CN108445309A - 一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置及方法，属于高电压设备实验技术领域。所述温度梯度下盆式绝缘子表面电荷量测量装置包括封闭气室、导电杆、均压环、保护电阻和高压电源，本发明采用油浴的加热方式对绝缘子的高压电极端和低压电极端进行加热，在实现温度梯度的同时，使装置从高压中空电极流过的时候保证绝缘，模拟了设备实际运行时的温度场。

Description

一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置及方法

技术领域

本发明涉及高电压设备实验技术领域，特别涉及一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置及方法。

背景技术

直流GIS(气体绝缘封闭开关设备)与交流GIS相比盆式绝缘子表面电荷聚集一直是影响直流GIS大量实用化的关键技术难题之一。在直流的作用下，GIS内部盆式绝缘子表面电荷积聚严重，而积聚的电荷可能畸变绝缘子沿面原有的电场分布，导致绝缘子的绝缘性能严重下降，引起绝缘故障。因此我们必须采取实验的方式对电荷的积聚情况进行研究。

在不同的负载下，正常运行的GIS中心导杆载流发热导致气体及绝缘子温度非均匀分布，导杆与外壳间形成30℃左右温度差，并随电流升高而增大。相比于介电常数，绝缘子电导随着母线的温度变化，因此直流电场分布受温度场影响明显同时，温度梯度场下电荷分布特性与均一温度场存在差异，随中心载流导体温度升高，局部电荷密度上升，导致电场严重畸变随着传输容量的提升和直流电压等级的提高，设备将面临高负载电流导致的高温度差以及高场下严重电荷积聚对直流电场分布的共同影响。当直流GIS高压导杆与外壳间存在温度梯度时，绝缘子沿面最大电场强度所在位置将向温度较低的一侧移动，且温度越高绝缘子沿面闪络电压越低。直流GIL绝缘子温度梯度导致体电导率不均匀变化将引起空间电荷积聚进而造成电场畸变，对表面电荷积聚有显著影响。因此，基于设备运行时温度分布特性，研究绝缘子直流电场分布规律，探究电荷积聚及其对直流闪络的作用机理具有重要意义，同时也是当前亟需解决的关键课题之一，符合高压直流GIS/GIL的发展需求。

目前温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置存在不足之处，有的温度梯度场下电荷实验研究通过加热片的方式加热，这种方式有着受热不均，加热缓慢的缺点，严重时还会损坏样品，这样的方式还会会影响绝缘子表面的电荷分布，会对实验产生一定的影响。而有的温度梯度场下电荷实验研究，通过在高压侧设置中空电极，并连接外部高温流体循环装置，实现了绝缘子模型温度梯度可调，然而仿真计算结果表明，仅在高压电极处加热，绝缘子及气体温度分布与实际运行条件下温度分布相差较大，虽然单一加热电极可以实现绝缘子温度梯度分布，但无法满足对实际运行设备温度场模拟。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用油浴的加热方式对绝缘子两端的电极进行加热，使装置从高压中空电极流过的时候保证绝缘，保护了油泵等其他设施，模拟了设备实际运行时的温度场。

本发明提供了一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，该装置包括封闭气室、导电杆、均压环、保护电阻和高压电源，所述均压环的顶端电连接保护电阻，所述保护电阻的另一端电连接高压电源，且高压电源的另一端接地；

所述封闭气室的顶部设有密封用盆式绝缘子，所述密封用盆式绝缘子的中心插接有导电杆，所述导电杆的顶端套接有均压环，所述导电杆的底部内腔固定安装有弹簧销，所述弹簧销的底端螺接有中空电极，所述中空电极的底端固定连接有第二均压罩，所述中空电极的外壁上依次螺接有高温流体进管和高温流体出管，所述高温流体进管和高温流体出管的末端连通有高温储油箱，所述高温储油箱电连接第一控温装置；

所述密封用盆式绝缘子左右两端底部安装有空心圆柱桶，所述空心圆柱桶的左右两侧壁分别开设有左侧密封盖板和右侧密封盖板，所述高温流体进管和高温流体出管贯穿左侧密封盖板，所述右侧密封盖板插接有Kelvin探头控制轴，且Kelvin探头控制轴一端转动连接有Kelvin探头，所述Kelvin探头的检测输出端电连接电位计，且Kelvin探头控制轴的另一端连接第一步进电机的输出端；

所述空心圆柱桶的底端铆接有底部密封盖板，所述底部密封盖板的左侧部开设有充气孔，所述充气孔的内腔插接有通气管，所述底部密封盖板上从左到右依次插接有低温流体进管、第一纵向支撑轴、第一纵向旋转轴、第二纵向支撑轴和低温流体出管，所述第一纵向支撑轴的底端连接第二步进电机的输出端，所述第一纵向支撑轴、第二纵向支撑轴和第一纵向旋转轴的底部均接地，所述第一纵向旋转轴的底端连接有第三步进电机的输出端，所述第二纵向支撑轴的底端连接有第四步进电机的输出端，所述第一纵向支撑轴和第二纵向支撑轴的顶端螺接有圆筒，所述圆筒的侧壁上螺接有空心圆环，所述空心圆环的两个中心对称位置上分别设有低温流体进管和低温流体出管，所述低温流体进管和低温流体出管的末端连通有低温储油箱，所述低温储油箱电连接第二控温装置，所述第一纵向旋转轴的顶部套接有绝缘台，所述绝缘台的顶端插接有第二纵向旋转轴，所述第二纵向旋转轴的顶部焊接有第一均压罩，所述第一均压罩的上表面固定连接有测试用绝缘子中部高压电极端的下表面，且测试用绝缘子的低压电极端紧贴圆筒内壁；

所述高温储油箱包括第一加热装置、第一油泵和第一温度传感器，所述第一油泵连接高温流体进管，所述第一温度传感器连接高温流体出管，所述第一加热装置、第一油泵和第一温度传感器均电连接第一控温装置；

所述低温储油箱包括第二加热装置、第二油泵和和第二温度传感器，所述第二油泵连接高温流体进管，所述第二温度传感器连接高温流体出管，所述二加热装置、第二油泵和和第二温度传感器均电连接第二控温装置。

所述通气管的外侧壁固定安装有阀门。

所述弹簧销的个数为2个，且两个弹簧销10并联连接。

所述第一控温装置和第二控温装置均采用SSR固态的继电器输出方式的温度控制器。

所述的一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置的测量方法，所述方法包括：

步骤1、安装好封闭气室中的结构，安装好后，通过充气孔向封闭气室中充入具有一定压力的气体。

步骤2、在第一控温装置和第二控温装置上分别设置高温储油箱和低温储油箱的温度，设置好后，接通外部电源，使第一控温装置和第二控温装置分别控制第一加热装置和第二加热装置对高温储油箱和低温储油箱中的油进行预加热，同时用第一温度传感器和第二温度传感器分别监测高温储油箱和低温储油箱中的油温，当油温达到预设值时，第一温度传感器和第二温度传感器分别将温度信号传递给第一控温装置和第二控温装置，使得第一控温装置和第二控温装置控制第一加热装置和第二加热装置停止加热；

步骤3、接通并控制第三步进电机，使测试用绝缘子的顶端与第二均压罩良好接触，保证中空电极与测试用绝缘子的高压电极端连接，然后控制第二步进电机和第四步进电机，使得测试用绝缘子左右两端与圆形空心槽在同一个水平高度，且测试用绝缘子外部接地；

步骤4、控制第一控温装置和第二控温装置打开第一油泵和第二油泵，将加热好的油不断地输入中空电极中，给测试用绝缘子的高压电极端和低压电机端进行加热，待测试用绝缘子电极温度稳定后，采用逐步升压法，手动给测试用绝缘子的高压电极端和低压电机端施加电压，并控制第一步进电机将Kelvin探头撤回；

步骤5、等测试用绝缘子闪络后，通过观察电位计的读数测得闪络电压，立即将测试用绝缘子的高压电极端和低压电机端的电压将为零，并使第一旋转轴带动测试用绝缘子下移，使得中空电极和第二均压罩分别与测试用绝缘子的上下两端脱离，且第一纵向支撑轴和第二纵向支撑轴带动圆筒向下移动，使测试用绝缘子与高低压电极分离，同时使第一控温装置和第二控温装置分别控制第一加热装置、第一油泵和第二加热装置、第二油泵关闭，使高低温加热循环停止；

步骤6、通过第三步进电机控制第一纵向旋转轴和第二纵向旋转轴上下移动，从而带动测试用绝缘子上下移动，同时使第一步进电机得输出端带动Kelvin探头控制轴运动，使得Kelvin探头左右移动，能与测试用绝缘子充分接触，从而测得整个测试用绝缘子表面的电荷，电位计通过Kelvin探头输出的电位得到测试用绝缘子表面的电位，然后通过反演算法计算出测试用绝缘子表面的电荷分布；

步骤7、取出测试用绝缘子，用无水乙醇擦拭后放置1到2天，再重复步骤1到步骤6，进行下一次实验。

有益效果：本发明通过采用封闭气室可以节省各种气体的使用量，另一方面便于安装，可以实现不同气压、气体成分条件下的闪络实验，包括环保气体等新型气体下的绝缘子表面电荷测量，并且本发明可以更换各种材质的绝缘子，适用于交流、直流、冲击等多种电压条件。具有一定的通用性，同时本发明采用油浴的加热方式对绝缘子的高压电极端和低压电极端进行加热，在实现温度梯度的同时，使装置从高压中空电极流过的时候保证绝缘，保护了油泵等其他设施，模拟了设备实际运行时的温度场，而且本发明的温控系统在封闭气室的外部，一方面可以降低温控系统对实验结果的影响，另一方面还便于我们对温控系统的操控。

附图说明

图1为本发明提供的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置的结构示意图；

图2为图1的a处的放大示意图；

图3为本发明提供的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置的半圆空心槽中的油流动示意图；

图4为本发明提供的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置的加压时各部件的示意图；

图5为本发明提供的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置的加压结束后各部件示意图；

图6为本发明提供的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置的测量时各部件示意图。

图中：1、密封用盆式绝缘子，2、空心圆柱桶，3、底部密封盖板，4、左侧密封盖板，5、右侧密封盖板，6、充气孔，7、通气管，8、阀门，9、导电杆，10、弹簧销，11、均圧环，12、中空电极，13、高温流体进管，14、高温流体出管，15、高温储油箱，1501、第一加热装置，1502、第一油泵，1503、第一温度传感器，16、第一控温装置，17、第二均压罩，18、低温流体进管，19、低温流体出管，20、低温储油箱，2001、第二加热装置，2002、第二油泵，2003、第二温度传感器，21、第二控温装置，22、第一纵向支撑轴，23、第二纵向支撑轴，24、第一纵向旋转轴，25、绝缘台，26、第二纵向旋转轴，27、第一均压罩，28、测试用绝缘子，29、空心圆环，30、圆筒，31、第三步进电机，32、第二步进电机，33、第四步进电机，34、Kelvin探头控制轴，35、第一步进电机，36、Kelvin探头，37、电位计，38、保护电阻，39、高压电源，40、封闭气室。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，

如图1所示，本发明提供了一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，该装置包括封闭气室40、导电杆9、均压环11、保护电阻38和高压电源39，所述第一均压罩27的上表面固定连接有测试用绝缘子28，所述均压环11的顶端电连接保护电阻38，所述保护电阻38的另一端电连接高压电源39，且高压电源39的另一端接地；

如图2所示，所述封闭气室40的顶部设有密封用盆式绝缘子1，所述密封用盆式绝缘子1的中心插接有导电杆9，所述导电杆9的顶端套接有均压环11，所述导电杆9的底部内腔固定安装有弹簧销10，所述弹簧销10的底端螺接有中空电极12，所述中空电极12的底端固定连接有第二均压罩17，所述中空电极12的外壁上依次螺接有高温流体进管13和高温流体出管14，所述高温流体进管13和高温流体出管14均为采用PTFE材质的硬管组成，能够承受-60℃～+260℃的温度，PTFE可以保证高压电极与储油箱外侧壁绝缘，并可以保证抽真空及箱体内高压时油管不变形，高温流体从上方的高温流体进管13进，从下方高温流体出管14出，符合流体流动规律，便于高温流体对中空电极12进行加热，所述高温流体进管13和高温流体出管14的末端连通有高温储油箱15，实现油裕循坏，所述高温储油箱15采用聚碳酸酯PC塑料，具有搬运方便、易加工、耐高温的特点。工作温度在20～100℃，所述高温储油箱15电连接第一控温装置16；

所述密封用盆式绝缘子1左右两端底部安装有空心圆柱桶2，所述空心圆柱桶2的左右两侧壁分别开设有左侧密封盖板4和右侧密封盖板5，所述高温流体进管13和高温流体出管14贯穿左侧密封盖板4，所述右侧密封盖板5插接有Kelvin探头控制轴34，且Kelvin探头控制轴34的左侧端转动连接有Kelvin探头36，所述Kelvin探头36的检测输出端电连接电位计37，且Kelvin探头控制轴34的另一端连接第一步进电机35的输出端；

所述空心圆柱桶2的底端铆接有底部密封盖板3，所述底部密封盖板3的左侧部开设有充气孔6，所述充气孔6的内腔插接有通气管7，所述底部密封盖板3上从左到右依次插接有低温流体进管18、第一纵向支撑轴22、第一纵向旋转轴24、第二纵向支撑轴23和低温流体出管19，所述低温流体进管18和低温流体出管19同样采用PTFE材质的硬管结构，同时低温流体进管18和低温流体出管19的外部用岩棉包裹，能够在油流过时起到保温的作用，并可以在一定范围内弯折，方便圆筒30上下运动，所述第一纵向支撑轴22的底端连接第二步进电机32的输出端，所述第一纵向支撑轴22、第二纵向支撑轴23和第一纵向旋转轴24的底部均接地，所述第一纵向旋转轴24的底端连接有第三步进电机31的输出端，所述第二纵向支撑轴23的底端连接有第四步进电机33的输出端，所述第一纵向支撑轴22和第二纵向支撑轴23的顶端螺接有圆筒30，且圆筒30的材质为铝，其目的是模拟测试用绝缘子28低压端的接地外壳，所述圆筒30的侧壁上螺接有空心圆环29，空心圆环29用于有循环流动，如图3，所述空心圆环29的两个中心对称位置上分别设有低温流体进管18和低温流体出管19，所述低温流体进管18和低温流体出管19的末端连通有低温储油箱20，所述低温储油箱20同样采用聚碳酸酯PC材料，工作温度在20～40℃，所述低温储油箱20电连接有第二控温装置21，所述第一纵向旋转轴24的顶部套接有绝缘台25，且绝缘台25的材料为聚四氟乙烯，主要用于隔离高压电极和第一纵向旋转轴24，所述绝缘台25的顶端插接有第二纵向旋转轴26，所述第二纵向旋转轴26的顶部焊接有第一均压罩27，且第一均压罩27和第二均压罩17的材质为铝，能够使电压以及温度在整个测试用绝缘子28上均匀分布，所述第一均压罩27的上表面固定连接有测试用绝缘子28中部高压电极端的下表面，且测试用绝缘子的低压电极端28紧贴圆筒30内壁；

所述高温储油箱15包括第一加热装置1501、第一油泵1502和第一温度传感器1503，所述第一油泵1502连接高温流体进管1，所述第一温度传感器(1503连接高温流体出管14，所述第一加热装置1501、第一油泵1502和第一温度传感器1503均电连接第一控温装置16，且第一加热装置1501主要由热电阻构成的加热丝组成，是保障加热油温的主要手段，热电阻均匀分布在高温储油箱15的内部保证了油均匀受热，所述第一温度传感器1503主要为热敏电阻，是由金属氧化物陶瓷组成，是低成本、灵敏度高的温度传感器，另外具有体积小，响应时间快等优点，测温范围为-50到200度左右；

所述低温储油箱20包括第二加热装置2001、第二油泵2002和和第二温度传感器2003，所述第二油泵2002连接高温流体进管18，所述第二温度传感器2003连接高温流体出管19，所述二加热装置2001、第二油泵2002和和第二温度传感器2003均电连接第二控温装置21且第二加热装置2001也是由热电阻构成的加热丝组成，所述第二温度传感器2003主要为热敏电阻，测温范围同样为-50到200度左右。

为了控制冲入气体的体积，所述通气管7的外侧壁固定安装有阀门8。

为了保证中空电极12的稳定性，所述弹簧销10的个数为2个，且两个弹簧销10并联连接。

所述第一控温装置16和第二控温装置21均采用SSR固态的继电器输出方式的温度控制器，具有开关速度快、工作频率高、使用寿命长、杂讯低和工作可靠的优点，且第一控温装置16和第二控温装置21均采用CH902型号的温度控制器。可自由设置温度区间，数码显示，测量精度达到±0.5％，且温度范围为0-400度，所述第一控温装置16和第二控温装置21均位于封闭气室40的外部，减小对实验的影响，便于操作和控制。

本发明中的温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置的测量方法包括：

步骤1、安装好封闭气室40中的结构，安装好后，将封闭气室40抽真空至20～30Pa，并通过充气孔6向封闭气室40中充入实验需要的压力气体，检查其气密性；

步骤2、在第一控温装置16和第二控温装置17上分别设置高温储油箱15和低温储油箱20的温度，设置高温储油箱15中的温度为20～100℃，低温储油箱20中的温度为20～40℃，设置好后，接通外部电源，使第一控温装置16和第二控温装置17分别控制第一加热装置1501和第二加热装置2001对高温储油箱15和低温储油箱17中的油进行预加热，同时用第一温度传感器1503和第二温度传感器2003分别监测高温储油箱15和低温储油箱20中的油温，当油温达到预设值时，第一温度传感器1503和第二温度传感器2003分别将温度信号传递给第一控温装置16和第二控温装置21，使得第一控温装置16和第二控温装置21控制第一加热装置1501和第二加热装置2001停止加热，保证储油箱中油的温度为装置需求的温度；

步骤3、接通并控制第三步进电机31，使测试用绝缘子28的顶端与第二均压罩17良好接触，保证中空电极12与测试用绝缘子28的高压电极端连接，然后控制第二步进电机32和第四步进电机33，使得测试用绝缘子28左右两端与圆形空心槽29在同一个水平高度，且测试用绝缘子28外部接地；

步骤4、控制第一控温装置16和第二控温装置21打开第一油泵1502和第二油泵2002，将加热好地油不断的输入中空电极12中，给测试用绝缘子28的高压电极端和低压电机端进行加热，待测试用绝缘子28电极温度稳定后，采用逐步升压法，手动给测试用绝缘子28的高压电极端和低压电机端施加电压，并控制第一步进电机35将Kelvin探头36撤回，如图4所示；

步骤5、等测试用绝缘子28闪络后，通过观察电位计37的读数测得闪络电压，立即将测试用绝缘子28的高压电极端和低压电机端的电压将为零，并使第一旋转轴24带动测试用绝缘子28下移，如图5所示，使得中空电极12和第二均压罩17与测试用绝缘子28的上下两端脱离，且第一纵向支撑轴22和第二纵向支撑轴23带动测试用绝缘子28底部的圆筒30向下移动，使测试用绝缘子28与高低压电极分离，减少测量时间内电荷消散，同时使第一控温装置16和第二控温装置21分别控制第一加热装置1501、第一油泵1502和第二加热装置2001、第二油泵2002关闭，使高低温加热循环停止，减少由于高温导致的快速电荷消散；

步骤6、通过第三步进电机31控制第一纵向旋转轴24和第二纵向旋转轴26上下移动，从而带动测试用绝缘子28上下移动，同时使第一步进电机35得输出端带动Kelvin探头3控制轴34运动，如图6所示，使得Kelvin探头36左右移动，能与测试用绝缘子28充分接触，从而测得整个测试用绝缘子28表面的电荷，电位计37通过Kelvin探头36输出的电位得到测试用绝缘子28表面的电位，然后通过反演算法计算出测试用绝缘子28表面的电荷分布；

步骤7、取出测试用绝缘子28，用无水乙醇擦拭后放置1到2天，起到消毒的作用，再重复步骤1到步骤6，进行下一次实验。

工作原理：本发明建立了封闭气室40，并通过在中空电极12的外侧壁安装高温储油箱15和在圆筒3的外侧壁安装低温储油箱20，通过安装在高温储油箱15和低温储油箱20内的第一加热装置1501和第二加热装置2001对油体进行加热，使其通过第一温度传感器1503和第二温度传感器2003达到预设的温度，此时打开第一油泵1502和第二油泵2002,对测试用绝缘子28的高压电极端和低压电极端进行加热，实现温度梯度，当测时间绝缘子28闪络后，将测试用绝缘子28两端的电压将为零，并使第一旋转轴24带动测试用绝缘子28下移，使得中空电极12和第二均压罩17与测试用绝缘子28两端脱离，使测试用绝缘子28与高低压电极分离，减少测量时间内电荷消散，同时停止加热，然后通过第三步进电机31带动第一纵向旋转轴24和第二纵向旋转轴26上下移动，同时带动测试用绝缘子28上下移动，此时第一步进电机35带动Kelvin探头36运动，使得电位计37通过Kelvin探头36输出的电位得到测试用绝缘子28表面的电位，然后利用反演算法计算出测试用绝缘子28表面的电荷分布，为探究不同温度梯度场下测试用28绝缘子表面电荷积聚对闪络电压的影响和温度对电荷积聚的研究提供可靠的实验条件基础。

Claims (5)

1.一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于：该装置包括封闭气室(40)、导电杆(9)、均压环(11)、保护电阻(38)和高压电源(39)，所述均压环(11)的顶端电连接保护电阻(38)，所述保护电阻(38)的另一端电连接高压电源(39)，且高压电源(39)的另一端接地；

所述封闭气室(40)的顶部设有密封用盆式绝缘子(1)，所述密封用盆式绝缘子(1)的中心插接有导电杆(9)，所述导电杆(9)的顶端套接有均压环(11)，所述导电杆(9)的底部内腔固定安装有弹簧销(10)，所述弹簧销(10)的底端螺接有中空电极(12)，所述中空电极(12)的底端固定连接有第二均压罩(17)，所述中空电极(12)的外壁上依次螺接有高温流体进管(13)和高温流体出管(14)，所述高温流体进管(13)和高温流体出管(14)的末端连通有高温储油箱(15)，所述高温储油箱(15)电连接第一控温装置(16)；

所述密封用盆式绝缘子(1)左右两端底部安装有空心圆柱桶(2)，所述空心圆柱桶(2)的左右两侧壁分别开设有左侧密封盖板(4)和右侧密封盖板(5)，所述高温流体进管(13)和高温流体出管(14)贯穿左侧密封盖板(4)，所述右侧密封盖板(5)插接有Kelvin探头控制轴(34)，且Kelvin探头控制轴(34)一端转动连接有Kelvin探头(36)，所述Kelvin探头(36)的检测输出端电连接电位计(37)，且Kelvin探头控制轴(34)的另一端连接第一步进电机(35)的输出端；

所述空心圆柱桶(2)的底端铆接有底部密封盖板(3)，所述底部密封盖板(3)的左侧部开设有充气孔(6)，所述充气孔(6)的内腔插接有通气管(7)，所述底部密封盖板(3)上从左到右依次插接有低温流体进管(18)、第一纵向支撑轴(22)、第一纵向旋转轴(24)、第二纵向支撑轴(23)和低温流体出管(19)，所述第一纵向支撑轴(22)的底端连接第二步进电机(32)的输出端，所述第一纵向支撑轴(22)、第二纵向支撑轴(23)和第一纵向旋转轴(24)的底部均接地，所述第一纵向旋转轴(24)的底端连接有第三步进电机(31)的输出端，所述第二纵向支撑轴(23)的底端连接有第四步进电机(33)的输出端，所述第一纵向支撑轴(22)和第二纵向支撑轴(23)的顶端螺接有圆筒(30)，所述圆筒(30)的侧壁上螺接有空心圆环(29)，所述空心圆环(29)的两个中心对称位置上分别设有低温流体进管(18)和低温流体出管(19)，所述低温流体进管(18)和低温流体出管(19)的末端连通有低温储油箱(20)，所述低温储油箱(20)电连接第二控温装置(21)，所述第一纵向旋转轴(24)的顶部套接有绝缘台(25)，所述绝缘台(25)的顶端插接有第二纵向旋转轴(26)，所述第二纵向旋转轴(26)的顶部焊接有第一均压罩(27)，所述第一均压罩(27)的上表面固定连接有测试用绝缘子(28)中部高压电极端的下表面，且测试用绝缘子(28)的低压电极端紧贴圆筒(30)内壁；

所述高温储油箱(15)包括第一加热装置(1501)、第一油泵(1502)和第一温度传感器(1503)，所述第一油泵(1502)连接高温流体进管(13)，所述第一温度传感器(1503)连接高温流体出管(14)，所述第一加热装置(1501)、第一油泵(1502)和第一温度传感器(1503)均电连接第一控温装置(16)；

所述低温储油箱(20)包括第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)和和第二温度传感器(2003)，所述第二油泵(2002)连接高温流体进管(18)，所述第二温度传感器(2003)连接高温流体出管(19)，所述二加热装置(2001)、第二油泵(2002)和和第二温度传感器(2003)均电连接第二控温装置(21)。

2.根据权利要求1所述的一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于，所述通气管(7)的外侧壁固定安装有阀门(8)。

3.根据权利要求1所述的一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于，所述弹簧销(10)的个数为2个，且两个弹簧销(10)并联连接。

4.根据权利要求1所述的一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于，所述第一控温装置(16)和第二控温装置(21)均采用SSR固态的继电器输出方式的温度控制器。

5.一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量方法，采用权利要求1所述的一种温度梯度下盆式绝缘子表面电荷量测量装置实现，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、安装好封闭气室(40)中的结构，安装好后，通过充气孔(6)向封闭气室(40)中充入具有一定压力的气体；

步骤2、在第一控温装置(16)和第二控温装置(17)上分别设置高温储油箱(15)和低温储油箱(20)的温度，设置好后，接通外部电源，使第一控温装置(16)和第二控温装置(17)分别控制第一加热装置(1501)和第二加热装置(2001)对高温储油箱(15)和低温储油箱(17)中的油进行预加热，同时用第一温度传感器(1503)和第二温度传感器(2003)分别监测高温储油箱(15)和低温储油箱(20)中的油温，当油温达到预设值时，第一温度传感器(1503)和第二温度传感器(2003)分别将温度信号传递给第一控温装置(16)和第二控温装置(21)，使得第一控温装置(16)和第二控温装置(21)控制第一加热装置(1501)和第二加热装置(2001)停止加热；

步骤3、接通并控制第三步进电机(31)，使测试用绝缘子(28)的顶端与第二均压罩(17)良好接触，保证中空电极(12)与测试用绝缘子(28)的高压电极端连接，然后控制第二步进电机(32)和第四步进电机(33)，使得测试用绝缘子(28)左右两端与圆形空心槽(29)在同一个水平高度，且测试用绝缘子(28)外部接地；

步骤4、控制第一控温装置(16)和第二控温装置(21)打开第一油泵(1502)和第二油泵(2002)，将加热好的油不断地输入中空电极(12)中，给测试用绝缘子(28)的高压电极端和低压电机端进行加热，待测试用绝缘子(28)电极温度稳定后，采用逐步升压法，手动给测试用绝缘子(28)的高压电极端和低压电机端施加电压，并控制第一步进电机(35)将Kelvin探头(36)撤回；

步骤5、等测试用绝缘子(28)闪络后，通过观察电位计(37)的读数测得闪络电压，立即将测试用绝缘子(28)的高压电极端和低压电机端的电压将为零，并使第一旋转轴(24)带动测试用绝缘子(28)下移，使得中空电极(12)和第二均压罩(17)分别与测试用绝缘子(28)的上下两端脱离，且第一纵向支撑轴(22)和第二纵向支撑轴(23)带动圆筒(30)向下移动，使测试用绝缘子(28)与高低压电极分离，同时使第一控温装置(16)和第二控温装置(21)分别控制第一加热装置(1501)、第一油泵(1502)和第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)关闭，使高低温加热循环停止；

步骤6、通过第三步进电机(31)控制第一纵向旋转轴(24)和第二纵向旋转轴(26)上下移动，从而带动测试用绝缘子(28)上下移动，同时使第一步进电机(35)得输出端带动Kelvin探头控制轴(34)运动，使得Kelvin探头(36)左右移动，能与测试用绝缘子(28)充分接触，从而测得整个测试用绝缘子(28)表面的电荷，电位计(37)通过Kelvin探头(36)输出的电位得到测试用绝缘子(28)表面的电位，然后通过反演算法计算出测试用绝缘子(28)表面的电荷分布；

步骤7、取出测试用绝缘子(28)，用无水乙醇擦拭后放置1到2天，再重复步骤1到步骤6，进行下一次实验。