CN107703429A - 一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于真空沿面闪络的平面电极结构，包括绝缘紧固件、高压电极、地电极、绝缘支架、被测绝缘子，绝缘支架上部中间设有凹槽，被测绝缘子与凹槽配合，高压电极、地电极与被测绝缘子为面接触，所述高压电极、地电极上部与压紧机构连接、通过压紧机构保持与被测绝缘子紧密接触，压紧机构包括绝缘紧固件、电极固定螺栓一、固定螺母一，电极固定螺栓一与绝缘紧固件连接，固定螺母一与电极固定螺栓一配合，绝缘紧固件通过支撑件与下部的绝缘支架连接。本发明结构简单，放电稳定性好，真空沿面闪络间隙电场影响小，减少真空沿面闪络放电的分散性，可靠性高、可操作性强、使用寿命长、电极固定与绝缘支撑结构对间隙电场影响小。

Description

一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构

技术领域

本发明涉及高压真空放电技术领域，特别涉及一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构。

背景技术

现有技术中，工程上关于真空沿面闪络的研究通常是依据工程实际抽象得来的模型，在这个过程中电极的布置方式对试验结果有着十分显著的影响。依据电极结构与绝缘介质接触方式的不同，典型的电极系统实验模型可分为三大类，即平行平板电极系统、针—板电极系统以及平面电极结构。

平行平板电极系统是早期研究真空沿面闪络时常用的一种结构模型，该模型适合具有轴对称结构几何形状的圆柱与圆台类型的试样，此类电极结构的优点是当电极直径足够大时，电极间的电场具有很强的切向分量，当采用圆柱形试样时，沿试样表面的电场分布是准均匀的，可避免不同场增强因子的影响；但这种电极结构下的试样难以加工，加工后的试样表面微裂痕、残余杂质和刮痕等表面缺陷对其闪络特性影响十分明显，导致发生沿面闪络的位置具有很大的随机性，不适合应用于光学或表面电位测量等。

针-板电极系统是将试样放置在一块金属平板电极上，上面用一个针(棒)电极压紧，此种结构下两电极间的电场具有很强的法向分量。采用这种电极结构的一个优点是，当试样薄且透明时，可在不引起电场畸变的情况下利用具有Pockels效应的晶体(如Bi₁₂SiO₂₀)对表面电荷和表面电位的分布进行精确观测。但试样与电极接触紧密情况会明显影响沿面闪络电压，放电也具有较大的分散性。同时，这种结构下由于针电极曲率半径极小，针-板间电场具有强垂直分量，试样表面缺陷及试样与电极接触紧密与否都会影响其沿面闪络电压，放电具有较大的分散性。

平面电极结构是近来采用较多的一种电极系统，其特点是将阴极和阳极间隔一定距离分别固定平放在试样表面上，其优点在于对试样的形状和厚度没有特殊要求，并可以进行光学观察和实时表面电位测量。近年来指形电极是平面电极中较常用的一种结构，该电极系统是采用金属电极与介质材料表面直接接触的方式。这种方式的缺点是，由于金属电极和试样的表面非理想接触而存在微小气隙，导致电极—真空—介质材料交界处的能带将发生畸变；另外，指型电极间场强分布具有较大的分散性，这些因素对真空沿面闪络结果会造成不可预估的影响。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构；本发明结构简单，易于制作，放电稳定性好，采用的绝缘支撑结构及电极固定结构对真空沿面闪络间隙电场影响小，减少了真空沿面闪络放电的分散性，具有可靠性高、可操作性强、使用寿命长、电极固定与绝缘支撑结构对间隙电场影响小的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，包括绝缘紧固件、高压电极、地电极、绝缘支架、被测绝缘子，所述绝缘支架上部中间设有凹槽，被测绝缘子与凹槽配合，所述高压电极、地电极与被测绝缘子为面接触，所述高压电极、地电极上部与压紧机构连接、通过压紧机构保持与被测绝缘子紧密接触，所述压紧机构包括绝缘紧固件、电极固定螺栓一、固定螺母一，电极固定螺栓一与绝缘紧固件连接，固定螺母一与电极固定螺栓一配合，所述绝缘紧固件通过支撑件与下部的绝缘支架连接。

所述绝缘紧固件为矩形绝缘板，电极固定螺栓一通过螺纹配合与薄矩形绝缘板连接，所述支撑件为螺栓二，绝缘紧固件通过螺栓二与下部的绝缘支架连接。

螺栓二通过下部的紧固螺母与绝缘支架锁紧连接。

所述高压电极、地电极为实体的半球形结构。

所述高压电极和地电极对称设置，所述高压电极和地电极采用黄铜电极，黄铜电极机械抛光至镜面，采用高压电流老练处理以去除电极表面尖状晶须，然后用去离子水超声波清洗去除隐藏在电极表面的杂质，再在250℃以上真空度为10Pa温箱中烘烤24h进行高温脱气处理，后放入干燥剂皿中静置12h。

所述被测绝缘子为薄板结构，所述凹槽底部中间设有被测绝缘子位置调节螺栓。

所述试样绝缘支架、绝缘紧固件与位置调节螺栓采用聚酰亚胺板材制成。

所述被测绝缘子为薄膜结构，薄膜结构与凹槽底部接触。

所述绝缘支架底部设有开口，在底部开口上部设有长槽孔，在长槽孔内设有螺母二，螺母二与螺栓二下端螺纹配合。

本发明的积极效果是：

1.本发明结构简单，易于制作，放电稳定性好，可靠性高、使用寿命长，采用的绝缘支撑结构及电极固定结构对真空沿面闪络间隙电场影响小，减少了真空沿面闪络放电的分散性。

2.由于采用绝缘紧固件、电极固定螺栓一以及固定螺母一将平面半球形电极结构压紧在被测绝缘子表面，采用聚酰亚胺板材制成的试样绝缘支架、位置调节螺栓，对真空沿面闪络间隙电场影响小，避免常用的金属电极与绝缘子间存在的微气隙，降低电极—真空—绝缘子三结合点交界处电场畸变；半球形电极间隙间电场分布均匀性较好，减少了真空沿面闪络放电的分散性，提高了真空沿面闪络放电的稳定性和均匀性。

3.由于绝缘支架底部设有开口，在底部开口上部设有长槽孔，在长槽孔内设有螺母二，螺母二与螺栓二下端螺纹配合，螺母二、螺栓二可以在长槽孔中左右移动，可方便地调节高压电极与地电极之间的距离，放电间隙调节范围广，有利于进行科学研究和工程模拟，具有较好的实际应用价值和推广价值。

4.本发明通过调节位置调节螺栓的相对高度位置，保证被测试绝缘子与高压电极、地电极之间紧密接触无缝隙，能够获得被测绝缘子的精确的沿面闪络数据。

5.由于螺栓二通过下部的紧固螺母与绝缘支架锁紧连接，螺栓二轴向能够可靠地锁紧固定，保证与螺栓二连接的上部绝缘紧固件位置可靠固定牢固，能够可靠地将高压电极、地电极紧密地与绝缘支架上的被测绝缘子接触，保证测试效果的准确可靠。

6.通过高压电极和地电极采用黄铜电极，黄铜电极机械抛光至镜面，采用高压电流老练处理以去除电极表面尖状晶须，然后用去离子水超声波清洗去除隐藏在电极表面的杂质，再在250℃以上真空度为10Pa温箱中烘烤24h进行高温脱气处理，后放入干燥剂皿中静置12h，能够保证黄铜电极与被测绝缘子接触良好，减少真空沿面闪络放电试验的分散性，提高放电稳定性和均匀性，保证测试效果的准确可靠。

附图说明

下面结合附图对一种适用于真空沿面闪络的平面半球形电极结构作进一步说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图2的局部俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1

如图1、图3，图4所示，一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，包括绝缘紧固件1、高压电极4、地电极5、绝缘支架6、被测绝缘子7，以及电极固定螺栓2、固定螺帽3、试样固定螺栓8，螺栓二9，凹槽10，锁紧螺母11。

所述绝缘支架6上部中间设有凹槽10，被测绝缘子7与凹槽10配合，所述高压电极4、地电极5与被测绝缘子7为面接触，所述高压电极4、地电极5上部与电极压紧机构连接、通过压紧机构保持与被测绝缘子7紧密接触，所述绝缘紧固件通过支撑件与下部的绝缘支架连接。

所述电极压紧机构包括绝缘紧固件1、电极固定螺栓一2、固定螺母一3，所述绝缘紧固件1为薄矩形绝缘板，电极固定螺栓一2通过螺纹配合与薄矩形绝缘板连接，固定螺母一3与电极固定螺栓一2配合，所述支撑件为螺栓二9，所述绝缘紧固件1通过螺栓二9与下部的绝缘支架6连接，采用绝缘紧固件1、电极固定螺栓一2以及固定螺母一3压紧在被测绝缘子7表面，可以避免传统的金属电极与绝缘子间存在的微气隙，降低电极—真空—绝缘子三结合点交界处电场畸变，提高了沿面闪络放电的稳定性和均匀性；可以灵活调节高压电极与地电极之间的距离，电压调节范围广。螺栓二9通过下部的紧固螺母11与绝缘支架6可靠地锁紧连接。

所述高压电极4、地电极5为实体的半球形结构。可保证两电极间的电场均匀度。

所述被测绝缘子7为薄板结构，可以为板状或者片状，所述凹槽10底部中间设有被测绝缘子7位置调节螺栓8，所述试样绝缘支架6与位置调节螺栓8采用聚酰亚胺板材制成，降低了绝缘支撑结构对真空沿面闪络间隙电场的影响，减少了真空沿面闪络放电的分散性。

所述被测绝缘子7为薄膜结构，薄膜结构与凹槽底部接触。

本发明的使用方法：将被测绝缘子7置于绝缘支架6上，然后将高压电极4和地电极5置于被测绝缘子7上，调整好高压电极4、地电极5，调节绝缘紧固件1、电极固定螺栓一2、固定螺母一3，使高压电极4、地电极5紧贴在被测试绝缘子7上，在此过程中同时调节位置调节螺栓8，以保证被测试绝缘子与高压电极4、地电极5电极之间紧密接触无缝隙，再将高压引线通过高压电极4一侧的电极固定螺栓一2引入到高压电极4，接地引线通过地电极5一侧的电极固定螺栓一2引入到地电极5，开启真空设备，待真空度达到预设值后施加高压，形成沿面闪络放电，获得被测绝缘子7的沿面闪络数据。

采用聚酰亚胺板材制成的试样绝缘支架6与位置调节螺栓8，绝缘紧固件1，对真空沿面闪络间隙电场影响小，平面半球形电极结构采用固定螺栓与绝缘紧固件压紧在被测绝缘子表面，避免了常用的金属电极与绝缘子间存在的微气隙，降低电极—真空—绝缘子三结合点交界处电场畸变，半球形电极间隙间电场分布均匀性较好，这些因素减少了真空沿面闪络放电的分散性，提高了放电的稳定性和均匀性。

所述高压电极和地电极对称设置，所述高压电极和地电极采用半径20mm的半球形黄铜电极，机械抛光至镜面，采用高压电流老练处理以去除电极表面尖状晶须，然后用去离子水超声波清洗去除隐藏在电极表面的杂质，再在250℃以上真空度为10Pa温箱中烘烤24h进行高温脱气处理，后放入干燥剂皿中静置12h后使用。

所述电极固定装置对称设置，所述电极固定装置包括电极固定螺栓、固定螺帽与绝缘紧固件，所述固定螺栓采用M8×50mm黄铜制成，所述绝缘紧固件采用200mm×20mm×10mm聚酰亚胺板。

所述绝缘支撑装置包括绝缘支架与试样固定螺栓。

实施例2

如图2、图5所示，所述绝缘支架6底部设有开口14，在底部开口14上部设有长槽孔13，在长槽孔13内设有螺母二12，螺母二12与螺栓二9下端螺纹配合。由于在底部开口上部设有长槽孔13，螺母二12、螺栓二9可以在长槽孔13中左右移动，可随意调节高压电极4与地电极5之间的距离，放电间隙调节范围广，有利于进行科学研究和工程模拟，使用范围更广，具有更好的实际应用价值和推广价值。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施方式。但是凡是未脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，包括绝缘紧固件、高压电极、地电极、绝缘支架、被测绝缘子，所述绝缘支架上部中间设有凹槽，被测绝缘子与凹槽配合，所述高压电极、地电极与被测绝缘子为面接触，所述高压电极、地电极上部与电极压紧机构连接、通过压紧机构保持与被测绝缘子紧密接触，所述压紧机构包括绝缘紧固件、电极固定螺栓一、固定螺母一，电极固定螺栓一与绝缘紧固件连接，固定螺母一与电极固定螺栓一配合，所述绝缘紧固件通过支撑件与下部的绝缘支架连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述绝缘紧固件为矩形绝缘板，电极固定螺栓一通过螺纹配合与薄矩形绝缘板连接，所述支撑件为螺栓二，绝缘紧固件通过螺栓二与下部的绝缘支架连接。

3.如权利要求2所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，螺栓二通过下部的紧固螺母与绝缘支架锁紧连接。

4.如权利要求1所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述高压电极、地电极为实体的半球形结构。

5.如权利要求4所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述高压电极和地电极对称设置，所述高压电极和地电极采用黄铜电极，黄铜电极机械抛光至镜面，采用高压电流老练处理以去除电极表面尖状晶须，然后用去离子水超声波清洗去除隐藏在电极表面的杂质，再在250℃以上真空度为10Pa温箱中烘烤24h进行高温脱气处理，后放入干燥剂皿中静置12h。

6.如权利要求1所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述被测绝缘子为薄板结构，所述凹槽底部中间设有被测绝缘子位置调节螺栓。

7.如权利要求6所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述试样绝缘支架、绝缘紧固件与位置调节螺栓采用聚酰亚胺板材制成，电极固定螺栓一采用黄铜制成。

8.如权利要求1所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述被测绝缘子为薄膜结构，薄膜结构与凹槽底部接触。

9.如权利要求1所述的一种适用于真空沿面闪络的平面电极结构，其特征是，所述绝缘支架底部设有开口，在底部开口上部设有长槽孔，在长槽孔内设有螺母二，螺母二与螺栓二下端螺纹配合。