CN108693452A - 多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置及测量方法。绝缘材料表面放电是目前国内外研究的热点，而放电过程中沿面闪络特性是高压绝缘中的关键问题。目前国内研究绝缘材料沿面闪络的装置，存在适用环境单一、处理绝缘材料实验样品少和实验时间长等缺点。本发明的组成包括：电压发生器（1），所述的电压发生器与实验腔体（2）连接，所述的实验腔体与综合检测单元（3）的输入端通过线孔连接，所述的综合检测单元的输出端与上位机（4）连接，所述的上位机与综合控制单元（5）的输入端连接，所述的综合控制单元的输出端与所述的实验腔体通过线孔连接。本发明用于绝缘材料的沿面闪络特性测试。

Description

多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置及测量方法

技术领域：

本发明涉及一种多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置及测量方法。

背景技术：

在高电压绝缘设备中，各种绝缘材料的气固交界面是绝缘的薄弱环节，绝缘材料表面放电是目前国内外研究的热点，而放电过程中沿面闪络特性是高压绝缘中的关键问题。目前国内研究绝缘材料沿面闪络的装置，存在适用环境单一、处理绝缘材料实验样品少和实验时间长等缺点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置及测量方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其组成包括：电压发生器， 所述的电压发生器与实验腔体连接， 所述的实验腔体与综合检测单元的输入端通过线孔连接，所述的综合检测单元的输出端与上位机连接，所述的上位机与综合控制单元的输入端连接，所述的综合控制单元的输出端与所述的实验腔体通过线孔连接。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置， 所述的综合检测单元包括气压检测装置、温湿度检测装置、电压检测装置。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置， 所述的综合控制单元包括温度控制装置、气压控制装置、电极运动控制装置、托盘旋转控制装置。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置， 所述的实验腔体包括壳体，所述的壳体与法兰盖连接，所述的壳体内具有实验电极、试样托盘、观察孔、进气孔、出气孔、进线孔、出线孔，所述的实验腔体采用304 不锈钢，其外径为500mm，高度为500mm，腔体的壁厚为 8mm，所述的法兰盖的厚度为 10mm，。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置， 所述的实验电极为黄铜材质，分为棒电极、板电极和指型电极，其中所述的棒电极的放电部分是由曲率半径为0.7cm，轴长为5cm 的曲面圆柱沿对称轴剖开而成；所述的板电极的放电部分是由直径为1cm、轴长为 3cm 的圆柱和直径为 5cm、轴长为1cm 的圆柱沿对称轴剖开而成。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置， 所述的试样托盘采用有机玻璃材质，利用四个卡点将四个试样均匀的平铺在托盘上，通过夹具固定试样和电极，以保证试样稳定和电极距离，通过托盘底部电动机转动来实现在封闭腔体里换测试试样的目的。

所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压测量装置， 所述电极运动控制和托盘运动采用步进电机和行程开关实现运动控制，达到转换试样的目的。

一种利用权利要求1-7之一所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置的测量方法，该方法包括如下步骤：

（1）测试前准备工作：在装置电源关闭的状态下打开实验腔体的法兰盖，按照托盘限位卡点安装绝缘材料试样和测量电极，锁紧法兰盖，检查装置各部分连接完好以及实验腔体气密性，打开装置电源；

（2）测试工作过程：通过气压压力传感器及温湿度传感器对实验腔体内当前气压、温度和湿度数据进行采集，同时将采集到的数据通过数据检测单元上传至上位机界面并显示；将当次实验环境所要求的气压值、温度值和湿度值输入到上位机，通过上位机向综合控制单元发送相应指令，所述的综合控制单元的闭环控制将环境参数达到预设值；当所述的实验腔体内部环境达到预设值时，高压电极通过控制步进电机行进和行程开关判断是否达到预定位置；当达到设定位置时，开始沿面闪络电压及波形测试，测试完成后分压探头将数据回传到示波器中，同时通过控制步进电机使高压电极抬起，试样托盘通过步进电机顺时旋转1/4圆周，进行下一试样测试，直至所有试样完成测试；在测试过程中测量单元对实验腔体内部环境进行实时监测，并上传至上位机界面。

有益效果：

本发明相对于单对电极或单一试验环境的实验腔，本装置可以实现绝缘材料样本在真空、SF6气体及变压器油等不同绝缘介质中以及不同大气压下和不同温度条件下的沿面闪络特性测试，并可实现在同一试验环境条件下对不同绝缘材料样本的沿面闪络特性测试，避免实验时间过长，以及多次开腔引起的气体泄漏和气体浪费，以满足对多种绝缘试样沿面闪络电压的快速测试，具有可满足模拟多种绝缘环境，缩短实验时间、节省成本和操作简便等优点。

本发明电极的正面为正常的棒形和板形，电极的背面则是被切削、打磨过的电极平面，可以保证电极能够紧贴着材料表面发生沿面闪络。

本发明气压检测采用气压压力传感器与上位机相连，将检测数据输入到上位机，通过上位机向控制单元发出控制信号，实现精准控制功能。

本发明电压测量采用分压探头来检测电极端的闪络电压，该探头的衰减比是1000:1，探头的输出端接到示波器上，当发生沿面闪络时便可以在示波器上显示出闪络电压的波形以及幅值，将分压探头并联在实验电极两端。

本发明温湿度检测采用一体化温湿度传感器，提供全量程标定的数字输出，总线接口全部集成于一个芯片上，稳定性高、尺寸小。

附图说明：

附图1是本发明测量装置的结构示意图。

附图2是本发明实验腔体的结构示意图。

附图3是本发明试样托盘的结构示意图。

附图4时本发明托盘盛放器皿的结构示意图。

附图5是本发明电极运动控制结构示意图。

附图6是本发明温湿度及步进电机控制电路图。

具体实施方式：

实施例1：

一种多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其组成包括：电压发生器1，所述的电压发生器与实验腔体2连接， 所述的实验腔体与综合检测单元3的输入端通过线孔连接，所述的综合检测单元的输出端与上位机4连接，所述的上位机与综合控制单元5的输入端连接，所述的综合控制单元的输出端与所述的实验腔体通过线孔连接。

实施例2：

根据权利要求1所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，所述的综合检测单元包括气压检测装置6、温湿度检测装置7、电压检测装置8。

实施例3：

根据权利要求1或2所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，所述的综合控制单元包括温度控制装置9、气压控制装置10、电极运动控制装置11、托盘旋转控制装置12。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，所述的实验腔体包括壳体，所述的壳体与法兰盖连接，所述的壳体内具有实验电极、试样托盘、观察孔、进气孔、出气孔、进线孔、出线孔，所述的实验腔体采用304 不锈钢，其外径为500mm，高度为500mm，腔体的壁厚为 8mm，所述的法兰盖的厚度为 10mm，。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，所述的实验电极为黄铜材质，分为棒电极、板电极和指型电极，其中所述的棒电极的放电部分是由曲率半径为 0.7cm，轴长为5cm 的曲面圆柱沿对称轴剖开而成；所述的板电极的放电部分是由直径为 1cm、轴长为 3cm 的圆柱和直径为 5cm、轴长为1cm 的圆柱沿对称轴剖开而成。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，所述的试样托盘采用有机玻璃材质，利用四个卡点将四个试样均匀的平铺在托盘上，通过夹具固定试样和电极，以保证试样稳定和电极距离，通过托盘底部电动机转动来实现在封闭腔体里换测试试样的目的。

实施例7：

根据实施例1或2或3或4或5或6所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压测量装置，所述电极运动控制和托盘运动采用步进电机和行程开关实现运动控制，达到转换试样的目的。

实施例8：

一种利用权利要求1-7之一所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置的测量方法，该方法包括如下步骤：

（1）测试前准备工作：在装置电源关闭的状态下打开实验腔体的法兰盖，按照托盘限位卡点安装绝缘材料试样和测量电极，锁紧法兰盖，检查装置各部分连接完好以及实验腔体气密性，打开装置电源；

（2）测试工作过程：通过气压压力传感器及温湿度传感器对实验腔体内当前气压、温度和湿度数据进行采集，同时将采集到的数据通过数据检测单元上传至上位机界面并显示；将当次实验环境所要求的气压值、温度值和湿度值输入到上位机，通过上位机向综合控制单元发送相应指令，所述的综合控制单元的闭环控制将环境参数达到预设值；当所述的实验腔体内部环境达到预设值时，高压电极通过控制步进电机行进和行程开关判断是否达到预定位置；当达到设定位置时，开始沿面闪络电压及波形测试，测试完成后分压探头将数据回传到示波器中，同时通过控制步进电机使高压电极抬起，试样托盘通过步进电机顺时旋转1/4圆周，进行下一试样测试，直至所有试样完成测试；在测试过程中测量单元对实验腔体内部环境进行实时监测，并上传至上位机界面。

Claims (8)

1.一种多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其组成包括：电压发生器，其特征是：所述的电压发生器与实验腔体连接， 所述的实验腔体与综合检测单元的输入端通过线孔连接，所述的综合检测单元的输出端与上位机连接，所述的上位机与综合控制单元的输入端连接，所述的综合控制单元的输出端与所述的实验腔体通过线孔连接。

2.根据权利要求1所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其特征是：所述的综合检测单元包括气压检测装置、温湿度检测装置、电压检测装置。

3.根据权利要求1或2所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其特征是：所述的综合控制单元包括温度控制装置、气压控制装置、电极运动控制装置、托盘旋转控制装置。

4.根据权利要求1或2或3所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其特征是：所述的实验腔体包括壳体，所述的壳体与法兰盖连接，所述的壳体内具有实验电极、试样托盘、观察孔、进气孔、出气孔、进线孔、出线孔，所述的实验腔体采用304 不锈钢，其外径为500mm，高度为500mm，腔体的壁厚为 8mm，所述的法兰盖的厚度为 10mm。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其特征是：所述的实验电极为黄铜材质，分为棒电极、板电极和指型电极，其中所述的棒电极的放电部分是由曲率半径为 0.7cm，轴长为5cm 的曲面圆柱沿对称轴剖开而成；所述的板电极的放电部分是由直径为 1cm、轴长为 3cm 的圆柱和直径为 5cm、轴长为1cm 的圆柱沿对称轴剖开而成。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置，其特征是：所述的试样托盘采用有机玻璃材质，利用四个卡点将四个试样均匀的平铺在托盘上，通过夹具固定试样和电极，以保证试样稳定和电极距离，通过托盘底部电动机转动来实现在封闭腔体里换测试试样的目的。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压测量装置，其特征是：所述电极运动控制和托盘运动采用步进电机和行程开关实现运动控制，达到转换试样的目的。

8.一种利用权利要求1-7之一所述的多种环境下绝缘材料沿面闪络电压的测量装置的测量方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（1）测试前准备工作：在装置电源关闭的状态下打开实验腔体的法兰盖，按照托盘限位卡点安装绝缘材料试样和测量电极，锁紧法兰盖，检查装置各部分连接完好以及实验腔体气密性，打开装置电源；

（2）测试工作过程：通过气压压力传感器及温湿度传感器对实验腔体内当前气压、温度和湿度数据进行采集，同时将采集到的数据通过数据检测单元上传至上位机界面并显示；将当次实验环境所要求的气压值、温度值和湿度值输入到上位机，通过上位机向综合控制单元发送相应指令，所述的综合控制单元的闭环控制将环境参数达到预设值；当所述的实验腔体内部环境达到预设值时，高压电极通过控制步进电机行进和行程开关判断是否达到预定位置；当达到设定位置时，开始沿面闪络电压及波形测试，测试完成后分压探头将数据回传到示波器中，同时通过控制步进电机使高压电极抬起，试样托盘通过步进电机顺时旋转1/4圆周，进行下一试样测试，直至所有试样完成测试；在测试过程中测量单元对实验腔体内部环境进行实时监测，并上传至上位机界面。