智能絕緣子老化試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能絕緣子老化試驗系統(tǒng)。該智能絕緣老化試驗系統(tǒng)，包括高壓電源、微弱信號采集箱和絕緣老化試驗箱三部分，高壓電源通過高壓屏蔽引線將高壓引入絕緣老化試驗箱，絕緣老化試驗箱中產(chǎn)生的微弱信號通過帶屏蔽信號線引入微弱信號采集箱，微弱信號經(jīng)過濾波放大后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳至上位機，由上位機進行數(shù)據(jù)處理及存儲打印，隔離電源為高壓電源和微弱信號采集箱供電。智能絕緣老化系統(tǒng)能夠在極端環(huán)境下，通過高壓引入電極將所需高壓加到支撐多個被試絕緣子的絕緣支架上進行試驗，保證其絕緣結構穩(wěn)定運行，同時實現(xiàn)微弱信號的采集與傳輸。實現(xiàn)溫度現(xiàn)場控制和無線控制，提升系統(tǒng)的智能與安全性。
【專利說明】智能絕緣子老化試驗系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能絕緣子老化試驗系統(tǒng)，主要應用于電力企業(yè)、絕緣子制造公司、高校等環(huán)境下，開展絕緣子老化試驗，尤其是模擬極端環(huán)境下絕緣子老化機理研究。

【背景技術】
[0002]目前，我國特、超高壓輸變電網(wǎng)迅猛發(fā)展，作為保障電網(wǎng)的安全運行的輸電設備之一一絕緣子質(zhì)量檢測突顯重要。但目前國內(nèi)外尚無理想的質(zhì)檢裝備，阻礙了行業(yè)進步，制約了我省高端裝備制造業(yè)快速發(fā)展。
[0003]檢測技術與裝備現(xiàn)狀:清華大學、中國電科院、日本NGK公司等開發(fā)的離子遷移試驗裝置存在測試時間長、結果難以保證精準、設備智能化不夠高等問題；因此，研究遷移機理與老化規(guī)律之間關系，研發(fā)高性能的絕緣子質(zhì)量快速檢測裝備已成為大家共同面臨的重大技術課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是緊緊圍繞目前特高壓輸變電網(wǎng)絕緣子質(zhì)檢技術關鍵裝備存在的主要問題，包括:
[0005](I)高壓設備系統(tǒng)自身泄漏電流大，控制部分可靠性差，輸出高電壓的諧波分量大、精度低；
[0006](2)采用指針式的檢流計和微安表測量電流，精度難以保證；試驗環(huán)境(溫度值、濕度值)控制不精準；
[0007](3)系統(tǒng)長期運行，難以保證絕緣結構穩(wěn)定性和絕緣能力。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種智能絕緣子老化試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括三部分:
[0009](I)自身泄漏小、輸出電壓精度高的大容量直流高壓電源系統(tǒng)；
[0010](2)高壓場下微弱信號采集與處理及管理系統(tǒng)；
[0011](3)容納2-50組絕緣子試樣的絕緣老化試驗箱。
[0012]本發(fā)明的一種智能絕緣老化試驗系統(tǒng)，包括高壓電源、微弱信號采集箱和絕緣老化試驗箱三部分，高壓電源通過高壓屏蔽引線將高壓引入絕緣老化試驗箱，絕緣老化試驗箱中產(chǎn)生的微弱信號通過帶屏蔽信號線引入微弱信號采集箱，微弱信號經(jīng)過濾波放大后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳至上位機，由上位機進行數(shù)據(jù)處理及存儲打印，隔離電源為高壓電源和微弱信號采集箱供電。
[0013]高壓電源包括隔離電源、電源控制箱、高壓發(fā)生器；電源控制箱輸入端與隔離電源相連，電源控制箱輸出端與高壓發(fā)生器連接，高壓發(fā)生器與絕緣老化試驗箱相連接。高壓電源采用高壓電源集裝化技術，即將所有升壓、倍壓以及高壓反饋電路集于鐵殼里，實現(xiàn)小型化和穩(wěn)定耐用；高壓電源通過埋入式電極和拖地電纜將高壓引至絕緣老化試驗箱，以實現(xiàn)自身泄漏小的特點。
[0014]微弱信號采集箱具有nA級和UA級量程，包括信號采集模塊、濾波模塊、放大模塊和通信模塊，上述各模塊依次連接，通信模塊將信號傳至上位機進行后續(xù)數(shù)據(jù)處理、存儲打印，大大減少了試驗人員處理數(shù)據(jù)的工作量。
[0015]絕緣老化試驗箱包括加熱器、絕緣腔體、絕緣電瓷板、墊圈、高壓套管、高壓引入電極、高壓導桿、溫度傳感器、試溫絕緣子、風扇、絕緣子支架、被試品、絕緣子、微弱屏蔽信號線。
[0016]加熱器設在絕緣腔體的底部，絕緣腔體的內(nèi)壁為鐵板，鐵板將加熱器覆蓋。絕緣腔體內(nèi)涂鋪聚四氟乙烯，提高絕緣強度的同時也增強了內(nèi)壁的耐腐蝕性。絕緣腔體底部的聚四氟乙烯上有絕緣電瓷板，絕緣電瓷板上設有散熱通道。絕緣老化試驗箱的門邊框有墊圈，當關緊箱門后借助一定的壓力達到有效的密封。
[0017]高壓套管為直流高壓電容式套管，位于絕緣老化試驗箱的頂部。高壓套管包括內(nèi)部的絕緣電容芯子和外部的絕緣套管，絕緣電容芯子由電纜紙和金屬鋁箔交替纏繞于金屬棒上，絕緣套管采用聚四氟乙烯材料，高壓套管外徑為上下相同的傘棱狀結構。高壓套管內(nèi)部的絕緣電容芯子與高壓引入電極相連，高壓引入電極將高壓引入高壓導桿。
[0018]絕緣子支架為圍繞于高壓導桿周圍的“8”字形柱體，絕緣子支架采用耐高溫復合材料制作，絕緣子支架起到分布被試品、承載高壓和傳輸微弱電流的作用。絕緣子支架內(nèi)的高壓導桿周圍放置有多組被試品，高壓導桿的兩端設有多個絕緣子。各絕緣子支架內(nèi)的高壓導桿之間并聯(lián)，高壓流經(jīng)高壓導桿和被試品后，通過微弱屏蔽信號線將微弱信號傳入微弱信號采集箱。絕緣腔體內(nèi)部存在強電場、強磁場和高溫，微弱屏蔽信號線采用銅網(wǎng)屏蔽層-氧化鋁瓷套管-銅導線三層復合材料制作。
[0019]溫度傳感器和試溫絕緣子固定在絕緣腔體的一側，在溫度傳感器的附近放置試溫絕緣子來模擬溫度場，使測量值更接近被測試品的真實溫度。
[0020]絕緣老化試驗箱的絕緣腔體的一側設有風扇。
[0021]無線溫度控制系統(tǒng)位于絕緣老化試驗箱外側，與溫度傳感器和加熱器相連接。無線溫度控制系統(tǒng)包括手持端和執(zhí)行端。手持端用于設置絕緣老化試驗箱所需溫度值，包括按鍵模塊、手持端微處理器(MCU)模塊和無線傳輸模塊；執(zhí)行端用于響應手持端的設置信息，完成溫度的調(diào)節(jié)工作，包括無線傳輸模塊、執(zhí)行端微處理器(MCU)模塊和加熱器。無線溫度控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場控制和無線控制，現(xiàn)場控制是直接對絕緣老化試驗箱上的溫度控制器進行設定，無線控制是通過遙控器對絕緣老化試驗箱上的溫度控制器進行設定。
[0022]本發(fā)明的有益效果是智能絕緣老化系統(tǒng)能夠在極端環(huán)境下(如120度)，通過高壓引入電極將所需高壓(如60kV)加到支撐多個被試品的絕緣子支架上進行試驗，保證其絕緣結構穩(wěn)定運行，同時實現(xiàn)微弱信號(如nA級)的采集與傳輸。實現(xiàn)溫度現(xiàn)場控制和無線控制，提升系統(tǒng)的智能與安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為智能絕緣老化試驗系統(tǒng)原理圖。
[0024]圖2為高壓電源產(chǎn)生回路。
[0025]圖3為微弱信號采集系統(tǒng)框圖。
[0026]圖4為絕緣老化試驗箱總體結構圖。
[0027]圖5為絕緣老化試驗箱絕緣子支架結構示意圖。
[0028]圖6為無線溫度控制系統(tǒng)的結構圖。
[0029]圖中:1加熱器；2絕緣腔體；3絕緣電瓷板；4散熱通道；5墊圈；6高壓套管；7高壓引入電極；8高壓導桿；9溫度傳感器；10試溫絕緣子；11風扇；12絕緣子支架；13被試品；14絕緣子；15微弱屏蔽信號線。

【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖和技術方案進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0031]圖1為智能絕緣老化試驗系統(tǒng)原理圖，輸入電源(220AC)經(jīng)隔離電源為高壓電源控制箱和微弱信號采集箱供電；電源控制箱輸出電壓(0-250V)至高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓，高壓引入絕緣老化試驗箱為被試品提供高壓激勵，被試品產(chǎn)生的微弱信號傳入微弱信號采集箱，微弱信號經(jīng)過濾波放大后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳至上位機，由上位機進行數(shù)據(jù)處理及存儲打印。
[0032]圖2為高壓電源的主電路圖。高壓電源輸入220V電壓，通過升壓變壓器、倍壓整流電路和大電阻限流后，為被試品提供激勵。±12V電源模塊為電源控制電路供電。電流傳感器對電流進行采樣實現(xiàn)過流保護，采樣電阻對電壓采樣實現(xiàn)過壓保護。
[0033]圖3為微弱信號采集系統(tǒng)框圖。被試品的微弱電流信號經(jīng)由微弱信號采集模塊、濾波放大后，將采集的微弱電流信號通過通信模塊傳輸給上位機進行信號處理，并用VB編寫的人機交互頁面、特定的應用程序，全程實現(xiàn)計算機管理，提高系統(tǒng)的智能化和試驗效率。
[0034]圖4為絕緣老化試驗箱總體結構圖。0_60kV直流高壓通過高壓套管、高壓引入電極和高壓導桿引入絕緣箱體。
[0035]絕緣腔體底部裝有兩個加熱器，低溫試驗時一個加熱器工作，高溫試驗時兩個加熱器同時工作，極大提高了加熱效率。絕緣腔體側面裝有風扇，使絕緣腔體溫度保持均勻和降溫。加熱器上方的鐵板上鋪放有耐高溫、絕緣的絕緣電瓷板，絕緣電瓷板開有三道散熱通道。絕緣老化試驗箱門邊框有墊圈，關緊箱門后借助一定的壓力達到有效的密封。
[0036]溫度傳感器和試溫絕緣子固定在絕緣腔體的一側，在溫度傳感器的附近放置試溫絕緣子來模擬溫度場，使測量值更接近被測試品的真實溫度。
[0037]圖5為絕緣老化試驗箱絕緣子支架結構示意圖。引入絕緣腔體的高壓通過高壓引入電極和高壓導桿將高壓施加到被試品上，被試品傳導出的微弱信號通過微弱屏蔽信號線傳入微弱信號采集箱。絕緣子支架起到分布被試品、承載高壓和傳輸微弱電流的作用。
[0038]圖6為無線溫度控制系統(tǒng)結構圖。無線溫度控制系統(tǒng)包括手持端和執(zhí)行端。手持端用于設置絕緣老化試驗箱所需溫度值，包括按鍵模塊、手持端微處理器(MCU)模塊和無線傳輸模塊；執(zhí)行端用于響應手持端的設置信息，完成溫度的調(diào)節(jié)工作，包括無線傳輸模塊、執(zhí)行端微處理器(MCU)模塊和加熱器。
【權利要求】
1.一種智能絕緣老化試驗系統(tǒng)，其特征在于，智能絕緣老化試驗系統(tǒng)包括高壓電源、微弱信號采集箱和絕緣老化試驗箱三部分，高壓電源通過高壓屏蔽引線將高壓引入絕緣老化試驗箱，絕緣老化試驗箱中產(chǎn)生的微弱信號通過帶屏蔽信號線引入微弱信號采集箱，微弱信號經(jīng)過濾波放大后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳至上位機，由上位機進行數(shù)據(jù)處理及存儲打印，隔離電源為高壓電源和微弱信號采集箱供電； 高壓電源包括隔離電源、電源控制箱和高壓發(fā)生器；電源控制箱輸入端與隔離電源相連，電源控制箱輸出端與高壓發(fā)生器連接，高壓發(fā)生器與絕緣老化試驗箱相連接；微弱信號采集箱具有nA級和uA級量程，包括信號采集模塊、濾波模塊、放大模塊和通信模塊，上述各模塊依次連接，通信模塊將信號傳至上位機進行后續(xù)數(shù)據(jù)處理、存儲打??；絕緣老化試驗箱包括加熱器、絕緣腔體、絕緣電瓷板、墊圈、高壓套管、高壓引入電極、高壓導桿、溫度傳感器、試溫絕緣子、風扇、絕緣子支架、被試品、絕緣子和微弱屏蔽信號線.加熱器設在絕緣腔體的底部，絕緣腔體的內(nèi)壁為鐵板，鐵板將加熱器覆蓋； 絕緣腔體內(nèi)涂鋪聚四氟乙烯，絕緣腔體底部的聚四氟乙烯上有絕緣電瓷板，絕緣電瓷板上設有散熱通道；絕緣老化試驗箱的門邊框有墊圈； 高壓套管為直流高壓電容式套管，位于絕緣老化試驗箱的頂部；高壓套管包括內(nèi)部的絕緣電容芯子和外部的絕緣套管，絕緣電容芯子由電纜紙和金屬鋁箔交替纏繞于金屬棒上，絕緣套管采用聚四氟乙烯材料，高壓套管外徑為上下相同的傘棱狀結構；高壓套管內(nèi)部的絕緣電容芯子與高壓引入電極相連，高壓引入電極將高壓引入高壓導桿； 絕緣子支架為圍繞于高壓導桿周圍的“8”字形柱體，絕緣子支架采用耐高溫復合材料制作，絕緣子支架內(nèi)的高壓導桿周圍放置有多組被試品，高壓導桿的兩端設有多個絕緣子；各絕緣子支架內(nèi)的高壓導桿之間并聯(lián)，高壓流經(jīng)高壓導桿和被試品后，通過微弱屏蔽信號線將微弱信號傳入微弱信號采集箱；溫度傳感器和試溫絕緣子固定在絕緣腔體的一側； 絕緣老化試驗箱的絕緣腔體的一側設有風扇； 無線溫度控制系統(tǒng)位于絕緣老化試驗箱外側，與溫度傳感器和加熱器相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能絕緣老化試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線溫度控制系統(tǒng)包括手持端和執(zhí)行端，手持端用于設置絕緣老化試驗箱所需溫度值，包括按鍵模塊、手持端微處理器模塊和無線傳輸模塊；執(zhí)行端用于響應手持端的設置信息，完成溫度的調(diào)節(jié)工作，包括無線傳輸模塊、執(zhí)行端微處理器模塊和加熱器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的智能絕緣老化試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的微弱屏蔽信號線采用銅網(wǎng)屏蔽層-氧化鋁瓷套管-銅導線三層復合材料制作。
【文檔編號】G01R31/00GK104375032SQ201410632138
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權日:2014年11月10日
【發(fā)明者】孫長海, 李維江, 婁志迅, 盧偉, 陳瑾希, 粘凱昕, 史曉龍, 張強, 王明, 趙偉程, 陳百通, 薛靜梅, 彭娜 申請人:大連理工大學