CN212031604U - 一种绝缘材料表面电荷测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种绝缘材料表面电荷测量装置，在透明试验箱内腔中设置有平台，平台与透明试验箱的底板的间隔中设置有板电极，平台上用于放置试样，实验时高压电极与接地电极分别连接在试样的一边；高压电极对外同时连接有闪络直流电源和电压测量仪，接地电极对外接地前连接有电流测量仪；平台的上方间隔设置有针电极，针电极及板电极上下对应设置；在透明试验箱顶板下表面设置有十字滑台，该十字滑台中安装有静电探头，静电探头对外连接有数据存储器；闪络直流电源、电流测量仪、电压测量仪、板电极、针电极另一端均与针板放电电源连接。本实用新型装置，能够有效实现绝缘材料表面电荷测量。
Description
技术领域
本实用新型属于高压绝缘技术领域，涉及一种绝缘材料表面电荷测量装置。
背景技术
近年来发生在绝缘界面的沿面闪络将导致电力装备故障甚至系统瘫痪，固体绝缘沿面闪络一直是高电压与绝缘技术领域的前沿基础问题，是发展先进输变电装备、脉冲功率驱动源、航天航空电源系统的技术瓶颈之一。固体绝缘介质表面电荷积聚现象是研发高压直流气体绝缘装置的重要考虑因素，这些积聚的表面电荷会导致绝缘介质局部电场畸变，大大降低装置的绝缘水平。沿面闪络分为三个阶段，第一个阶段是电介质表面充电，之后表面气体解吸附，最后电子贯穿两电极发生闪络。
目前已经有许多测量沿面闪络的装置，由于忽视了前面两个阶段的实验分析，导致这些装置不能完全模拟真实闪络过程。所以需要一个测量装置同时具有电介质充电、表面电荷测量，沿面闪络测量等测试功能，同时该测量装置也能够避免表面电荷受到外界因素影响造成测量的误差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种绝缘材料表面电荷测量装置，解决了现有技术中的测量装置不同时具部电介质充电、表面电荷测量，沿面闪络测量等测试功能，表面电荷受到外界因素影响大的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种绝缘材料表面电荷测量装置，包括透明试验箱和闪络直流电源，
在透明试验箱内腔中设置有平台，平台与透明试验箱的底板的间隔中设置有板电极，平台上用于放置试样，平台左右两边对应设置有高压电极与接地电极，实验时高压电极与接地电极分别连接在试样的一边；高压电极对外同时连接有闪络直流电源和电压测量仪，接地电极对外接地，并且在接地电极对外接地前连接有电流测量仪；平台的上方间隔设置有针电极，针电极及板电极上下对应设置；
在透明试验箱顶板下表面设置有十字滑台，该十字滑台中安装有静电探头，静电探头对外连接有数据存储器；
闪络直流电源、电流测量仪、电压测量仪、板电极、针电极另一端均与针板放电电源连接。
本实用新型的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征还在于：
所述的透明试验箱通过管道与真空泵连通，透明试验箱还配置有真空计。
所述的高压电极与接地电极之间的间距可调。
所述的高压电极与闪络直流电源的连接导线在穿出透明试验箱侧壁的位置套装有高压套管。
所述的闪络直流电源的内部结构是，包括变压器与调压器，变压器与整流器件连接；整流器件与阻容分压器并联，限流电阻和高压电极串联后与阻容分压器并联；整流器件与阻容分压器及高压电极的负极端同时接地。
所述的阻容分压器的输出端连接有示波器。
本实用新型的有益效果是，能够模拟闪络发生的情况，通过测量所得的闪络电压绘制曲线，来合理的分析不同电极距离、绝缘材料、制备方法对绝缘性能的影响。通过静电探头分析试样表面电荷密度分布情况，探究表面电荷密度对闪络电压的影响，从而更加深入了解闪络机理，为提高材料绝缘性能提真实可靠的数据。
附图说明
图1为本实用新型测量装置的主体结构示意图；
图2为本实用新型测量装置闪络直流电源2的原理示意图。
图中，1.针板放电电源，2.闪络直流电源，3.高压套管，4.高压电极，5.接地电极，6.电流测量仪，7.电压测量仪，8.板电极，9.平台，10.试样，11.透明实验箱，12.针电极，13.十字滑台，14.数据存储器，15.静电探头，16.真空计，17.真空泵，18.变压调压组件，19.整流器件，20.阻容分压器，21.限流电阻，22.示波器，23.调压器，24.变压器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1、图2，本实用新型绝缘材料表面电荷测量装置的结构是，包括透明试验箱11和闪络直流电源2，
在透明试验箱11内腔中设置有平台9，平台9与透明试验箱11的底板的间隔中设置有板电极8，平台9上用于放置试样10(绝缘材料的试样)，平台9左右两边对应设置有高压电极4与接地电极5，高压电极4与接地电极5之间的间距可以调节，实验时高压电极4与接地电极5分别连接在试样10的一边；高压电极4对外同时连接有闪络直流电源2和(闪络电压)电压测量仪7，高压电极4与闪络直流电源2的连接导线在穿出透明试验箱11侧壁的位置套装有高压套管3；接地电极5对外接地，并且在接地电极5对外接地前连接有(泄露)电流测量仪6；平台9的上方间隔设置有针电极12，针电极12及板电极8上下对应设置用于实现放电；
透明试验箱11通过管道与真空泵17连通，透明试验箱11还配置有真空计16，真空计16用于测量真空度，真空泵17用于对透明试验箱11抽真空；由于试样10处于真空状态，其表面电荷受到外界因素影响显著减小；
在透明试验箱11顶板下表面设置有十字滑台13，该十字滑台13中安装有静电探头15，便于控制静电探头15的前后左右运动，静电探头15对外连接有数据存储器14；静电探头15用于测量针电极12与板电极8之间的放电与闪络后试样10表面电荷，数据存储器14用于存储静电探头15测得的数据；
闪络直流电源2、电流测量仪6、电压测量仪7、板电极8、针电极12另一端均与针板放电电源1连接。
闪络直流电源2的内部结构是，包括变压器24与调压器23(一起称为变压调压组件18)，变压器24与整流器件19连接；整流器件19与阻容分压器20并联，限流电阻21和高压电极4串联后与阻容分压器20并联；整流器件19与阻容分压器20与高压电极4的负极端同时接地。
阻容分压器20的输出端连接有示波器22，示波器22用于显示闪络电压的波形图。
通过调节接地电极5与高压电极4之间的间距，能够测量不同的间距对试样10沿面闪络电压的影响。
十字滑台13用于控制静电探头15前后左右的运动方向，测量整个试样表面的电荷。
本实用新型绝缘材料表面电荷测量装置的工作过程是，包括以下步骤：
步骤1：将高压电极4与接地电极5分别连接在试样10的一边，启动真空泵17对透明试验箱11进行抽真空，直至真空计16的指示达到预定值，停止抽真空；
步骤2：启动针板放电电源1，针电极12与板电极8配合对试样10放电，控制放电时间，此时静电探头15对试样10表面电位进行测量，数据存储器14实时记录并存储静电探头15测得的数据，利用matlab对其表面电位数据进行反演法，得到针板放电后表面电荷密度在试样上的分布；
步骤3：断开针板放电电源1，启动闪络直流电源2进行试样10沿面闪络实验，当发生闪络时，电压测量仪7记录电压波形与数据，电流测量仪6记录电流波形与数据；
步骤4：重复步骤1-3，实验N次后，取与初始计算平均值误差在设定阈值内的闪络电压值的平均值作为该条件下的闪络电压Uf，Uf表达式为：
式中，Ui为闪络时测量到的闪络电压值，N为测量次数。
Claims (6)
1.一种绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：包括透明试验箱(11)和闪络直流电源(2)，
在透明试验箱(11)内腔中设置有平台(9)，平台(9)与透明试验箱(11)的底板的间隔中设置有板电极(8)，平台(9)上用于放置试样(10)，平台(9)左右两边对应设置有高压电极(4)与接地电极(5)，实验时高压电极(4)与接地电极(5)分别连接在试样(10)的一边；高压电极(4)对外同时连接有闪络直流电源(2)和电压测量仪(7)，接地电极(5)对外接地，并且在接地电极(5)对外接地前连接有电流测量仪(6)；平台(9)的上方间隔设置有针电极(12)，针电极(12)及板电极(8)上下对应设置；
在透明试验箱(11)顶板下表面设置有十字滑台(13)，该十字滑台(13)中安装有静电探头(15)，静电探头(15)对外连接有数据存储器(14)；
闪络直流电源(2)、电流测量仪(6)、电压测量仪(7)、板电极(8)、针电极(12)另一端均与针板放电电源(1)连接。
2.根据权利要求1所述的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：所述的透明试验箱(11)通过管道与真空泵(17)连通，透明试验箱(11)还配置有真空计(16)。
3.根据权利要求1所述的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：所述的高压电极(4)与接地电极(5)之间的间距可调。
4.根据权利要求1所述的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：所述的高压电极(4)与闪络直流电源(2)的连接导线在穿出透明试验箱(11)侧壁的位置套装有高压套管(3)。
5.根据权利要求1所述的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：所述的闪络直流电源(2)的内部结构是，包括变压器(24)与调压器(23)，变压器(24)与整流器件(19)连接；整流器件(19)与阻容分压器(20)并联，限流电阻(21)和高压电极(4)串联后与阻容分压器(20)并联；整流器件(19)与阻容分压器(20)及高压电极(4)的负极端同时接地。
6.根据权利要求5所述的绝缘材料表面电荷测量装置，其特征在于：所述的阻容分压器(20)的输出端连接有示波器(22)。
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|---|---|---|---|---|
| CN112763812A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 西安理工大学 | 一种基于光学干涉原理的静电扫描测量系统 |
| CN113281578A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-20 | 西安理工大学 | 基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统 |
| CN114200259A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-18 | 国网北京市电力公司 | 高压电缆接头复合界面绝缘特性检测装置 |
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