CN104965125B - 一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，属于绝缘材料的电导测量技术领域，包括用于测量试样界面电导特性的三电极测量系统、高压直流电源、高阻计以及计算机；其中，三电极测量系统中包括高压极、测量极和保护极，三电极测量系统的高压极与高压直流电源的一端相连，测量极通过电路过流保护装置与高阻计的一端相连，三电极测量系统的保护极、高阻计的另一端、电路过流保护装置的另一端以及高压直流电源的另一端均接地；高阻计的信号输出端连接用于根据采集到的电流信号计算相应的电流密度和电导率的计算机。通过本发明，可以对电缆附件绝缘界面处的电导率进行测量，并测量显示界面处的压力，便于电缆附件的设计和优化。
Description
技术领域：
本发明属于绝缘材料的电导测量技术领域，具体涉及一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统。
背景技术：
直流电缆及附件(包括接头和终端)是构建直流电网的物理基础，也是直流电网的关键设备。但由于电缆附件绝缘材料界面空间电荷的积聚，电缆绝缘性能受到影响。另外，为增加界面耐电强度，电缆附件在使用过程中以一定的过盈量(为保持一定的面压)紧密包覆电缆绝缘，因此电缆附件绝缘界面还受到一定的压力。高的电导率可以减少空间电荷的积聚，因此研究受一定压力界面的电导率测量方法，有一定的实际意义。可以用来检验直流电缆附件界面处界面改性问题，从而减少界面处空间电荷的积聚，提高直流电缆的绝缘性能。
常用的三电极系统能测量体电阻率和表面电阻率，但还未实现两个试样的界面电导率的测量，因此有必要研发界面电导率测量适用的三电极系统。
应变片结构简单、体积小、价格低廉，并且分辨力高，可以在各种的严酷环境中工作，因此在力的测量中得到了广泛应用。利用应变片可以间接测出界面处的压力。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种体积小、测量结果精确的电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，包括用于测量试样界面电导特性的三电极测量系统、高压直流电源、高阻计以及计算机；其中，三电极测量系统中包括高压极、测量极和保护极，三电极测量系统的高压极与高压直流电源的一端相连，测量极通过电路过流保护装置与高阻计的一端相连，三电极测量系统的保护极、高阻计的另一端、电路过流保护装置的另一端以及高压直流电源的另一端均接地；高阻计的信号输出端连接用于根据采集到的电流信号计算相应的电流密度和电导率的计算机。
本发明进一步的改进在于：三电极测量系统包括自上而下平行设置的铝支撑板和下保护极，且铝支撑板和下保护极之间通过若干环氧柱连接在一起，下保护极上自下而上依次设置有第二试样、第一试样以及上保护电极，第二试样与第一试样之间设置有高压极和测量极，上保护电极顶面中心处与金属棒的一端固定连接，金属棒的另一端穿过铝支撑板上开设的通孔并伸出至铝支撑板外，金属棒上套装有弹簧，且弹簧位于上保护电极与铝支撑板之间；其中，三电极测量系统中保护极包括上保护电极和下保护极。
本发明进一步的改进在于：测量系统还包括用于界面压力测量显示的应变片测量放大系统，该应变片测量放大系统中包括应变片R1、应变片R2、应变片R3以及应变片R4，其中，应变片R1和应变片R3设置在铝支撑板的顶端，应变片R2和应变片R4设置在铝支撑板的底部，且四个应变片组成全臂电桥，全臂电桥输入端连接至高压直流电源，输出端连接至放大电路及数显表。
本发明进一步的改进在于：全臂电桥输出端分别连接放大器IC1正相输入端以及放大器IC2正相输入端，放大器IC1负相输入端连接电位器RW1一端和电阻R5一端，放大器IC1输出端连接电阻R5另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接电阻R9一端和放大器IC3负相输入端，连接电阻R9另一端和放大器IC3输出端连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接电阻R12一端和放大器IC4负相输入端，电阻R12另一端和放大器IC4输出端连接数显表输入端，且数显表接地；放大器IC4正相输入端连接电阻R14一端，电阻R14另一端连接电位器RW2周向，电位器RW2一端连接电阻R13一端，电位器RW2另一端连接电阻R15一端，电阻R13另一端连接负电源，电阻R15另一端连接正电源；
电位器RW1另一端连接放大器IC2负相输入端和电阻R6一端，放大器IC2输出端和电阻R6另一端连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接放大器IC3正相输入端和电阻R10一端，电阻R10另一端接地。
本发明进一步的改进在于：高压极和测量极均采用金属铜片制成。
本发明进一步的改进在于：在铝支撑板的四角各安装有一个环氧柱，用于支撑和压紧弹簧。
本发明进一步的改进在于：铝支撑板、金属棒、上保护极和下保护极均接地。
本发明进一步的改进在于：高阻计采用能够测量1017Ω的电阻的6517高阻测量仪。
本发明进一步的改进在于：电路过流保护装置包括电压源E、负载电阻Ra和限流电阻Rb；其中，电压源E一端接地，另一端通过串联的负载电阻Ra和限流电阻Rb与高阻计一端相连，高阻计另一端接地；负载电阻Ra和限流电阻Rb之间的节点与三电极测量系统中测量极相连，且该节点还与对接稳压管D一端相连，对接稳压管D另一端接地。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明可以精确的测量同种或两种材料的界面电导率，使用弹簧给试样施加一定的压力使得试样充分接触，形成界面；另外通过将铝支撑板、金属棒、上保护极和下保护极均接地，减小外界干扰，使测量的结果更加准确。
进一步的，本发明可以间接测量界面处的压力并显示出来，通过全臂电桥可以温度补偿，减小外界因素对压力测量的影响。通过放大电路可以将应变片微小的电信号放大，测量更加准确。在放大器输出端安装数显表可直接读数，方便实用。
附图说明：
图1为本发明一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统的结构框图；
图2为三电极测量系统的结构示意图；
图3为试样界面处的结构示意图；
图4为全臂电桥及放大电路图；
图5为电路过流保护装置的电路图。
具体实施方式：
下面结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1至图5，本发明一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，包括用于测量试样界面电导特性的三电极测量系统、高压直流电源、高阻计以及计算机；其中，三电极测量系统中包括高压极、测量极和保护极，三电极测量系统的高压极与高压直流电源的一端相连，测量极通过电路过流保护装置与高阻计的一端相连，三电极测量系统的保护极、高阻计的另一端、电路过流保护装置的另一端以及高压直流电源的另一端均接地；高阻计的信号输出端连接用于根据采集到的电流信号计算相应的电流密度和电导率的计算机。
其中，三电极测量系统包括自上而下平行设置的铝支撑板9和下保护极8，且铝支撑板9和下保护极8之间通过若干环氧柱10连接在一起，下保护极8上自下而上依次设置有第二试样7、第一试样4以及上保护电极3，第二试样7与第一试样4之间设置有高压极5和测量极6，上保护电极3顶面中心处与金属棒2的一端固定连接，金属棒2的另一端穿过铝支撑板9上开设的通孔并伸出至铝支撑板9外，金属棒2上套装有弹簧1，且弹簧1位于上保护电极3与铝支撑板9之间，金属棒2上套装弹簧1用于给试样施加一定的压力，使两个试样充分接触形成界面；其中，三电极测量系统中保护极包括上保护电极3和下保护极8。
测量系统还包括用于界面压力测量显示的应变片测量放大系统，该应变片测量放大系统中包括应变片R1、应变片R2、应变片R3以及应变片R4，其中，应变片R1和应变片R3设置在铝支撑板9的顶端，应变片R2和应变片R4设置在铝支撑板9的底部，且四个应变片分别位于弹簧1中心两侧紧挨弹簧1处，四个应变片组成全臂电桥，全臂电桥输入端连接至高压直流电源，输出端连接至放大电路及数显表。
其中，全臂电桥输出端分别连接放大器IC1正相输入端以及放大器IC2正相输入端，放大器IC1负相输入端连接电位器RW1一端和电阻R5一端，放大器IC1输出端连接电阻R5另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接电阻R9一端和放大器IC3负相输入端，连接电阻R9另一端和放大器IC3输出端连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接电阻R12一端和放大器IC4负相输入端，电阻R12另一端和放大器IC4输出端连接数显表输入端，且数显表接地；放大器IC4正相输入端连接电阻R14一端，电阻R14另一端连接电位器RW2周向，电位器RW2一端连接电阻R13一端，电位器RW2另一端连接电阻R15一端，电阻R13另一端连接负电源，电阻R15另一端连接正电源；电位器RW1另一端连接放大器IC2负相输入端和电阻R6一端，放大器IC2输出端和电阻R6另一端连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接放大器IC3正相输入端和电阻R10一端，电阻R10另一端接地。
电路过流保护装置包括电压源E、负载电阻Ra和限流电阻Rb；其中，电压源E一端接地，另一端通过串联的负载电阻Ra和限流电阻Rb与高阻计一端相连，高阻计另一端接地；负载电阻Ra和限流电阻Rb之间的节点与三电极测量系统中测量极相连，且该节点还与对接稳压管D一端相连，对接稳压管D另一端接地。
进一步的，高压极5和测量极6均采用金属铜片制成。
进一步的，在铝支撑板9的四角各安装有一个环氧柱10，用于支撑和压紧弹簧。
进一步的，铝支撑板9、金属棒2、上保护极3和下保护极8均接地，减小外界干扰，使测量的结果更加准确。
进一步的，高阻计采用能够测量1017Ω的电阻的6517高阻测量仪。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为本发明的限制。
Claims (7)
1.一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：包括用于测量试样界面电导特性的三电极测量系统、高压直流电源、高阻计以及计算机；其中，三电极测量系统中包括高压极、测量极和保护极，三电极测量系统的高压极与高压直流电源的一端相连，测量极通过电路过流保护装置与高阻计的一端相连，三电极测量系统的保护极、高阻计的另一端、电路过流保护装置的另一端以及高压直流电源的另一端均接地；高阻计的信号输出端连接用于根据采集到的电流信号计算相应的电流密度和电导率的计算机；
三电极测量系统包括自上而下平行设置的铝支撑板(9)和下保护极(8)，且铝支撑板(9)和下保护极(8)之间通过若干环氧柱(10)连接在一起，下保护极(8)上自下而上依次设置有第二试样(7)、第一试样(4)以及上保护电极(3)，第二试样(7)与第一试样(4)之间设置有高压极(5)和测量极(6)，上保护电极(3)顶面中心处与金属棒(2)的一端固定连接，金属棒(2)的另一端穿过铝支撑板(9)上开设的通孔并伸出至铝支撑板(9)外，金属棒(2)上套装有弹簧(1)，且弹簧(1)位于上保护电极(3)与铝支撑板(9)之间；其中，三电极测量系统中保护极包括上保护电极(3)和下保护极(8)；
高压极(5)和测量极(6)均采用金属铜片制成。
2.根据权利要求1所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：测量系统还包括用于界面压力测量显示的应变片测量放大系统，该应变片测量放大系统中包括应变片R1、应变片R2、应变片R3以及应变片R4，其中，应变片R1和应变片R3设置在铝支撑板(9)的顶端，应变片R2和应变片R4设置在铝支撑板(9)的底部，且四个应变片组成全臂电桥，全臂电桥输入端连接至高压直流电源，输出端连接至放大电路及数显表。
3.根据权利要求2所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：全臂电桥输出端分别连接放大器IC1正相输入端以及放大器IC2正相输入端，放大器IC1负相输入端连接电位器RW1一端和电阻R5一端，放大器IC1输出端连接电阻R5另一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接电阻R9一端和放大器IC3负相输入端，连接电阻R9另一端和放大器IC3输出端连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接电阻R12一端和放大器IC4负相输入端，电阻R12另一端和放大器IC4输出端连接数显表输入端，且数显表接地；放大器IC4正相输入端连接电阻R14一端，电阻R14另一端连接电位器RW2周向，电位器RW2一端连接电阻R13一端，电位器RW2另一端连接电阻R15一端，电阻R13另一端连接负电源，电阻R15另一端连接正电源；
电位器RW1另一端连接放大器IC2负相输入端和电阻R6一端，放大器IC2输出端和电阻R6另一端连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接放大器IC3正相输入端和电阻R10一端，电阻R10另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：在铝支撑板(9)的四角各安装有一个环氧柱(10)，用于支撑和压紧弹簧。
5.根据权利要求1所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：铝支撑板(9)、金属棒(2)、上保护极(3)和下保护极(8)均接地。
6.根据权利要求1所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：高阻计采用能够测量1017Ω的电阻的6517高阻测量仪。
7.根据权利要求1所述的一种电缆附件绝缘材料界面电导率的测量系统，其特征在于：电路过流保护装置包括电压源E、负载电阻Ra和限流电阻Rb；其中，电压源E一端接地，另一端通过串联的负载电阻Ra和限流电阻Rb与高阻计一端相连，高阻计另一端接地；负载电阻Ra和限流电阻Rb之间的节点与三电极测量系统中测量极相连，且该节点还与对接稳压管D一端相连，对接稳压管D另一端接地。
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