本发明专利技术涉及变压器油纸老化试验技术领域，具体为一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置及其寿命预测方法，包括试验箱体、振动传递装置、试样夹持装置和油路循环装置；所述试验箱体设置在承重台上，所述试验箱体内设置有若干组平行设置的试样夹持装置，所述试样夹持装置与所述振动传递装置连接，所述试验箱体上加工有真空抽气口、循环进油口和循环出油口，所述试验箱体上的循环进油口和循环出油口分别通过油路循环管道与油路循环装置连接，所述试验箱体上的真空抽气口通过抽气管路与抽真空泵连接，所述抽气管路上还设置有抽气阀门；本发明专利技术能够实现在线检测试样的性能退化量，并利用随机模型结合传统寿命计算模型对变压器寿命进行预测。
【技术实现步骤摘要】
一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置及其寿命预测方法
本专利技术涉及油纸老化试验设备
，尤其涉及一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置及其寿命预测方法。
技术介绍
油浸式电力变压器在电力系统中承担着电力输、配送以及高低压变换等重任，其运行状态直接影响整个电力系统运行的稳定性。而油浸式变压器的主要绝缘防护在于内部的油纸绝缘部分，常年带电运行环境，以及热、振动、化学等外界各因素的综合作用，导致绝缘油纸逐渐老化、失效，引发变压器各类故障，进而造成电力系统的波动，甚至直接造成电力供应的中断。因此，通过模拟变压器油纸绝缘实际运行状态，实现对变压器油纸绝缘状态在线检测、有效评估及寿命预测具有重要意义。目前的试验研究中，油纸绝缘加速老化方式主要有以下几种类型，如在较高温度90℃、110℃、130℃、较高电场等单一应力作用下的加速老化、在电-热联合应力作用下的电热联合加速老化以及电、热、机械等多种应力作用下的综合加速老化等。多因素综合作用下的老化更接近于变压器的真实运行状态，但多数多因素影响的试验中，绝缘油一般都为静止老化状态，或是未加入振动应力因素，而实际运行过程中变压器油是呈循环状态，且绝缘油纸是处于振动环境的，本装置在电、热、振动等三种应力综合作用下，加上油路的热循环，最大限度还原绝缘油纸的实际工作状态；如中国专利申请，申请号为201510377644.7的一种油纸绝缘电热联合老化密封系统；提出了一种油纸绝缘电热联合老化密封系统，用于严格的油纸绝缘电热联合老化试验，该装置结构复杂，要求严格，并且只能实现变压器油纸绝缘电和热两种影响因素，振动应力及绝缘油循环影响均未进行考虑，与实际变压器运行环境存在差异。此外，目前常用的评估油纸绝缘老化状态的特征参量主要有油中气体分析、样品微水含量以及聚合度测试等，均需取样进行测量，步骤复杂操作不便。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有技术的不足，提供了一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置及其寿命预测方法。本专利技术能够实现在线检测试样的性能退化量，并利用随机模型结合传统寿命计算模型对变压器寿命进行预测，本专利技术能够模拟变压器油纸绝缘在电、热、振动等多种应力综合作用下的老化状态，并能实时在线测试老化参量，不用打开密封装置取样，操作更加简便，利用随机退化模型结合传统阿仑尼乌斯方程、逆幂准则对寿命进行预测，将数据统计和物理模型相结合，使寿命预测过程更加科学、有效。本专利技术的技术方案：一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置，包括试验箱体、振动传递装置、试样夹持装置和油路循环装置；所述试验箱体设置在承重台上，所述试验箱体内设置有若干组平行设置的试样夹持装置，所述试样夹持装置与所述振动传递装置连接，所述试验箱体上加工有真空抽气口、循环进油口和循环出油口，所述试验箱体上的循环进油口和循环出油口分别通过油路循环管道与油路循环装置连接，所述试验箱体上的真空抽气口通过抽气管路与抽真空泵连接，所述抽气管路上还设置有抽气阀门；每组所述试样夹持装置均包括两个样品夹板、两个测试电极、支撑螺杆和定位螺杆；两组所述样品夹板之间设置有若干组支撑螺杆，每组所述支撑螺杆的上下两端分别设置有两组固定螺母一，两组所述固定螺母一分别设置在所述样品夹板的上下两端，两组所述样品夹板之间还设置有四根对称设置的定位螺杆，每两根所述定位螺杆相对的一端分别于一组测试电极固定连接，两组所述测试电极之间夹持有有测试样品，每两根所述定位螺杆的另一端分别设置有两组固定螺母二，两组所述固定螺母二也分别设置再所述样品夹板的上下两端，所有所述样品夹板还均与所述振动传递装置连接；所述振动传递装置包括振动平台、角铁支架、传递横担、传递杆，所述振动平台设置在所述承重台下方，所述振动平台上设置有两组角铁支架，两组所述角铁支架之间设置有传递横担，所述传递横担上设置有两组传递杆，所述传递杆分别于多组所述样品夹板连接，所述传递杆穿过所述试验箱体的部分外端设置有振动传递波纹管。进一步的，所述油路循环装置包括循环油泵和绝缘油缓冲箱体，所述试验箱体上的循环出油口通过油路循环管路与所述循环油泵连接，所述循环油泵通过油路循环管路与所述绝缘油缓冲箱体连接，所述绝缘油缓冲箱体通过油路循环管路与所述试验箱体上的循环进油口连接，所述绝缘油缓冲箱体顶端加工有注油口，与所述试验箱体上的循环进油口连接的油路循环管路端部设置有循环进油阀门，与所述试验箱体上的循环出油口连接的油路循环管路端部设置有循环出油阀门，设置在所述绝缘油缓冲箱体两侧的油路循环管路上均设置有调速阀门，且设置所述绝缘油缓冲箱体与所述试验箱体之间的油路循环管路上还设置有流速表。进一步的，所述样品夹板为耐腐蚀环氧树脂夹板，所述定位螺杆、固定螺母一和固定螺母二均为耐腐蚀的尼龙螺杆和螺母。进一步的，所述试验箱体上端设置有绝缘密封端盖，所述试验密封端盖上设置有两组吊耳，所述试验箱体上还设置有观察窗口。一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置的寿命预测方法，该方法包括如下步骤：步骤a：将绝缘试样进行预处理，真空状态下干燥48小时；步骤b：将样品夹板、测试电极、绝缘试样固定后，联结好相关管路后，通过绝缘油缓冲器加热到规定温度后，利用循环油泵向试验箱体中注油；注油过程中打开真空泵，使试验箱体达到规定的真空度，注油完毕后继续抽真空至残压40-50Pa，保持6小时；步骤c：使多组样品在规定温度、电压以及振动频率条件下进行加速老化试验，间隔规定时间，在线检测绝缘试样的FDS频域谱，获得其介电损耗因数，随后利用非线性最小二乘方法对所测数据进行拟合，提取老化特征参量Δε，通过特征参量来计算绝缘纸板的聚合度DP，作为寿命评估的性能退化参量，其计算公式为：Δε＝140.59437×exp(-DP/273.98905)-0.36291步骤d：对性能退化量进行数据处理：所计算的聚合度退化数据应用随机过程进行数据建模，并结合极大似然函数，对随机过程模型参数进行估计，最终实现对变压器寿命的预测。进一步的，所述步骤b中所述规定的真空度为0.02MPa。进一步的，所述步骤b中所述规定温度为50±5℃。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：本专利技术将所有影响因素集成于一体，能够模拟变压器油纸绝缘运行过程中电、热、振动三种应力综合作用下的老化状态，并采用油路循环方式，最大限度还原绝缘油纸的实际工作状态，能够间接实现对变压器油的状态检测以及试验大数据的积累，提高了试验数据准确性、合理性、有效性。本专利技术所应用的振动平台以及振动传递装置，能够实现振动的幅值、频率可调，可针对不同的试验要求进行不同振动条件的设定。本专利技术试样夹板采取多层叠加方式，能同时做多组对比试验，试验条件统一，节约时间和成本，且便于数据对比统计。本专利技术热油循环部分采用的是外部加热方式，温度控制精度高，可避免箱体内部采用加热棒形式而造成的局部受热情况，防止热点集中，使箱体内部温度均匀、试样受热条件一致，使试验效果达到良好。本专利技术能实时在线测试绝缘样品多种老化参量数据，无需进行破坏性取样试验，操作便捷，并并能建立测试数据库，实现历史数据存储对比功能。本专利技术参数提取部分充分考虑模型存在的优缺点，能通过理论计算和分析，减小特征量参数拟合过程中的误差，使计算过程更加准确。本专利技术寿命预测方法不是单一样本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置，其特征在于：包括试验箱体(101)、振动传递装置(3)、试样夹持装置(2)和油路循环装置(4)；所述试验箱体(101)设置在承重台(102)上，所述试验箱体(101)内设置有若干组平行设置的试样夹持装置(2)，所述试样夹持装置(2)与所述振动传递装置(3)连接，所述试验箱体(101)上加工有真空抽气口(104)、循环进油口(105)和循环出油口(106)，所述试验箱体(101)上的循环进油口(104)和循环出油口(105)分别通过油路循环管道(402)与油路循环装置(4)连接，所述试验箱体(101)上的真空抽气口(104)通过抽气管路(502)与抽真空泵(501)连接，所述抽气管路(502)上还设置有抽气阀门(503)；每组所述试样夹持装置(2)均包括样两个样品夹板(201)、两个测试电极(202)、支撑螺杆(203)和定位螺杆(204)；两组所述样品夹板(201)之间设置有若干组支撑螺杆(203)，每组所述支撑螺杆(204)的上下两端分别设置有两组固定螺母一，两组所述固定螺母一分别设置在所述样品夹板(201)的上下两端，两组所述样品夹板(201)之间还设置有四根对称设置的定位螺杆(204)，每两根所述定位螺杆(204)相对的一端分别与一组测试电极(202)固定连接，两组所述测试电极(202)之间夹持有有测试样品(206)，两组所述测试电极(202)分别通过引线与外部电源电连接，每两根所述定位螺杆(204)的另一端分别设置有两组固定螺母二，两组所述固定螺母二也分别设置再所述样品夹板(201)的上下两端，所有所述样品夹板(201)还均与所述振动传递装置(3)连接；所述振动传递装置(3)包括振动平台(301)、角铁支架(302)、传递横担(303)、传递杆(304)，所述振动平台(301)设置在所述承重台(102)下方，所述振动平台(301)上设置有两组角铁支架(302)，两组所述角铁支架(302)之间设置有传递横担(303)，所述传递横担(303)上设置有两组传递杆(304)，所述传递杆(304)分别于多组所述样品夹板(201)连接，所述传递杆(304)穿过所述试验箱体(1)的部分外端设置有振动传递波纹管(109)。...
【技术特征摘要】
1.一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置，其特征在于：包括试验箱体(101)、振动传递装置(3)、试样夹持装置(2)和油路循环装置(4)；所述试验箱体(101)设置在承重台(102)上，所述试验箱体(101)内设置有若干组平行设置的试样夹持装置(2)，所述试样夹持装置(2)与所述振动传递装置(3)连接，所述试验箱体(101)上加工有真空抽气口(104)、循环进油口(105)和循环出油口(106)，所述试验箱体(101)上的循环进油口(104)和循环出油口(105)分别通过油路循环管道(402)与油路循环装置(4)连接，所述试验箱体(101)上的真空抽气口(104)通过抽气管路(502)与抽真空泵(501)连接，所述抽气管路(502)上还设置有抽气阀门(503)；每组所述试样夹持装置(2)均包括样两个样品夹板(201)、两个测试电极(202)、支撑螺杆(203)和定位螺杆(204)；两组所述样品夹板(201)之间设置有若干组支撑螺杆(203)，每组所述支撑螺杆(204)的上下两端分别设置有两组固定螺母一，两组所述固定螺母一分别设置在所述样品夹板(201)的上下两端，两组所述样品夹板(201)之间还设置有四根对称设置的定位螺杆(204)，每两根所述定位螺杆(204)相对的一端分别与一组测试电极(202)固定连接，两组所述测试电极(202)之间夹持有有测试样品(206)，两组所述测试电极(202)分别通过引线与外部电源电连接，每两根所述定位螺杆(204)的另一端分别设置有两组固定螺母二，两组所述固定螺母二也分别设置再所述样品夹板(201)的上下两端，所有所述样品夹板(201)还均与所述振动传递装置(3)连接；所述振动传递装置(3)包括振动平台(301)、角铁支架(302)、传递横担(303)、传递杆(304)，所述振动平台(301)设置在所述承重台(102)下方，所述振动平台(301)上设置有两组角铁支架(302)，两组所述角铁支架(302)之间设置有传递横担(303)，所述传递横担(303)上设置有两组传递杆(304)，所述传递杆(304)分别于多组所述样品夹板(201)连接，所述传递杆(304)穿过所述试验箱体(1)的部分外端设置有振动传递波纹管(109)。2.根据权利要求1所述的一种变压器油纸绝缘多因素联合老化试验装置，其特征在于，所述油路循环装置(4)包括循环油泵(401)和绝缘油缓冲箱体(403)，所述试验箱体(101)上的循环出油口(105)通过油路循环管路(402)与所述循环油泵(401)连接，所述循环油泵(401)通过油路循环管路(402)与所述绝缘油缓冲箱体(403)连接，所述绝缘油缓冲箱体(403)通过油路循环管路(402...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘骥，张伟丽，张明泽，齐朋帅，廖俐琳，孙宇飞，许鹤林，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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