[发明专利]一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备的绝缘部件测量技术领域，更具体地说，涉及一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的装置及方法。

背景技术

宏观固体电介质通常可划分为一些相同的结构单元，理论上来说，每个结构单元都是电中性的，但如果在一个或多个这样的结构单元内正负电荷不能互相抵消，则多余的电荷称为相应位置上的空间电荷，绝缘介质内部积聚的空间电荷是与绝缘介质的绝缘性能密切相关的，而绝缘性能又与器件的安全性和可靠性紧密相连，因此，需要对其体内的空间电荷进行测量，其中，电声脉冲法(Pulsed Electro-Acoustic，PEA)是目前常用的一种测量方法：将绝缘介质置于一定的电场中，电荷将会沿电场方向在介质体内定向进行注入、迁移和积聚，通过该方法可直观观测试样品内部空间电荷的分布情况。

常见的变压器内的油纸复合绝缘部件内部由于空间电荷的积累会导致内部电场分布的畸变，严重的电场畸变将引起该部件的击穿和老化，从而威胁变压器的安全。为了保障变压器的安全运行，需要对油纸复合绝缘部件的空间电荷分布进行测量，然而，上述电声脉冲法的测量电极装置及方法只能适用于纯液体或纯固体，尚不能实现油纸复合绝缘部件的空间电荷分布测量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的装置及方法，能够有效的测量油纸复合绝缘部件的空间电荷分布。

本发明提供的一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的装置，包括高压电极单元、高压电源、脉冲信号源、低压电极单元和电声传感单元，其中，

所述高压电极单元包括高压电极、与所述高压电极连接的电阻和电容，所述高压电源通过所述电阻与所述高压电极连接，所述脉冲信号源通过所述电容与所述高压电极连接；

所述低压电极单元包括金属板和接地线，所述金属板的中心位置设置有凹槽，所述凹槽内设置有油浸纸板，在所述油浸纸板上部设置有绝缘垫环，在所述绝缘垫环内设置有油隙；

所述电声传感单元设置于所述低压电极单元底部以下的中心位置。

优选的，在上述装置中，所述金属板中心位置的所述凹槽为圆柱状。

优选的，在上述装置中，所述凹槽的直径为10厘米、深度为0.5厘米。

优选的，在上述装置中，还包括用于固定所述高压电极单元的固定单元。

优选的，在上述装置中，所述电阻和所述电容的外部设置有环氧树脂层和黄铜外壳。

优选的，在上述装置中，所述高压电极为直径0.8厘米的圆柱状电极。

优选的，在上述装置中，所述金属板为铝板。

优选的，在上述装置中，所述电声传感单元的传感器材料为厚度40微米且半径5毫米的PVDF薄膜。

优选的，在上述装置中，所述电声传感单元的背面设置有声波吸收器，所述声波吸收器为半径5毫米、厚度1厘米的非极化PVDF板。

本发明提供的一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的方法，包括：

选择油浸纸板和绝缘油；

确定测试场强；

将所述油浸纸板和所述绝缘油置于如上所述任一种装置中，形成油纸复合绝缘部件；

测量所述油纸复合绝缘部件的空间电荷分布。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的装置，包括高压电极单元、高压电源、脉冲信号源、低压电极单元和电声传感单元，其中，所述高压电极单元包括高压电极、与所述高压电极连接的电阻和电容，所述高压电源通过所述电阻与所述高压电极连接，所述脉冲信号源通过所述电容与所述高压电极连接；所述低压电极单元包括金属板和接地线，所述金属板的中心位置设置有凹槽，所述凹槽内设置有油浸纸板，在所述油浸纸板上部设置有绝缘垫环，在所述绝缘垫环内设置有油隙；所述电声传感单元设置于所述低压电极单元底部以下的中心位置。本发明提供的一种测量油纸复合绝缘部件空间电荷分布的方法，包括：选择油浸纸板和绝缘油；确定测试场强；将所述油浸纸板和所述绝缘油置于如上所述任一种装置中，形成油纸复合绝缘部件；测量所述油纸复合绝缘部件的空间电荷分布。其中，在所述凹槽内形成油纸复合绝缘部件以后，在油纸复合绝缘部件上施加高压和脉冲信号，并利用所述电声传感单元对所述油纸复合绝缘部件产生的能够表征空间电荷分布状况的声波信号进行采集，并转换为电信号，从而就能实现对油纸复合绝缘部件空间电荷分布的测量。

附图说明