CN113933657A - 一种介质绝缘性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高电压下绝缘性能测试技术领域，具体涉及一种介质绝缘性能测试装置，包括：密封壳体，内设有一对相对设置的高压电极和低压电极；加热结构，设于所述密封壳体中，用于对所述密封壳体中的液体进行加热使其处于气液两相流状态；流速调节结构，用于控制所述密封壳体中的液体按预定流速循环流动。本发明提供了一种可以对不同流速下的介质绝缘特性进行测量，适用范围广的介质绝缘性能测试装置。
Description
技术领域
本发明涉及高电压下绝缘性能测试技术领域，具体涉及一种介质绝缘性能测试装置。
背景技术
氟碳化合物作为一种新型冷却工质，其化学性质十分稳定，不可燃，不可爆，在电力设备的防燃防爆方面有独特优势。同时，氟碳化合物的沸点分布范围与一般电力设备的工作温度存在交集，可采用气液相变换热的蒸发冷却技术，极大提升设备冷却系统换热效率，减小设备体积，提升设备功率密度。因此，氟碳化合物特别适用于高电压、功率密度较大以及消防水平要求较高的场合。将氟碳化合物作为设备绝缘介质，则需要探究其两相流状态下的绝缘性能，即局部放电特性，击穿电压特性，冲击电压特性和一些电气参数，如，相对介电常数，电导率，角质损耗角等。
为此，现有技术公开了一种用于气液两相流状态下介质绝缘性能测量的装置，包括密封容器、加热装置、冷凝装置、高压电极、低压电极、高压电极密封装置和低压电极密封装置；加热装置位于密封容器的底部，冷凝装置处于密封容器的上部；冷凝装置的进水口和出水口穿过密封容器顶板，通向密封容器外；高压电极和低压电极处于密封容器的中部，分别通过高压电极密封装置和低压电极密封装置从相对的两个方向穿入密封容器内；密封容器中加入待测液体介质，加热装置对待测液体介质加热至沸腾两相流状态，使低压电极接地，高压电极按照一定速率增压，直至发生击穿放电，记录击穿时间和电压，重复若干次，即可得到液体介质在气液两相流状态下的击穿电压特性。但是循环冷却介质的循环方式有强迫循环和自然对流循环两种，不同循环方式的介质流速差别较大，对两相流介质的绝缘特性存在一定影响，该装置无法对不同流速下的介质绝缘特性进行测量，具有一定的局限性。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的装置无法对不同流速下的介质绝缘特性进行测量的缺陷，从而提供一种可以对不同流速下的介质绝缘特性进行测量，适用范围广的介质绝缘性能测试装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种介质绝缘性能测试装置，包括：
密封壳体，内设有一对相对设置的高压电极和低压电极；
加热结构，设于所述密封壳体中，用于对所述密封壳体中的液体进行加热使其处于气液两相流状态；
流速调节结构，用于控制所述密封壳体中的液体按预定流速循环流动。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述流速调节结构与所述密封壳体连通设置，且设于所述密封壳体外部。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述流速调节结构包括与所述密封壳体连通设置的管路以及设于所述管路上的泵体和流量计。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述加热结构与所述低压电极接触设置。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述加热结构环设在所述低压电极的周向或固定于所述低压电极内部。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述高压电极和低压电极沿所述密封壳体的轴向相对设置，且所述低压电极靠近所述密封壳体的底部设置，在所述密封壳体的底部设置有第一蓄流结构。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述密封壳体为圆柱体，所述第一蓄流结构为内径小于所述密封壳体内径的筒体。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述管路的一端连接在所述筒体的侧壁上，另一端连接在所述圆柱体的侧壁上部。
所述的介质绝缘性能测试装置，在所述密封壳体的上部还设置有第二蓄流结构。
所述的介质绝缘性能测试装置，所述第二蓄流结构为环设在高压电极外周的挡板，所述挡板与所述高压电极之间预留有流体通道。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的介质绝缘性能测试装置，通过流速调节结构控制密封壳体中的液体按预定流速循环流动，将低压电极接地，高压电极和外部高压发生装置相连，加上测量需要的高电压，即可测量液体介质在预定流速下气液两相流状态下的绝缘特性，扩大了适用范围。
2.本发明提供的介质绝缘性能测试装置，流速调节结构包括与密封壳体连通设置的管路以及设于管路上的泵体和流量计。泵体使密封壳体中的液体介质循环流动，通过流量计的读数调节泵体的功率以控制液体的流速，流速控制更加精准。
3.本发明提供的介质绝缘性能测试装置，加热结构环设在低压电极的周向或固定于所述低压电极内部，可以模拟电力设备中高压部件自身发热的工况，测量电极自身发热情况下两相流介质在电极表面的绝缘性能。
4.本发明提供的介质绝缘性能测试装置，密封壳体底部第一蓄流结构和密封壳体上部第二蓄流结构的设置，保证了高压电极和低压电极附近的流速均匀，提高了测量的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的第一种实施方式中提供的介质绝缘性能测试装置的示意图；
图2为本发明的第二种实施方式中提供的介质绝缘性能测试装置的示意图。
附图标记说明：
1、密封壳体；2、高压电极；3、低压电极；4、加热结构；5、蒸汽出口；6、回液口；7、水冷冷凝器；8、金属管道；9、阀门；10、压力测量仪；11、高压电极密封结构；12、低压电极密封结构；13、管路；14、泵体；15、流量计；16、第一蓄流结构；17、第二蓄流结构；18、固体绝缘试件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示的介质绝缘性能测试装置的一种具体实施方式，包括密封壳体1和设于密封壳体1内部的一对相对设置的高压电极2和低压电极3、以及加热结构4。
密封壳体1为由非金属材料一体化加工而成的圆柱体容器，具有一定耐热性能，能承受一定内外压强差。密封壳体1内装有液态介质，例如氟碳化合物，氟碳化合物在加热结构4作用下沸腾产生的蒸汽在浮力作用下上浮至密封壳体1上部的蒸发空间。密封壳体1通过顶部设置的蒸汽出口5和侧壁设置的回液口6与外部水冷冷凝器7相连。水冷冷凝器7是一个内部设有空心金属管道8的空腔容器，金属管道8与外界通过一个冷却水进口和一个冷却水出口相连，空腔与密封壳体1上部蒸发空间通过软管连接。通过调节水冷冷凝器7的通水量使其制冷量与加热结构4的发热量平衡，进而维持密封壳体1上部蒸发空间气压稳定在某一给定值。密封壳体1顶部还设有阀门9和压力测量仪10，阀门9可用于灌注液态介质或是用于快速调节密封壳体1内气压，避免过压损坏容器，压力测量仪10可实时显示密封壳体1内压力，确定当前气压两相流介质工况。
所述高压电极2和低压电极3沿所述密封壳体1的轴向相对间隔设置，且高压电极2靠近密封壳体1的顶部设置，所述低压电极3靠近所述密封壳体1的底部设置。高压电极2和低压电极3分别通过高压电极密封结构11和低压电极密封结构12穿进密封壳体1中。高压电极密封结构11还设有螺纹结构，以控制高压电极2伸入密封壳体1中的长度，进而调节高压电极2和低压电极3之间的绝缘距离。高压电极2和低压电极3均使用金属材料制成，可以根据所测量的绝缘性能不同制成不同形状。一般而言，使用球冠电极或平板电极测量介质击穿电压特性，使用针板电极或针球电极测量介质局部放电特性或冲击电压特性。
加热结构4设于所述密封壳体1下部，且环设在所述低压电极3的周向，用于以一定热流密度对所述密封壳体1中的液体进行加热使其处于气液两相流状态。气态组分通过蒸汽出口5流入水冷冷凝器7中，冷凝后变为液态通过回液口6流回密封壳体1中。
流速调节结构用于控制所述密封壳体1中的液体按预定流速循环流动。所述流速调节结构与所述密封壳体1连通设置，且设于所述密封壳体1外部。具体的，所述流速调节结构包括与所述密封壳体1上部和下部分别连通设置的管路13以及设于所述管路13上的泵体14和流量计15。泵体14为压力泵，利用压力泵将液态介质从密封壳体1上部端口抽出，然后从密封壳体1下部端口灌回，实现对两相流介质的循环流动。通过流量计15测量流回密封壳体1的介质流速，调整压力泵的功率，使介质循环流动速度稳定在预定值。
为保证高压电极2和低压电极3附近流速均匀，在所述密封壳体1的底部设置有第一蓄流结构16，在所述密封壳体1的上部设置有第二蓄流结构17。所述第一蓄流结构16与密封壳体1贯通设置，为内径小于所述密封壳体1内径的筒体。当然，第一蓄流结构16还可以为四面体。低压电极3一直延伸至第一蓄流结构16的外部。所述管路13的一端连接在所述筒体的侧壁上，另一端连接在所述圆柱体的侧壁上部。所述第二蓄流结构17为环设在高压电极2外周的挡板，所述挡板与所述高压电极2之间预留有流体通道。挡板设于回液口6的下方。
当需要测量液体介质在给定流速下气液两相流状态的绝缘特性时，首先对密封壳体1进行清洗，待干燥后灌入待测液体介质，使其没过高压电极2一定高度，然后通过加热结构4对液体介质进行加热，使其沸腾，并打开阀门9一定时间，以排出密封壳体1内的空气。打开压力泵，使密封壳体1内液体介质循环流动，并通过流量计15读数调节压力泵功率以控制液体介质流速。此时通过加热结构4以一定热流密度对液体介质加热，通过调节水冷冷凝器7的通水量，改变冷凝功率，使压力测量仪10上显示的密封壳体1内的压力持续稳定在某一特定数值，即表明该液体介质就处于该热流密度、压力和流速下的沸腾气液两相流稳定状态。此时将低压电极3接地，高压电极2和外部高压发生装置相连，加上测量需要的高电压，即可测量液体介质在给定流速下气液两相流状态的绝缘特性。
若测量时液体介质处于非沸腾状态，即可进行预定流速下液体介质的液态绝缘性能测试；若测量时液体介质处于沸腾状态，但液面低于低压电极3且排空了空气，即可进行液体介质的气态绝缘特性测试。
如图2所示，当在高压电极2和低压电极3之间放置固体绝缘试件18时，重复上述测量步骤，即可测量固体介质材料在气液两相流状态下液体介质环境中的绝缘性能。
作为替代的实施方式，流速调节结构也可以为设置在密封壳体1内部的气泵，通过气泵向液体介质鼓气，使其以一定的速率循环流动，控制气泵的功率调节液体介质的流速。
作为替代的实施方式，第二蓄流结构17还可以为相向设置的一对弧形板，弧形板固定在密封壳体1的内壁上，且与高压电极2之间预留有流体通道。
作为替代的实施方式，水冷冷凝器7还可以为风冷冷凝器或自然空冷散热器等散热器件。
作为替代的实施方式，加热结构4还可以固定于低压电极3内部。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种介质绝缘性能测试装置，其特征在于，包括：
密封壳体(1)，内设有一对相对设置的高压电极(2)和低压电极(3)；
加热结构(4)，设于所述密封壳体(1)中，用于对所述密封壳体(1)中的液体进行加热使其处于气液两相流状态；
流速调节结构，用于控制所述密封壳体(1)中的液体按预定流速循环流动。
2.根据权利要求1所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述流速调节结构与所述密封壳体(1)连通设置，且设于所述密封壳体(1)外部。
3.根据权利要求2所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述流速调节结构包括与所述密封壳体(1)连通设置的管路(13)以及设于所述管路(13)上的泵体(14)和流量计(15)。
4.根据权利要求1－3任一项所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述加热结构(4)与所述低压电极(3)接触设置。
5.根据权利要求4所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述加热结构(4)环设在所述低压电极(3)的周向或固定于所述低压电极(3)内部。
6.根据权利要求3所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述高压电极(2)和低压电极(3)沿所述密封壳体(1)的轴向相对设置，且所述低压电极(3)靠近所述密封壳体(1)的底部设置，在所述密封壳体(1)的底部设置有第一蓄流结构(16)。
7.根据权利要求6所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述密封壳体(1)为圆柱体，所述第一蓄流结构(16)为内径小于所述密封壳体(1)内径的筒体。
8.根据权利要求7所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述管路(13)的一端连接在所述筒体的侧壁上，另一端连接在所述圆柱体的侧壁上部。
9.根据权利要求1-8任一项所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，在所述密封壳体(1)的上部还设置有第二蓄流结构(17)。
10.根据权利要求9所述的介质绝缘性能测试装置，其特征在于，所述第二蓄流结构(17)为环设在高压电极(2)外周的挡板，所述挡板与所述高压电极(2)之间预留有流体通道。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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