CN111751684A - 一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，所述测量装置包括：高频高压电源、密闭腔体、高压导电杆、低压导电杆、高压指型电极、低压指型电极和电流测试线圈。本发明通过所述高频高压电源提供绝缘材料发生沿面闪络的激励电源，电流测试线圈测试绝缘试件在高频电压电源作用下产生的局部放电信号和沿面闪络信号，实现了绝缘材料的沿面闪络放电测量。

Description

一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置

技术领域

本发明涉及高频变压器设计技术领域，特别是涉及一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置。

背景技术

高频变压器具有体积小、转换效率高、适用面广等突出优势，近几年逐渐成为研究热点之一。作为高频变压器绝缘的重要组成部分，匝间绝缘材料的高频绝缘性能影响着高频变压器的整体耐压水平以及运行可靠性。目前研究表明，沿面闪络的放电电压远小于绝缘材料的击穿电压，更容易造成绝缘的损坏和过早失效。因此，对匝间绝缘材料的高频沿面放电进行研究，对高频变压器绝缘结构的优化设计具有重要的指导意义。如何实现绝缘材料的沿面闪络放电测量，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，以实现绝缘材料的沿面闪络放电测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，所述测量装置包括：

高频高压电源、密闭腔体、高压导电杆、低压导电杆、高压指型电极、低压指型电极和电流测试线圈；

所述高压指型电极和所述低压指型电极相对设置在所述密闭腔体内，所述高压指型电极和所述低压指型电极上均设置有凹槽，待测的绝缘试件的一端设置在所述高压指型电极的凹槽中，所述绝缘试件的另一端设置在所述低压指型电极的凹槽中；

所述高压导电杆贯穿并固定在所述密闭腔体的第一侧壁上，所述低压导电杆贯穿并固定在所述密闭腔体的与所述第一侧壁相对的第二侧壁上；

所述高频高压电源的高压端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接，所述高压导电杆的位于密闭腔体内部的一端通过导线与所述高压指型电极连接；

所述高频高压电源的低压端与所述低压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接，所述低压导电杆的位于密闭腔体内部的一端通过导线与所述低压指型电极连接；

所述电流测试线圈套设在所述高频高压电源的低压端与所述低压导电杆的位于密闭腔体外部的一端之间的导线上，所述电流测试线圈用于测试绝缘试件在高频电压电源作用下产生的局部放电信号和沿面闪络信号。

可选的，所述密闭腔体内设置有聚四氟乙烯平台；

所述聚四氟乙烯平台上设置有高压电极固定座和低压电极固定座；

所述高压电极固定座上设置有第一滑轨；所述低压电极固定座上设置有第二滑轨；

所述高压指型电极可滑动的设置在所述第一滑轨上，所述低压指型电极可滑动的设置在所述第二滑轨上。

可选的，所述密闭腔体的与所述第一侧壁或所述第二侧壁相邻的第三侧壁上还设置有圆形窗口，所述圆形窗口的中心点与所述高压电极固定座和所述低压电极固定座之间连线的中点在一条直线上。

可选的，所述高压指型电极的凹槽的下壁上和所述低压指型电极的凹槽的下壁上均设置有螺杆。

可选的，所述测量装置还包括环氧树脂板，所述环氧树脂板的两端分别设置在所述高压指型电极的凹槽和所述低压指型电极的凹槽中，所述环氧树脂板位于所述绝缘试件的下部，用于托起所述绝缘试件，使所述绝缘试件与高压指型电极和低压指型电极的电极表面处于同一平面。

可选的，所述高频高压电源的高压端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端之间还设置有保护电阻。

可选的，所述测量装置还包括高压测试探头，所述高压测试探头的测试端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接。

可选的，所述测量装置还包括多通道示波器；

所述多通道示波器的的第一通道与所述电流测试线圈连接，所述多通道示波器的第二通道与所述高压测试探头的输出端连接，所述多通道示波器的第三通道与所述高频高压电源的低压端连接。

可选的，所述高频高压电源为方波高频高压电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，所述测量装置包括：高频高压电源、密闭腔体、高压导电杆、低压导电杆、高压指型电极、低压指型电极和电流测试线圈。本发明通过所述高频高压电源提供绝缘材料发生沿面闪络的激励电源，电流测试线圈测试绝缘试件在高频电压电源作用下产生的局部放电信号和沿面闪络信号，实现了绝缘材料的沿面闪络放电测量。

本发明将高频电压电源设置为方波高频电压电源时，可实现绝缘材料在高频方波激励下沿面闪络放电测量。为实际工况下高频变压器匝间绝缘的沿面放电特性研究奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置的结构示意图；

图2为本发明提供的密闭腔体的结构的主视图；

图3为本发明提供的密闭腔体的侧视图；

图4为本发明提供的聚四氟乙烯平台的结构示意图；

图5为本发明提供的高压指型电极和低压指型电极的结构示意图；

其中：1为高频高压电源；2为保护电阻；3为高压测试探头；4为高压导电杆；5为高压指型电极；6为低压指型电极；7为低压导电杆；8为电流测试线圈；9为多通道示波器；10为气压表；11为阀门；12为圆形窗口；13为聚四氟乙烯平台；13-1为高压电极固定座；13-2为低压电极固定座；14为螺杆；15为凹槽；16为环氧树脂板；17为绝缘试样；18-1为第一滑轨,18-2为第二滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

本发明的目的是提供一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，以实现绝缘材料的沿面闪络放电测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提出了一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，包括高频高压电源1、密闭腔体和多通道示波器9；其中，密闭腔体包括高压导电杆4，高压导电杆4在密闭腔体左侧固定安装，高压指型电极5通过导线与高压导电杆相连，低压指型电极6通过导线与低压导电杆相连，低压导电杆在密闭腔体右侧固定安装；高压导电杆依此连接有电压测试探头、保护电阻高频高压电源，低压导电杆通过电流测试线圈与高频高压电源连接，电压测试探头和电流测试线圈与多通道示波器相连。高频高压电源1的低压端接地。

作为一种优选的实施方式，但是不限于该实施方式，如图2和3所示，所述密闭腔体为圆柱形密闭腔体，所述密闭腔体正面开有圆形窗口12，用于观察沿面闪络以及更换试验样品。所述密闭腔体采用有机玻璃制成并安装有阀门和气压表，密闭腔体可根据研究需要充入不高于0.3MPa的气体来模拟真实的绝缘条件。

如图4和5所示，所述高压指型电极5和所述低压指型电极6通过聚四氟乙烯平台13固定，聚四氟乙烯平台13的高压电极固定座13-1和低压电极固定座13-2上分别装有第一滑轨18-1和第二滑轨18-2，用于调整高压指型电极5和低压指型电极6之间的距离。

所述高压指型电极5和低压指型电极6内部均开设凹槽，用于放置环氧树脂板及绝缘试件。所述环氧树脂板为用于托起绝缘薄膜，保持绝缘薄膜平整，并且与高压指型电极5和低压指型电极6的电极表面处于同一平面。

所述电极底部安装有螺杆14，调整螺杆可将凹槽中的绝缘薄膜与电极保持紧固。

在图1所示的一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置的结构示意图中，高压导杆4通过导线与高压指型电极5相连，低压指型电极6通过导线与低压导杆7相连，低压导杆7接地。高低压电极固定在聚四氟乙烯平台13，平台固定于密闭腔体的中心。

在图4所示的指型电极结构主视图示意图中，绝缘试样17与环氧树脂板16叠放在凹槽15内，调整螺杆14使绝缘试样贴紧高低指型压电极5、低压指型电极6，并处于同一平面上。

在图5所示的高压指型电极和低压指型电极的结构示意图，可通过第一滑轨18-1和第二滑轨18-2改变高压指型电极5、低压指型电极6之间的距离。

本发明所提供的试验平台具体操作步骤如下：

1、在不施加电压的条件下，打开圆形窗口12，调整电极间距，将待测样品放置于电极的槽内的环氧树脂板16上，调整电极5、6底部的螺杆14，将样品17与电极贴紧并保持紧固。

2、关闭圆形窗口，将真空泵连于阀门11上，对腔体抽真空至真空度达-50KPa；而后通过阀门11往腔体充入0.1MPa的SF6，关闭阀门。

3、设置电源频率为1kHz，打开电源开关，采用逐级升压法升压至示波器测量到局部放电信号，记录起始放电电压。

4、继续升高电压直达绝缘试样17发生沿面闪络，记录闪络电压，断开电源。

5、调整电源频率为5kHz、10kHz、15kHz、20kHz，重复步骤1-4。

6、对比电压频率为5kHz、10kHz、15kHz、20kHz时的起始放电电压以及闪络电压。

7、分别充入0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa的SF6，重复步骤1-4。

8、对比不同气压下，起始放电电压以及闪络电压。

本说明书中等效实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，等效实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个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其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：

高频高压电源、密闭腔体、高压导电杆、低压导电杆、高压指型电极、低压指型电极和电流测试线圈；

所述高压指型电极和所述低压指型电极相对设置在所述密闭腔体内，所述高压指型电极和所述低压指型电极上均设置有凹槽，待测的绝缘试件的一端设置在所述高压指型电极的凹槽中，所述绝缘试件的另一端设置在所述低压指型电极的凹槽中；所述密闭腔体内可填充不同气压的绝缘气体；

所述高压导电杆贯穿并固定在所述密闭腔体的第一侧壁上，所述低压导电杆贯穿并固定在所述密闭腔体的与所述第一侧壁相对的第二侧壁上；

所述高频高压电源的高压端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接，所述高压导电杆的位于密闭腔体内部的一端通过导线与所述高压指型电极连接；

所述高频高压电源的低压端与所述低压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接，所述低压导电杆的位于密闭腔体内部的一端通过导线与所述低压指型电极连接；

所述电流测试线圈套设在所述高频高压电源的低压端与所述低压导电杆的位于密闭腔体外部的一端之间的导线上，所述电流测试线圈用于测试绝缘试件在高频电压电源作用下产生的局部放电信号和沿面闪络信号。

2.根据权利要求1所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述密闭腔体内设置有聚四氟乙烯平台；

所述聚四氟乙烯平台上设置有高压电极固定座和低压电极固定座；

所述高压电极固定座上设置有第一滑轨；所述低压电极固定座上设置有第二滑轨；

所述高压指型电极可滑动的设置在所述第一滑轨上，所述低压指型电极可滑动的设置在所述第二滑轨上。

3.根据权利要求2所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述密闭腔体的与所述第一侧壁或所述第二侧壁相邻的第三侧壁上还设置有圆形窗口，所述圆形窗口的中心点与所述高压电极固定座和所述低压电极固定座之间连线的中点在一条直线上。

4.根据权利要求1所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述密闭腔体上还设置有气压表和充气阀门，进行绝缘试件测量时，通过所述充气阀门和所述气压表向所述密闭腔体内冲入预设压强的气体。

5.根据权利要求1所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述高压指型电极的凹槽的下壁上和所述低压指型电极的凹槽的下壁上均设置有螺杆。

6.根据权利要求1或5所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括环氧树脂板，所述环氧树脂板的两端分别设置在所述高压指型电极的凹槽和所述低压指型电极的凹槽中，所述环氧树脂板位于所述绝缘试件的下部，用于托起所述绝缘试件，使所述绝缘试件与高压指型电极和低压指型电极的电极表面处于同一平面。

7.根据权利要求1所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述高频高压电源的高压端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端之间还设置有保护电阻。

8.根据权利要求1或7所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括高压测试探头，所述高压测试探头的测试端与所述高压导电杆的位于密闭腔体外部的一端连接。

9.根据权利要求8所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括多通道示波器；

所述多通道示波器的的第一通道与所述电流测试线圈连接，所述多通道示波器的第二通道与所述高压测试探头的输出端连接，所述多通道示波器的第三通道与所述高频高压电源的低压端连接。

10.根据权利要求1所述的高频激励下绝缘材料的沿面闪络放电测量装置，其特征在于，所述高频高压电源为方波高频高压电源。

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