气泵；

6)以10天为一周期，一个周期时间到达后，关闭循环气泵(3)，控制高压电源(10)对上电极(24)和下电极(28)之间加压，电压不断增加，开启检测装置(27)，当检测装置(27)检测到电弧时，记录电压值，记为闪络电压；

7)将同一周期下各个老化容器(2)记录的闪络电压，建立各个绝缘体闪络电压平均值与时间之间的相关关系。

实施例2

一种采用本发明另一种实施方式的优选方式所述的绝缘体老化实验装置进行绝缘体老化实验的方法，包括如下步骤：

1)监测环境中二氧化硫和二氧化氮气体含量，计算二氧化硫和二氧化氮气体与空气比例；同时也可以根据实际需求制定出二氧化硫和二氧化氮的比例。

2)将多个相同的同种绝缘体固定连接上电极(24)和下电极(28)后分别安装于多个老化容器(2)；

3)关闭所述二氧化硫气罐(4)通路和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，开启抽气泵(6)，三通换向阀(7)的出口选择开放端口，按照步骤1)计算得到的二氧化硫和二氧化氮气体的比例抽出试验箱(1)中的空气；

4)关闭抽气泵(6)，开启二氧化硫气罐(4)和二氧化氮气罐(5)通路上的电磁阀，按照步骤1)中计算得到的比例充入二氧化硫和二氧化氮气体；同时开启湿度雾化器(11)，向试验箱(1)中进行加湿；达到目标时，关闭电磁阀和湿度雾化器；

5)开启循环气泵，记录每个所述流速计的气体流速；

6)以10天为一周期，关闭循环气泵(3)，控制高压电源(10)对上电极(24)和下电极(28)之间加压，电压不断增加，开启检测装置(27)，当检测装置(27)检测到电弧时，记录此时每个老化容器(2)中的相应电压值，记为闪络电压；

7)建立闪络电压与时间之间的相关关系，建立闪络电压与气体流速之间的相关关系。

依靠建立的闪络电压与时间之间的相关关系或闪络电压与气体流速之间的相关关系，判断待老化绝缘体的老化程度，并根据老化程度选择合适的绝缘体进行电力系统的建设。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，并非是对本发明的任何限制，任何不脱离本发明实质的修改、替代、组合等，均应包含在本发明的保护范围内。