CN111044868A - 一种绝缘材料电树枝老化装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝缘材料电树枝老化装置及其工作方法，该装置包括机架以及设于机架上的夹持装置、加热装置和高压针电极，所述夹持装置包括两个对称设置以夹持绝缘试样的夹持板，所述两个夹持板分别经调节机构与机架左、右两侧连接，以调节夹持松紧度，所述加热装置设于夹持装置下侧，所述加热装置包括加热台、加热台支架和加热器，所述加热台经加热台支架安装于加热器上，所述加热台上设有铜板地电极，所述夹持板下部靠设于铜板地电极上，所述高压针电极前端插入绝缘试样中，所述高压针电极经导线连接外部高压电源，所述铜板地电极接地。该装置及其工作方法不仅有利于模拟高压电缆的实际工况和电老化过程，而且结构简单，易于操作。

Description

一种绝缘材料电树枝老化装置及其工作方法

技术领域

本发明属于高压绝缘测试领域，具体涉及一种绝缘材料电树枝老化装置及其工作方法。

背景技术

高压电缆作为城市供电的重要环节，在当今社会迅速发展的背景下，其技术水平需要不断提高。随着高压电缆使用年限的增加，许多城市供电系统的电缆出现严重的老化问题，已有大量研究证实电缆的绝缘老化是导致供电安全事故的主要原因，而电树是电缆绝缘材料老化和寿命缩短的主要因素之一。电缆绝缘的电树老化是一个逐步发展的过程，主要发生在高分子材料中的电致裂纹现象，严重威胁了电力电缆的运行安全。

目前，绝缘介质电树枝生长特性仅关注单一因素的影响，复杂机械应力、温度作用下电树枝生长特性研究较为匮乏；另一方面，复杂机械应力、温度作用对绝缘介质分子结构、陷阱分布的影响缺乏深入探讨，其与电荷输运、电树枝劣化的关系尚不明确。全面深入地揭示复杂物理场下电树枝劣化机理、提升高压电缆附件绝缘性能是保障高压电缆安全运行的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘材料电树枝老化装置及其工作方法，该装置及其工作方法不仅有利于模拟高压电缆的实际工况和电老化过程，而且结构简单，易于操作。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种绝缘材料电树枝老化装置，包括机架以及设于机架上的夹持装置、加热装置和高压针电极，所述夹持装置包括两个对称设置以夹持绝缘试样的夹持板，所述两个夹持板分别经调节机构与机架左、右两侧连接，以调节夹持松紧度，所述加热装置设于夹持装置下侧，所述加热装置包括加热台、加热台支架和加热器，所述加热台经加热台支架安装于加热器上，所述加热台上设有铜板地电极，所述夹持板下部靠设于铜板地电极上，所述高压针电极前端插入绝缘试样中，所述高压针电极经导线连接外部高压电源，所述铜板地电极接地。

进一步地，所述机架包括对称设置的左、右两个固定板，所述左、右两个固定板之间通过均布的多根支柱固定连接。

进一步地，所述调节机构包括螺杆和与之配合的松紧螺母，所述固定板上开设有与螺杆相适应的螺孔，并经所述螺孔与螺杆配合连接，所述松紧螺母靠设于固定板上，以通过旋转松紧螺母使螺杆相对于固定板前后螺旋移动，所述螺杆前端不具有外螺纹并与夹持板转动连接，以在螺杆运动时带动夹持板水平滑移，调节对绝缘试样的夹持松紧度。

进一步地，所述夹持板为钢化玻璃。

进一步地，所述插入绝缘试样中的高压针电极的针尖与铜板地电极的间距为1.9~2.1 mm。

进一步地，所述铜板地电极与加热台接触的表面上涂有导热硅胶，以避免发生击穿导电事故。

进一步地，所述加热器的加热温度在0~250℃可调，以模仿导芯发热。

本发明还提供了一种绝缘材料电树枝老化装置的工作方法，包括以下步骤：

1）将高压针电极的针尖插入绝缘试样中，直至针尖与绝缘试样底面的间距满足设定距离；

2）将绝缘试样放置于铜板地电极上，然后通过调节结构使夹持板夹紧绝缘试样，直至满足设定的夹持松紧度；

3）开启加热器，调温至所需试验温度，以模拟高压电缆受压发热的实际工况。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：提供一种多因素共同作用下的绝缘材料电树枝老化装置及工作方法，利用夹紧装置对绝缘材料施加一定的压力，并采用加热装置对绝缘材料进行加热，模仿电力电缆在实际工作过程中受挤压和导芯发热的工况，还原了电力电缆实际的电老化过程，为研究电力电缆在压缩应力和温度等多种因素共同作用下电树枝的生长特性，提供一种有效的试验装置。此外，该装置可对不同厚度的绝缘试样进行试验，并灵活调节加压力度和加热温度，易于操作，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的正面结构示意图。

图2是本发明实施例的三维结构示意图。

图中，1-高压针电极，2-螺杆，3-松紧螺母，4-加热台支架，5-调温按键，6-温度显示屏，7-加热器开关，8-加热器，9-左固定板，10-夹持板，11-绝缘试样，12-支柱，13-右固定板，14-加热台，15-铜板地电极。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种绝缘材料电树枝老化装置，如图1、2所示，包括机架以及设于机架上的夹持装置、加热装置和高压针电极1。所述机架包括对称设置的左、右两个固定板9和13，所述左、右两个固定板9和13之间通过均布的4根支柱12固定连接。所述夹持装置包括两个对称设置以夹持绝缘试样11的夹持板10，所述两个夹持板10分别经调节机构与机架左、右两侧的固定板9和13连接，以调节夹持松紧度。所述加热装置设于夹持装置下侧，所述加热装置包括加热台14、加热台支架4和加热器8，所述加热台14经4个加热台支架4安装于加热器8上，所述加热台14上设有铜板地电极15，所述夹持板10下部靠设于铜板地电极15上，所述高压针电极1前端插入绝缘试样11中，所述高压针电极1经导线连接外部高压电源，所述铜板地电极15接地。

在本实施例中，所述调节机构包括螺杆2和与之配合的松紧螺母3，所述固定板9和13上开设有与螺杆2相适应的螺孔，并经所述螺孔与螺杆2配合连接，所述松紧螺母3靠设于固定板上，以通过旋转松紧螺母使螺杆相对于固定板前后螺旋移动。所述螺杆2前端不具有外螺纹并与夹持板10转动连接，以在螺杆2运动时带动夹持板10水平滑移，调节对绝缘试样的夹持松紧度。在本实施例中，松紧螺母逆时针旋转为紧，顺时针旋转为松。该夹持装置能够给予绝缘试样足够的压缩应力并长时间维持压缩状态。

在本实施例中，所述夹持板10为钢化玻璃，钢化玻璃表面光滑且透明，既有足够的强度，又方便观察电树枝的生长特性。螺杆前端直径不小于钢化玻璃宽度的四分之一，避免应力集中而使钢化玻璃发生变形甚至断裂。

在本实施例中，所述插入绝缘试样中的高压针电极1的针尖与铜板地电极15的间距为2 mm±0.1 mm。针尖的曲率半径为40μm，针的直径为600μm。所述铜板地电极15与加热台14接触的表面上涂有导热硅胶，以避免发生击穿导电事故。

在本实施例中，所述加热器的加热温度在0~250℃可调，以模仿导芯发热。

本发明还提供了上述绝缘材料电树枝老化装置的工作方法，包括以下步骤：

1）将高压针电极1的针尖插入绝缘试样11中，直至针尖与绝缘试样底面的间距满足设定距离。

2）将绝缘试样11放置于铜板地电极15上，然后通过调节结构使夹持板10夹紧绝缘试样，直至满足设定的夹持松紧度。可通过游标卡尺测量绝缘试样的压缩量来评估是否达到压缩要求，即满足对绝缘试样的夹持松紧度。

3）开启加热器8，调温至所需试验温度，即使加热器8的开关7闭合，通过调温按键5调节到所需温度，并通过加热器上的温度显示屏6显示设定温度值和加热台的实时温度值，从而实现对高压电缆受压发热的实际工况的模拟。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，包括机架以及设于机架上的夹持装置、加热装置和高压针电极，所述夹持装置包括两个对称设置以夹持绝缘试样的夹持板，所述两个夹持板分别经调节机构与机架左、右两侧连接，以调节夹持松紧度，所述加热装置设于夹持装置下侧，所述加热装置包括加热台、加热台支架和加热器，所述加热台经加热台支架安装于加热器上，所述加热台上设有铜板地电极，所述夹持板下部靠设于铜板地电极上，所述高压针电极前端插入绝缘试样中，所述高压针电极经导线连接外部高压电源，所述铜板地电极接地。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述机架包括对称设置的左、右两个固定板，所述左、右两个固定板之间通过均布的多根支柱固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述调节机构包括螺杆和与之配合的松紧螺母，所述固定板上开设有与螺杆相适应的螺孔，并经所述螺孔与螺杆配合连接，所述松紧螺母靠设于固定板上，以通过旋转松紧螺母使螺杆相对于固定板前后螺旋移动，所述螺杆前端不具有外螺纹并与夹持板转动连接，以在螺杆运动时带动夹持板水平滑移，调节对绝缘试样的夹持松紧度。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述夹持板为钢化玻璃。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述插入绝缘试样中的高压针电极的针尖与铜板地电极的间距为1.9~2.1 mm。

6.根据权利要求1所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述铜板地电极与加热台接触的表面上涂有导热硅胶，以避免发生击穿导电事故。

7.根据权利要求1所述的一种绝缘材料电树枝老化装置，其特征在于，所述加热器的加热温度在0~250℃可调，以模仿导芯发热。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的绝缘材料电树枝老化装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将高压针电极的针尖插入绝缘试样中，直至针尖与绝缘试样底面的间距满足设定距离；

2）将绝缘试样放置于铜板地电极上，然后通过调节结构使夹持板夹紧绝缘试样，直至满足设定的夹持松紧度；

3）开启加热器，调温至所需试验温度，以模拟高压电缆受压发热的实际工况。

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