技术领域
[0001] 本
发明涉及高压电气设备领域，尤其涉及一种检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验装置及方法。
背景技术
[0002] 绝缘冷却介质被广泛地应用于高压电气设备中，其作用是在电气设备运行过程中起绝缘和冷却的作用，保证高压电气设备正常可靠运行。具有
相变特点的绝缘冷却介质在高压电气设备运行过程中，可能呈现出各种相态，包括液态、汽液两相及汽态，在各相态下，绝缘冷却介质都必须满足高压电气设备的绝缘要求。而目前《GB/T507—2002绝缘油击穿
电压测定法》中描述的绝缘冷却介质介电强度试验用油杯，只适合液态绝缘冷却介质常温时的介电强度测试，其上部敞开不密封，无法满足具有相变特点的绝缘介质在汽态和汽液两相共存态时的介电强度的检测。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对
现有技术的
缺陷，提供一种检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验装置及方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验装置，该实验装置包括：
[0005] 密封
箱体，所述箱体的一端为用于连接外部介电强度测试仪的电压加压端，对应的另一端为接地端；
[0006] 试验
电极，包括设于所述箱体内部且与所述电压加压端连接的第一电极、与所述接地端连接的第二电极，所述第一电极和所述第二电极相对间距设置；
[0007] 电极间距调整装置，设于所述箱体
外壳上且与所述第一电极或第二电极连接，用于调整所述第一电极和所述第二电极之间的间距；
[0008] 电加热套，套设于所述第一电极和/或所述第二电极处，用于在所述绝缘冷却介质
覆盖所述试验电极，检测所述绝缘冷却介质汽液两相状态下介电强度时，对所述绝缘冷却介质进行加热；
[0009] 电加热器，设置在所述箱体内部，用于在所述绝缘冷却介质位于所述试验电极以下，检测所述绝缘冷却介质汽态下介电强度时，对所述绝缘冷却介质进行加热。
[0010] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，所述接地端通过设置在所述箱体上的接地组件接地。
[0011] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，所述第一电极和所述第二电极分别通过导电杆连接到所述电压加压端和所述接地端。
[0012] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，所述电极间距调整装置包括调整旋钮以及刻度盘；
[0013] 所述调整旋钮与所述第一电极或所述第二电极的导电杆连接，用于通过旋转带动所述第一电极或所述第二电极发生位移，调整所述第一电极和所述第二电极间的间距，并通过所述刻度盘显示所述调整旋钮的旋转刻度。
[0014] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，还包括：
[0015] 第一测温
探头，从所述导电杆内部靠近设置在所述第一电极或所述第二电极处，用于测量所述第一电极与所述第二电极间绝缘冷却介质汽液两相状态时的
温度；
[0016] 第二测温探头，设置在所述试验电极以下的
位置，用于测量所述绝缘冷却介质液态时的温度。
[0017] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，还包括设置在所述箱体上的电源
接线柱，用于与所述电加热套
导线连接，所述电源接线柱连接外部电源。
[0018] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，还包括具有
阀门的注放液口，用于注入所述绝缘冷却介质至所述箱体内部或将所述箱体内部的绝缘冷却介质放出。
[0019] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，还包括与所述箱体内部联通的压
力表，用于检测所述箱体内部的压力。
[0020] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度实验装置中，还包括与所述箱体内部联通的压力释放阀，用于所述箱体内部压力超过测试需求值时，通过开启进行泄压。
[0021] 本发明还构造了一种采用上述所述的实验装置来检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验方法，包括以下步骤：
[0022] S1：调整所述第一电极和所述第二电极之间的间距至预设间距；
[0023] S2：在所述箱体内装入具有相变特点的绝缘冷却介质并保持所述箱体密封，使所述绝缘冷却介质处于以下三种状态之一：
[0024] (1)、液态，即常温且所述绝缘冷却介质覆盖所述试验电极的状态；
[0025] (2)、汽液两相状态，即所述绝缘冷却介质覆盖所述试验电极，且通过所述电加热套对所述绝缘冷却介质进行加热以使所述第一电极与所述第二电极间产生气泡的状态；
[0026] (3)、汽态，即所述绝缘冷却介质位于所述试验电极以下位置，且通过所述电加热器对所述绝缘冷却介质进行加热使其
汽化的状态；
[0027] S3：针对以上每一种状态，分别通过所述介电强度测试仪对所述第一电极进行升压，使之与所述第二电极发生介
电击穿，并通过所述介电强度测试仪记录该电压值。
[0028] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验方法中，所述步骤S2之前还包括：
[0029] 所述箱体抽
真空至预设真空度，并保持不泄露。
[0030] 优选地，在本发明所述的检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验方法中，针对汽液两相状态以及汽态，所述步骤S3之前包括：
[0031] 控制实验温度和/或压力达到预设实验需求值。
[0032] 通过实施本发明，具有以下有益效果：
[0033] 本发明通过设计密封不泄露的实验装置，通过电加热套对覆盖试验电极的液态绝缘冷却介质进行加热，令电极中间处的绝缘冷却介质处于汽液两相状态，从而测量绝缘冷却介质在汽液两相状态下的介电强度数据；并且通过位于试验电极以下的电加热器对绝缘冷却介质进行加热，令电极中间处的绝缘冷却介质处于汽态，从而测量绝缘冷却介质在汽态下的介电强度数据，给高压电气设备的设计、生产提供数据
支撑，保证其安全运行。
附图说明
[0034] 下面将结合附图及
实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0035] 图1是本发明检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验装置的结构示意图。
具体实施方式
[0036] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0037] 基于具有相变特点的绝缘冷却介质在高压电气设备运行过程中，绝缘冷却介质可能呈现液态、汽液两相状态或纯汽态，为保证高压电气设备的安全运行，绝缘冷却介质在液态、汽液两相状态及汽态时的介电强度都必须满足国家标准或高压电气设备运行要求，因此必须有一种实验装置及方法可以检测具有相变特点的绝缘冷却介质在各相态下的介电强度，给高压电气设备的设计、生产提供数据支撑，保证高压电气设备的安全运行。
[0038] 因此，如图1所示，本发明构造了一种检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验装置，其中，相态包括液态、汽液两相状态以及汽态，该实验装置包括：箱体1、试验电极2、电极间距调整装置3、电加热套4、以及电加热器5。
[0039] 其中，箱体1是密封的，箱体1的一端为用于连接外部介电强度测试仪的电压加压端11，对应的另一端为接地端12。在一些实施例中，该箱体除电压加压端11和接地端12外，采用绝缘、透明材料，可以看到实验时绝缘冷却介质汽泡产生、变化过程，电压加压端11和接地端12可以是箱体1两端的端盖，接地端12通过设置在箱体1上的接地组件6接地，该接地组件6可以是接地
螺栓等。且，该实验装置是全密封的，具有能承受住真空度为1Pa 和
正压力为100kPa的机械强度的能力，因此在箱体1的四周还设置了机械强度加强螺杆15。
[0040] 试验电极2，包括设于箱体1内部且与电压加压端11连接的第一电极21、与接地端12连接的第二电极22，第一电极21和第二电极22相对间距设置。在一些实施例中，第一电极
21和第二电极22分别通过导电杆23连接到电压加压端11和接地端12。在一些实施例中，第一电极21和第二电极22的形状可以是平板、球形、蘑菇形。另外，需要说明的是，当电极表面有损坏或凹痕时，电极必须可以维护或更换。
[0041] 电极间距调整装置3，设于箱体1端盖上且与第一电极21或第二电极22 连接，用于调整第一电极21和第二电极22之间的间距。在一些实施例中，电极间距调整装置3包括调整旋钮31以及刻度盘32。调整旋钮31与第一电极21或第二电极22的导电杆23连接，用于通过旋转带动第一电极21或第二电极22发生位移，调整第一电极21和第二电极22间的间距，并通过刻度盘32显示调整旋钮31的旋转刻度，可通过旋转刻度与间距之间的转换关系，计算出第一电极21和第二电极22之间的间距。优选地，调整第一电极21和第二电极22之间的间距至2.5mm。在其他实施例中，可按实际检测需求进行间距的调整，在此不作限定。
[0042] 该箱体1可容置具有相变特点的绝缘冷却介质，覆盖试验电极2或位于试验电极2以下位置，第一电极21通过介电强度测试仪的升压可与第二电极 22发生介电击穿，检测绝缘冷却介质各相态下的介电强度。在一些实施例中，该实验装置包括具有阀门的注放液口10，用于注入液态的绝缘冷却介质至箱体1内部，令绝缘冷却介质覆盖试验电极2，例如注液高度至试验电极2上方50mm处；亦可用于将箱体1内部液态的绝缘冷却介质放出，令液位处于试验电极2以下位置，整个实验过程中不得浸没试验电极2最下端，例如注液高度至试验电极2下方40mm处；亦可用于注入汽态的绝缘冷却介质，覆盖试验电极2；亦可用于通过注放液口10抽真空至箱体内部真空度为133pa以下。
[0043] 电加热套4，套设于第一电极21和/或第二电极22处，用于在液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，测量绝缘冷却介质汽液两相状态介电强度时，对绝缘冷却介质进行加热。优选地，电加热套4套设在第二电极22处。在一些实施例中，箱体1上还设置有与电加热套4导线连接的电源接线柱9，该电源接线柱9连接外部电源。
[0044] 具体地，当液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，检测绝缘冷却介质汽液两相状态下的介电强度时，可通过电加热套4通电产生热量传导到电极上，对第一电极21与第二电极22之间的绝缘冷却介质进行加热，使第一电极21 与第二电极22之间产生气泡，通过介电强度测试仪的升压，然后第一电极21 可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测绝缘冷却介质汽液两相状态下的介电强度。
[0045] 电加热器5，设置在箱体1内部并连接外部电源，用于在液态的绝缘冷却介质处于试验电极2以下，测量所述绝缘冷却介质汽态介电强度时，对绝缘冷却介质进行加热。或者，用于在液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，测量各温度下绝缘冷却介质液态介电强度时，对绝缘冷却介质进行加热。具体地，当绝缘冷却介质位于试验电极2以下位置，检测绝缘冷却介质汽态下的介电强度时，对绝缘冷却介质进行加热，使其汽化，然后通过介电强度测试仪的升压，第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测绝缘冷却介质汽态下的介电强度。或者，当液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，检测各温度下绝缘冷却介质液态介电强度时，对绝缘冷却介质进行加热，然后通过介电强度测试仪的升压，第一电极21可与第二电极22 发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测各温度下绝缘冷却介质液态下的介电强度。
[0046] 该实验装置还包括：第一测温探头7、第二测温探头8以及压力表14。第一测温探头7从导电杆23内部靠近设置在第一电极21或第二电极22处，用于测量第一电极21与第二电极22间绝缘冷却介质汽液两相状态时的温度。当温度达到预设实验温度时，可通过第一测温探头7的控制
信号，控制电加热套4断开电源，精准控制实验温度。在一些实施例中，实验装置在第二电极22的导电杆23内部钻孔，第一测温探头7深入靠近第二电极22表面2mm 左右的位置，以准确
测量电极间绝缘冷却介质汽液两相状态及汽态时的温度。
[0047] 第二测温探头8设置在试验电极2以下的位置，用于测量绝缘冷却介质液态时的温度。当温度达到预设实验温度时，可通过第二测温探头8的
控制信号，控制电加热器5断开电源，精准控制实验温度。
[0048] 压力表13与箱体1内部联通，用于检测箱体1内部的压力。在一些实施例中，该实验装置还包括与箱体1内部联通的压力释放阀14，用于压力表13 检测到箱体1内部压力超过预设实验压力值时，通过压力表13信号接点控制压力释放阀14进行泄压，调节实验压力和保证实验装置内部压力在安全范围内。在一些实施例中，亦可通过压力表13信号接点控制电加热套4和电加热器5的电源的开闭，精准控制实验压力。
[0049] 另外，该实验装置大部分元件均布置在接地端，保证了实验时元件安全和人身安全。
[0050] 完整地，实验前，先检测实验装置
密封性能，确保实验装置密封可靠不
泄漏，通过调整旋钮31调整第一电极21和第二电极22之间的间距至优选地 2.5mm，通过注放液口10抽真空至箱体内部真空度为133pa以下，再通过注放液口10注入液态的绝缘冷却介质至箱体1内部，令绝缘冷却介质覆盖试验电极2上方，当检测常温下绝缘冷却介质液态下的介电强度时，电加热套4 不通电，电加热器5通电，通过介电强度测试仪的升压第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测常温下绝缘冷却介质液态下的介电强度。
[0051] 当检测各温度下绝缘冷却介质液态下的介电强度时，电加热器5通电，然后通过第二测温探头8测量绝缘冷却介质的温度，当温度达到预设实验温度时，控制电加热器5断开电源，停止工作，通过介电强度测试仪的升压第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测各温度下绝缘冷却介质液态下的介电强度。
[0052] 当液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，检测绝缘冷却介质汽液两相状态下的介电强度时，可通过电加热套4对绝缘冷却介质进行加热，使第一电极 21与第二电极22之间产生气泡，然后通过第一测温探头7测量第一电极21 与第二电极22间绝缘冷却介质汽液两相状态时的温度，以及通过压力表13 检测箱体1内部的压力，当其温度和压力达到预设实验温度及压力时，控制电加热套4断开电源，停止工作，最后通过介电强度测试仪的升压，第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测绝缘冷却介质汽液两相状态下的介电强度。
[0053] 当检测绝缘冷却介质汽态下的介电强度时，通过注放液口10将箱体1内部液态的绝缘冷却介质放出，令液态的绝缘冷却介质位于试验电极2以下位置，此时通过电加热器5对绝缘冷却介质进行加热，使其汽化，然后通过压力表13检测箱体1内部的压力，当其压力达到预设实验压力时，控制电加热器5断开电源，停止工作，通过介电强度测试仪的升压，第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测绝缘冷却介质汽态下的介电强度。
[0054] 另外，亦可测量常温下为汽态的绝缘冷却介质的介电强度，实验前，先检测实验装置密封性能，确保实验装置密封可靠不泄漏，通过调整旋钮31调整第一电极21和第二电极22之间的间距至优选地2.5mm，通过注放液口10 抽真空至箱体内部真空度为133pa以下，再通过注放液口10注入常温下汽态的绝缘冷却介质至箱体1内部，根据压力表13读数，达到预设实验压力后关闭注放液口10阀门，通过介电强度测试仪的升压，第一电极21可与第二电极22发生介电击穿，并记录最后的电压值，从而检测该压力下常温下汽态的绝缘冷却介质的介电强度。
[0055] 还构造了一种采用上述实验装置来检测绝缘冷却介质各相态下介电强度的实验方法，包括以下步骤：
[0056] S1：调整第一电极21和第二电极22之间的间距至预设间距；
[0057] S2：在箱体1内装入具有相变特点的绝缘冷却介质并保持箱体1密封，使绝缘冷却介质处于以下三种状态之一：
[0058] 1、液态，即常温且绝缘冷却介质覆盖试验电极2的状态；
[0059] 2、汽液两相状态，即液态的绝缘冷却介质覆盖试验电极2，且通过电加热套4对绝缘冷却介质进行加热以使第一电极21与第二电极22间产生气泡的状态；
[0060] 3、汽态，即液态的绝缘冷却介质位于试验电极2以下位置，且通过电加热器5对绝缘冷却介质进行加热使其汽化的状态；
[0061] S3：针对以上每一种状态，分别通过介电强度测试仪对第一电极21进行升压，使之与第二电极22发生介电击穿，并通过介电强度测试仪记录该电压值。
[0062] 其中，在步骤S1之前，包括：将容纳绝缘冷却介质的箱体1清洗干净后烘干，安装好各零部件及接地线；检测实验装置密封性能，确保实验装置密封可靠不泄漏；
[0063] 步骤S1包括：通过调整旋钮31调整第一电极21和第二电极22之间的间距至2.5mm。在其他实施例中，可按实际检测需求进行间距的调整，在此不作限定。
[0064] 步骤S2之前还包括：箱体1抽真空至预设真空度，并保持不泄露。在一些实施例中，例如通过注放液口10抽真空至箱体内部真空度为133pa以下。
[0065] 针对汽液两相状态以及汽态，步骤S3之前包括：控制实验温度和/或压力达到预设实验需求值。在一些实施例中，当绝缘冷却介质处于汽液两相状态时，通过第一测温探头7测量第一电极21与第二电极22间绝缘冷却介质汽液两相状态时的温度，以及通过压力表13检测箱体1内部的压力，当其温度和压力达到预设实验温度及压力时，控制电加热套4断开电源，停止工作。以及，当绝缘冷却介质处于汽态时，通过压力表13检测箱体1内部的压力，当其压力达到预设实验压力时，控制电加热器5断开电源，停止工作。
[0066] 步骤S3包括：介电强度测试仪以匀速的升压速度对第一电极21进行升压，使之与第二电极22发生介电击穿，通过介电强度测试仪记录该电压值，击穿后根据预设时间段暂停一段时间，重复该步骤，并取电压平均值。在一些实施例中，介电强度测试仪以2kV/s(或3kV/s)±0.2kV/s的升压速度向第一电极21匀速加压至与第二电极22发生介电击穿，击穿后至少暂停2min后，再进行加压，重复6次，取6次的平均值。
[0067] 通过实施本发明，具有以下有益效果：
[0068] 本发明通过设计密封不泄露的实验装置，通过电加热套对覆盖试验电极的液态绝缘冷却介质进行加热，令电极中间处的绝缘冷却介质处于汽液两相状态，从而测量绝缘冷却介质在汽液两相状态下的介电强度数据；并且通过位于试验电极以下的电加热器对绝缘冷却介质进行加热，令电极中间处的绝缘冷却介质处于汽态，从而测量绝缘冷却介质在汽态下的介电强度数据，给高压电气设备的设计、生产提供数据支撑，保证其安全运行。
[0069] 本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种
修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明
权利要求范围内的全部实施方式。
