CN104678130B - 可用于在高电压下进行电学性能测试的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可用于在高电压下进行电学性能测试的夹具，所述夹具包括对称设置的上环状绝缘板和下环状绝缘板、对称设置的上电极环和下电极环、用于将上电极环和下电极环分别固定至上环状绝缘板和下环状绝缘板的至少一对电极螺杆、以及用于固定连接上环状绝缘板和下环状绝缘板的紧固装置；其中上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构；所述电极螺杆包括位于所述夹具内侧的头部、从所述头部延伸至所述夹具外侧的尾部、以及设置在所述尾部上的调节弹簧和调节螺母。由于支撑固定环状电极（上电极环和下电极环）的上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构，可以保证绝缘介质（液体或气体）处于自由流动状态，避免了实心设计导致的压制流动。

Description

可用于在高电压下进行电学性能测试的夹具

技术领域

本发明涉及一种材料电学性能测试技术，具体地说，涉及一种可用于高电压下进行电学性能测量的夹具。

背景技术

高压测试是表征电子电器产品在高压下的绝缘性能的好与坏的最有说服力的检测方法。任何电子电器产品都有一个绝缘等级，不同额定电压的绝缘等级不一样。随着新型电子设备的不断涌现，电力系统的电压等级在不断上升，高压电子元件的耐高压性能愈来愈显示其重要性。但目前，高压(尤其是10kV以上)测试用夹具还不能十分准确的表征被测物件的本征电学性能，尤其是目前已有的测试夹具只适合实心物件，未见特别针对大型中空物件的高压测试夹具。

发明内容

本发明旨在填补弥补现有技术的缺陷，提供一种高电压下适合多种形状物件电测量的夹具，特别是大型中空物件的高电压测试。

本发明提供了一种可用于在高电压下进行电学性能测试的夹具，所述夹具包括对称设置的上环状绝缘板和下环状绝缘板、对称设置的上电极环和下电极环、用于将上电极环和下电极环分别固定至上环状绝缘板和下环状绝缘板的至少一对电极螺杆、以及用于固定连接上环状绝缘板和下环状绝缘板的紧固装置；其中上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构；所述电极螺杆包括位于所述夹具内侧的头部、从所述头部延伸至所述夹具外侧的尾部、以及设置在所述尾部上的调节弹簧和调节螺母。

在高压电场下，尤其是当电压超过10kV以上时，上下电极间的绝缘介质(液体或气体)会出现明显的流动。而在本发明中，由于支撑固定环状电极(上电极环和下电极环)的上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构，可以保证绝缘介质(液体或气体)处于自由流动状态，避免了实心设计导致的压制流动。同时，保证了油温分布均匀，散热效果好。而且环状电极(上电极环和下电极环)对称固定在绝缘板上，避免了高电压下由于振动引起的电场分布的不稳定。另外，中空的设计相对于实心设计，减小加载在被测物件上的重力，减少了重力引起的应力对测试结果的影响。同时，中空结构便于夹持物件，方便观测。通过电极和固定装置(绝缘支架)的优化设计，本发明中夹具在测试时形成均匀分布的稳定电场，而且上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构，可保证电极之间的液态或气态绝缘介质处于自由流动状态。具体来说，本发明中通过上、下电极环状电极的对称设置以及上下成对设置的电极螺杆，在用于测试的高电压作用下，能够在电极间形成均匀稳定电场；而且本发明中上、下绝缘板之间采用绝缘螺栓连接且上、下绝缘板也设置为环状，使得夹具的侧面处于敞开状态，便于测试环境中的绝缘介质(液体或气体)流动，从而保证测试环境中温度分布均匀；另外，该绝缘螺栓为可拆卸连接，可以通过更换不同高度的螺杆，调整绝缘螺栓在上、下绝缘板之间部分的长度，从而调节上、下环状电极之间的间距，便于实现对不同厚度待测样品的测量。而且电极螺杆设置调节螺母和调节弹簧，放置被测物件时，可通过炫动调节螺母实现电极螺杆的头部与被测物件的良好的物理接触，牢靠夹持，很好地同时也减小接触电阻。

较佳地，所述紧固装置包括贯穿上环状绝缘板和下环状绝缘板的至少一个绝缘螺栓以及与该绝缘螺栓匹配的至少一对紧固螺母。借助于此，被测物件夹持在两块绝缘板之间，通过调整插入上下两块绝缘板之间的绝缘螺栓的高度，再用绝缘螺母固定，可实现不同高度样品的测试。本夹具除适合高压下电学性能测量外，也能方便、准确的表征块体物件的其他电学性能测试。

较佳地，所述上环状绝缘板和下环状绝缘板对齐设置有供所述至少一个绝缘螺栓通过的至少一个第一通孔，以及供至少一对电极螺杆通过的至少一个第二通孔。优选地，第一通孔和第二通孔到夹具中心距离不同，例如第一通孔相对第二通孔更靠近所述夹具的外侧或者第二通孔相对第一通孔更靠近所述夹具的外侧。借助于此，可以适用于不同尺寸和形状的待测物件。

较佳地，所述电极螺杆的头部的端面为光滑平面。更优选地，所述电极螺杆的头部为蘑菇状。

较佳地，在所述电极螺杆的尾部上还设置有位于所述调节弹簧两侧的一对垫片，且所述调节弹簧相对于所述调节螺母更靠近头部。

所述夹具还具备适用于覆盖所述电极螺杆的头部和尾部的多个绝缘套。借助于此，在测量时，在电极螺杆尾部以及未与被测物件接触的电极螺杆的头部盖上电极绝缘套，一方面实现绝缘，防止电极间的绝缘介质因高电压引起放电；另一方面，只需通过增减电极绝缘套就可以分别实现对样品的单点、双点和多点接触，可测试多种形状样品，如：圆环状、长条状和小型物件等。

较佳地，所述至少一对电极电极螺杆设置为2～7对。借助于此，可实现多点接触测试。

附图说明

图1示出了示例夹具的正面立体结构示意图；

图2示出了示例夹具的反面立体结构示意图；

图3示出了示例夹具测试环状物件时的使用状态图；

图4示出了示例夹具测试长条片状物件时的使用状态图；

图5示出了示例夹具测试小物件时的使用状态图；

图6示出了又一示例夹具的正面立体结构示意图；

图7示出了示例夹具使用的电极螺杆；

图8示出了示例夹具使用的绝缘螺栓；

图9示出了示例夹具使用的绝缘套；

符号说明：

1-绝缘螺栓；

2-电极螺杆；

3-上环状绝缘板；

4-上电极环；

5-下环状绝缘板；

6-下电极环；

7-垫片；

8-调节螺母；

9-调节弹簧；

10-紧固螺母；

11-绝缘套；

12-环状物件；

13-长条片状物件；

14-小物件。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

参见图1和图2，其示出夹具的一个实施形态，包括：上环状绝缘板3和下环状绝缘板5、上电极环4和下电极环6。上环状绝缘板3和下环状绝缘板5可通过贯穿其的绝缘螺栓1以及和该绝缘螺栓1匹配的固定螺母10固定链接。上电极环4和下电极环6通过电极螺杆2对分别固定至上环状绝缘板3和下环状绝缘板5。上电极环4和下电极环6和电极螺杆采用导电材料(通常为金属)制成。

参见图7，电极螺杆2包括用于接触待侧样品的头部，以及从头部延伸的尾部。头部形状基于茹科夫斯基(Rogowski)电极形状，似蘑菇状，头部与被测物件接触处的端面为光滑平面。尾部靠近头部的周面可以形成光滑表面，靠近末端的周周面倒圆，平滑地过渡到具有螺纹的圆柱螺栓。尾部上还设置调节螺母8。电极环和绝缘板可夹持在头部和调节螺母8之间，调节螺母和电极环(绝缘板)之间还可设置调节弹簧9，通过调节螺母8和调节弹簧9可以微调头部与待侧物件的接触。又，在调节弹簧两侧设置垫片7。垫片7、调节螺母8和调节弹簧也可采用导电材料(通常为金属)制成。电极螺杆2可以设置多为多对，例如2～7对。另外，所述电极螺杆也可以为1对，用于对小物品进行单点夹持测试。

参见图8，绝缘螺栓1的两端可以具有与固定螺母10匹配的螺纹，中间部分的周面可以为光滑表面。绝缘螺栓1和固定螺母10采用绝缘材料制成，例如聚四氟乙烯等。绝缘螺栓1可以形成多个，例如三个。

参见图2，上环状绝缘板3和下环状绝缘板5形成中空结构，并对齐设置供绝缘螺栓1通过的第一通孔，以及供电极螺杆2通过的第二通孔。第二通孔的位置可以匹配待侧物件和电极环4、6来设置，第一通孔则应当避开第二通孔设置，即、第一通孔和第二通孔不在以环状绝缘板3、5的中心为圆心的同一圆周上。通常，参见图1，可以设置第一通孔相对第二通孔更靠近所述夹具的外侧。当待测样品为大尺寸的环状时，这样的待测样品夹持在电极螺杆之间，待测样品的外周甚至可能延伸至夹具外部，因而在绝缘板、环状电极外侧无法设置绝缘螺栓，此时可以设置第二通孔相对第一通孔更靠近所述夹具的外侧。应理解，上环状绝缘板3和下环状绝缘板5可以形成多种位置的第一通孔，以匹配不同形状和尺寸的待侧物件。

可以采用电极绝缘套11覆盖电极螺杆2的尾部。另外，对于在测试未与待侧物件接触的。电极螺杆2的头部，也可使用绝缘套11进行覆盖。这样，只需通过增减电极绝缘套就可以分别实现对样品的单点、双点和多点接触，可测试多种形状样品，如：圆环状、长条状和小型物件等；绝缘套11不仅是防止触电的一种安全措施，更重要的是可以防止电极间的绝缘介质因高电压引起放电。绝缘套11可采用绝缘材料制成，例如聚四氟乙烯等。

使用时，旋开上绝缘板3上的固定螺母10，将上绝缘板3取下，再将待侧物件放入，此时，待侧物件与至少一个贯穿下绝缘板的电极螺杆2接触，将上绝缘板3重新装上，调节螺母10，使待侧物件与至少一个贯穿上绝缘板的电极螺杆2轻微接触微调调节螺母8，通过调节螺母8和调节弹簧9实现上下电极螺杆2的头部与待侧物件的良好接触。使用绝缘套11套住所有电极螺杆2的尾部，以及未与与待侧物件接触的头部。使与待测物件接触的电极螺杆的尾部与测试仪器电连接，例如采用导线连接，可进行测试。

本发明中夹具由于电极、绝缘板为环状，且绝缘板通过绝缘螺栓连接，从而使得夹具上、下以及侧面处于敞开状态。因而，在采用本发明中夹具测试待测样品在高压电场下的性能，可以使得电极间的绝缘介质(液体或气体)出现明显的流动，处于自由流动状态，避免实心设计导致的压制流动。当在硅油中测试时，保证了油温分布均匀，散热效果好。另外由于电极对称设置，固定于绝缘板上，电极能够产生温度分布的电场，避免了高电压下由于振动引起的电场分布的不稳定。本夹具除适合高压下电学性能测量外，也能方便、准确的表征多种形状块体物件的其他电学性能测试，如电阻率测量、阻抗分析、介电温谱等。

图3-5进一步示出了图1-2中夹具的使用状态图。

图3示出了本发明中夹具对环状待测样品进行多点测试的使用状态图。耐压测试仪分别电极螺杆对的尾部连接，圆环状的待测样品被夹持在多对电极螺杆对的头部之间。可以选择性地套住部分头部，以实现对样品的单点、双点和多点接触。

图4示出了本发明中夹具对长片状待测样品进行两点测试的使用状态图。长片状的待测样品被夹持在两对电极螺杆对之间。此时未与待测样品接触的第三对电极螺杆对的头部也套上了绝缘套11。

图5示出了本发明中夹具对小物件进行单点测试的使用状态图。小物件被夹持在一对电极螺杆对之间。另外两对未与待测样品接触的电极螺杆对的头部也套上了绝缘套11。

图6示出了本发明中另一实施方式夹具，以下仅说明相较于图1、2中示出的夹具，图6示出的夹具的不同点，相同的地方不再详述。当测量外径较大的物品时，这样的物品可能延伸至夹具的外侧，使得绝缘螺栓1无法在绝缘板外侧的地方设置，此时，可将绝缘螺栓设置在相对里侧，甚至比电极环高靠近夹具里侧。即、上下两块绝缘板上供绝缘螺栓通过的第一通孔可以在环状电极在之内。

Claims (10)

1.一种可用于在高电压下进行电学性能测试的夹具，其特征在于，所述夹具包括对称设置的上环状绝缘板和下环状绝缘板、对称设置的上电极环和下电极环、用于将上电极环和下电极环分别固定至上环状绝缘板和下环状绝缘板的至少一对电极螺杆、以及用于固定连接上环状绝缘板和下环状绝缘板的紧固装置；其中上环状绝缘板和下环状绝缘板形成为中空结构；所述电极螺杆包括位于所述夹具内侧的头部、从所述头部延伸至所述夹具外侧的尾部、以及设置在所述尾部上的调节弹簧和调节螺母。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述紧固装置包括贯穿上环状绝缘板和下环状绝缘板的至少一个绝缘螺栓以及与该绝缘螺栓匹配的至少一对紧固螺母。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述上环状绝缘板和下环状绝缘板对齐设置有供所述至少一个绝缘螺栓通过的至少一个第一通孔，以及供至少一对电极螺杆通过的至少一个第二通孔。

4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述第一通孔相对第二通孔更靠近所述夹具的外侧。

5.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述第二通孔相对第一通孔更靠近所述夹具的外侧。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述电极螺杆的头部的端面为光滑平面。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述电极螺杆的头部为基于茹科夫斯基电极形状，似蘑菇状。

8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，在所述电极螺杆的尾部上还设置有位于所述调节弹簧两侧的一对垫片，且所述调节弹簧相对于所述调节螺母更靠近头部。

9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具还具备适用于覆盖所述电极螺杆的头部和尾部的多个绝缘套。

10.根据权利要求1-9中任一所述的夹具，其特征在于，所述至少一对电极螺杆设置为2～7对。