CN114705955B - 一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置及方法，该装置包括调压绝缘测试装置、高压导线试验灌封体、温度低气压试验箱；调压绝缘测试装置的输出端与被测聚四氟乙烯高压导线连接，被测聚四氟乙烯高压导线被灌封在高压导线试验灌封体内；调压绝缘测试装置用于提供测试被测聚四氟乙烯高压导线所需要的电压；高压导线试验灌封体用于灌封被测聚四氟乙烯高压导线；温度低气压试验箱用于为被测聚四氟乙烯高压导线提供不同的温度环境。本发明能准确和有效地测量灌封后的包覆套管的聚四氟乙烯高压导线的耐压值，通过耐压值对应不同高压参数条件下的高压电源中具体应用，为设计小型化高压电源内部灌封后的聚四氟乙烯高压导线的耐压值提供参考。

Description

一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置及方法

技术领域

本发明涉及高压导线的耐压绝缘技术领域，特别是一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置及方法。

背景技术

聚四氟乙烯高压导线以其较好的绝缘性、较优的耐温性和较高的可靠性多应用于高压电源中器件互联。然而在高压电源灌封后，易发生四氟乙烯导线与灌封胶不粘接而爬电打火的现象，目前业内尚无较好的方法解决该问题。同时，采用四氟乙烯导线在高压电源中灌封后的耐压数值未知。为阻断爬电路径，提升耐压效果，提出一种采用在四氟乙烯导线间隔一段距离加装绝缘套管的方法，对于加装套管的四氟乙烯导线灌封后对阻断爬电的效果及耐压大小的判定方法和具体耐压数值大小进行了探究。

对高压输电线路进行绝缘的方法，国内外学者研究了采用包覆绝缘护套的方式进行绝缘，陈杰[1]等人采用绝缘包覆方式研究了对500kV输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性的影响，绝缘护套包覆导线及金具措施可有效提高输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性。梅红伟[2]等人进行了复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套的研究，杨庆[3]等人进行了高海拔地区500kV输电线路用复合绝缘子与并联间隙的绝缘配合研究，彭永晶[4]等人进行了输电线路导线安装绝缘护套的研究。目前的研究主要集中于高压输电线路上，在小型化高压电源中尚无应用。同时，对包覆绝缘护套材料进行绝缘的方式通常集中在研究包覆绝缘材料的自身电气强度试验上，对绝缘护套包覆导线后整体电气强度研究工作未见报道。

以下给出检索的相关文献：

[1]陈杰,刘洋,周立,周志成,梅红伟,谢天喜.绝缘护套包覆对500kV输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性的影响[J].高电压技术，2015(07)；

[2]梅红伟，陈金君，彭功茂，等.复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套的研究[J].中国电机工程学报，2011，31(1)：109-116；

[3]杨庆，董岳，叶轩，等.高海拔地区500kV输电线路用复合绝缘子与并联间隙的绝缘配合[J].高电压技术，2013，39(2)：407-414；

[4]彭永晶,蓝磊,文习山,吴杨,王羽,李少东.输电线路导线安装绝缘护套的研究[J].电瓷避雷器，2018(01)。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置及方法，用于解决当前四氟乙烯高压导线灌封后爬电以及经过耐压处理后聚四氟乙烯高压导线耐压数值测试不准确的技术问题。

本发明公开了一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，包括调压绝缘测试装置、高压导线试验灌封体、温度低气压试验箱；所述调压绝缘测试装置的输出端与被测聚四氟乙烯高压导线连接，所述被测聚四氟乙烯高压导线被灌封在所述高压导线试验灌封体内；

所述调压绝缘测试装置用于提供测试所述被测聚四氟乙烯高压导线所需要的电压；

所述高压导线试验灌封体用于灌封所述被测聚四氟乙烯高压导线；

所述温度低气压试验箱用于为所述被测聚四氟乙烯高压导线提供不同的温度环境。

可选的，所述调压绝缘测试装置包括高压发生器、测量回路、探头和示波器；

所述高压发生器，用于为测试聚四氟乙烯高压导线提供可调节高压及脉冲电压；

所述测量回路，用于测试聚四氟乙烯高压导线，并将测试结果传输至所述示波器；

所述探头，用于检测所述被测聚四氟乙烯高压导线上的电流，并将所述电流传输至示波器；

所述示波器，用于显示所述测量回路的测试结果和所述探头检测的电流。

可选的，所述高压导线试验灌封体包括所述被测聚四氟乙烯高压导线、镀银接地线、绝缘胶带、硅凝胶和灌封体结构；

所述被测聚四氟乙烯高压导线上包覆不同数目及长度的套管；

所述被测聚四氟乙烯高压导线通过绝缘胶带绑扎在镀银接地线上，放置于灌封体结构中；

所述硅凝胶作为灌封材料填充在灌封体结构中，以灌封所述被测聚四氟乙烯高压导线。

可选的，所述被测聚四氟乙烯高压导线距离所述灌封体结构的表面的高度为3mm。

可选的，所述温度低气压试验箱能实现常压至0.5kPa压力范围内的多次温度循环，试验温度能达到-70℃至+150℃，温度变化速率为3℃/min至5℃/min。

可选的，所述高压导线试验灌封体能够放置在所述温度低气压试验箱内部。

本发明还公开了一种基于上述所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将包覆套管的被测聚四氟乙烯高压导线放置于灌封体结构中进行灌封，获得高压导线试验灌封体；

步骤2，常温常压下，被测聚四氟乙烯高压导线的两端连接调压绝缘测试装置，将调压绝缘测试装置的输出电压依次从0升至指定电压，得到对应电压条件下的电流并观察高压导线试验灌封体内是否出现打火，获得高压导线对应的耐压值；

步骤3，将高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内，经历一定范围的温度循环达到要求的次数，对被测聚四氟乙烯高压导线逐一施加脉冲电压，检测经历了温度循环过程后被测聚四氟乙烯高压导线上的电流数值；

步骤4，综合常温常压条件和温度循环条件下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值，以最低耐压值作为包覆套管状态下的被测聚四氟乙烯高压导线对应的耐压值。

可选的，所述被测聚四氟乙烯高压导线包覆不同个数及长度的套管。

可选的，所述步骤3包括：

根据目标要求需要使用的温度范围，将高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内，被测聚四氟乙烯高压导线的两端放置于所述温度低气压试验箱的外部且与调压绝缘测试装置连接，调整好温度循环范围、温度循环次数、最高最低温度停留时间；电压依次升高至指定最高电压，读出此时的电流数值，并目测观察灌封体内的打火情况，获得温度循环状态下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值。

可选的，所述温度循环范围为-30℃至+70℃；所述温度循环次数为不低于22次；所述最高最低温度停留时间为第一次和最后一次循环的高温端到低温端的工作时间均为6h，中间循环的高温端到低温端的工作时间各2h。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：为实现确定包覆套管四氟乙烯高压导线灌封后的绝缘耐压测试电压大小的要求，本发明提供了一种专用于小型化高压电源内使用包覆套管四氟乙烯高压导线灌封后的绝缘测试方法及装置，该测试方法实现定量标定出不同长度、不同数量的套管包覆下四氟乙烯导线在经过灌封后的具体耐压数值大小，可通过测试后得到的耐压数据对应在不同高压参数条件下的高压电源中具体应用，为设计小型化高压电源内部灌封后的套管包覆四氟乙烯导线的耐压数值提供了参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置的主要构成示意图；

图2为本发明实施例的一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的高压导线试验灌封体的结构示意图。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

实施例一：

参见图1，本发明实施例提供了一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置。试验装置包括聚四氟乙烯高压导线绝缘测试的具体方法及调压绝缘测试装置、高压导线试验灌封体、温度低气压试验箱。

调压绝缘测试装置，包括高压发生器，测量回路、探头及示波器部分。高压发生器用以产生可调节高压及脉冲电压。通过将待测试导线接入测试回路中，可将测试过程中产生的电压及对应实时的电流电阻显示在示波器装置上。可以获得从0V～20kV的电压，提供最大2×106Ω的绝缘电阻及测量0μA～104μA的电流。

参见图3，其为一种套管包覆四氟乙烯高压导线灌封体组成示意图，该灌封体包括用于固定的灌封体结构5、用于填充的GN522硅凝胶灌封填充材料1、包覆有不同个数及长度套管2的聚四氟乙烯高压导线6、绝缘胶带绑扎点3和镀银接地线4。其中，聚四氟乙烯高压导线6在绝缘胶带绑扎点3与镀银接地线4绑定；绝缘胶带绑扎点3为聚四氟乙烯高压导线6与镀银接地线4的绑扎处。

高压导线试验灌封体包括包覆不同长短和各个套管间距不相同的四氟乙烯导线、镀银接地线、绝缘胶带、硅凝胶以及包覆灌封材料和导线的灌封体结构。包覆套管的聚四氟乙烯高压导线为耐压试验过程中的测试导线，通过绝缘胶带绑扎在镀银接地线，放置于灌封体结构中，填充硅凝胶作为灌封材料，待测试四氟乙烯导线距离灌封体表面高度为3mm。利用绝缘胶带绑在镀银导线上，可以保证测试导线安全接地，灌封胶为透明材质，灌封体内部情况可直接观察，灌封材料的绝缘特性可以保证测试实验过程中的安全性。

温度低气压试验箱装置，能实现常压～0.5kPa压力范围内的多次温度循环，试验温度能达到-70℃～+150℃，温度变化速率为3～5℃/min。

实施例二：

参见图2，本发明实施例提供了一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试方法。需要说明的是，在图2的流程图中示出了操作的逻辑顺序，但是在实际测试的情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或者描述的步骤。

需要说明的是，本实施例给出了被测聚四氟乙烯高压导线数量为6条时的示例情况，当然，被测聚四氟乙烯高压导线数量可以为正整数，可以是任意条，具体的数量可以根据实际的测试需求来确定。

该测试方法包括如下步骤：

S1，将包覆套管的被测聚四氟乙烯高压导线放置于灌封体结构中进行灌封，获得高压导线试验灌封体；其中，被测聚四氟乙烯高压导线包覆不同个数及长度的套管。

S2，常温常压下，被测聚四氟乙烯高压导线的两端连接调压绝缘测试装置，将调压绝缘测试装置的输出电压依次从0升至指定电压，得到对应电压条件下的电流并观察高压导线试验灌封体内是否出现打火，获得高压导线对应的耐压值。

其中，高压导线试验灌封体在常温下通过调压绝缘测试装置对各个待测试导线施加不同大小的高压，读取施加高压状态下的电流参数，如果高压线出现打火，就会有大电流显示在示波器上，没有大电流出现，则没有打火，也可通过目视观察灌封体内是否出现打火情况，确定待测试导线的耐压数值。

S3，将高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内，经历一定范围的温度循环达到要求的次数，对被测聚四氟乙烯高压导线逐一施加脉冲电压，检测经历了温度循环过程后被测聚四氟乙烯高压导线上的电流数值。

具体地，对上述常温常压下条件测试后的高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内部，高压导线甩出温度低气压箱，将高压导线逐一接在耐压测试装置上。经过常压条件下从-30℃～+70℃试验温度下的22次的温度循环，第一次和最后一次循环的高温、低温端工作时间各6h，中间循环的高温、低温端工作时间各2h。试验过程中启动耐压测试装置，对高压导线逐一施加不同大小的脉冲电压，用电流探头检测高压导线上的电流，该电流显示在示波器上，如果高压线出现打火，就会有大电流显示在示波器上，没有大电流出现则没有打火。

S4，综合常温常压条件和温度循环条件下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值，以最低耐压值作为包覆套管状态下的被测聚四氟乙烯高压导线对应的耐压值。

根据常温常压条件下的耐压性能试验及高低温循环下的耐压性能试验，可得到包覆套管的聚四氟乙烯高压导线在灌封条件下的耐压大小具体数值。

被测聚四氟乙烯高压导线实测耐压值如表1所示。

表1被测聚四氟乙烯高压导线实测耐压值

通过以上步骤，可以实现对包覆套管状态下的聚四氟乙烯高压导线灌封后的耐压数值的确定。根据测试结果，得知①号线到⑥号线的包覆不同数量的套管后聚四氟乙烯高压导线在灌封GN522胶后的耐压数值。该数值可用根据不同高压电源的电压大小，内部聚四氟乙烯高压导线包覆不同的套管数量的参考。

在本实例中，通过调节电压大小、读取对应的电流大小及目测判定方式，可以确定包覆套管状态下的聚四氟乙烯高压导线灌封后的耐压数值。通过温度循环，可以模拟高压电源实际工作环境条件，消除由温度不同导致的耐压数值不准确情况，有效地提高测试的有效性和准确性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，其特征在于，包括调压绝缘测试装置、高压导线试验灌封体、温度低气压试验箱；所述调压绝缘测试装置的输出端与被测聚四氟乙烯高压导线连接，所述被测聚四氟乙烯高压导线被灌封在所述高压导线试验灌封体内；

所述调压绝缘测试装置用于提供测试所述被测聚四氟乙烯高压导线所需要的电压；

所述高压导线试验灌封体用于灌封所述被测聚四氟乙烯高压导线；

所述温度低气压试验箱用于为所述被测聚四氟乙烯高压导线提供不同的温度环境；

所述高压导线试验灌封体包括所述被测聚四氟乙烯高压导线、镀银接地线、绝缘胶带、硅凝胶和灌封体结构；

所述被测聚四氟乙烯高压导线上包覆不同数目及长度的套管；

所述被测聚四氟乙烯高压导线通过绝缘胶带绑扎在镀银接地线上，放置于灌封体结构中；

所述硅凝胶作为灌封材料填充在灌封体结构中，以灌封所述被测聚四氟乙烯高压导线。

2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，其特征在于，所述调压绝缘测试装置包括高压发生器、测量回路、探头和示波器；

所述高压发生器，用于为测试聚四氟乙烯高压导线提供可调节高压及脉冲电压；

所述测量回路，用于测试聚四氟乙烯高压导线，并将测试结果传输至所述示波器；

所述探头，用于检测所述被测聚四氟乙烯高压导线上的电流，并将所述电流传输至示波器；

所述示波器，用于显示所述测量回路的测试结果和所述探头检测的电流。

3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，其特征在于，所述被测聚四氟乙烯高压导线距离所述灌封体结构的表面的高度为3mm。

4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，其特征在于，所述温度低气压试验箱能实现常压至0.5kPa压力范围内的多次温度循环，试验温度能达到-70℃至+150℃，温度变化速率为3℃/min至5℃/min。

5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置，其特征在于，所述高压导线试验灌封体能够放置在所述温度低气压试验箱内部。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的聚四氟乙烯高压导线绝缘耐压测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将包覆套管的被测聚四氟乙烯高压导线放置于灌封体结构中进行灌封，获得高压导线试验灌封体；

步骤2，常温常压下，被测聚四氟乙烯高压导线的两端连接调压绝缘测试装置，将调压绝缘测试装置的输出电压依次从0升至指定电压，得到对应电压条件下的电流并观察高压导线试验灌封体内是否出现打火，获得高压导线对应的耐压值；

步骤3，将高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内，经历一定范围的温度循环达到要求的次数，对被测聚四氟乙烯高压导线逐一施加脉冲电压，检测经历了温度循环过程后被测聚四氟乙烯高压导线上的电流数值，并目测观察灌封体内的打火情况，获得温度循环状态下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值；

步骤4，综合常温常压条件和温度循环条件下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值，以最低耐压值作为包覆套管状态下的被测聚四氟乙烯高压导线对应的耐压值。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述被测聚四氟乙烯高压导线包覆不同个数及长度的套管。

8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述步骤3包括：

根据目标要求需要使用的温度范围，将高压导线试验灌封体放置于温度低气压试验箱内，被测聚四氟乙烯高压导线的两端放置于所述温度低气压试验箱的外部且与调压绝缘测试装置连接，调整好温度循环范围、温度循环次数、最高最低温度停留时间；电压依次升高至指定最高电压，读出此时的电流数值，并目测观察灌封体内的打火情况，获得温度循环状态下的被测聚四氟乙烯高压导线的耐压值。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述温度循环范围为-30℃至+70℃；所述温度循环次数不低于22次；所述最高最低温度停留时间为第一次和最后一次循环的高温端到低温端的工作时间均为6h，中间循环的高温端到低温端的工作时间各2h。

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