CN214150932U - 一种电缆绝缘材料电树发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆绝缘材料电树发生装置，包括顶部敞口的绝缘容器以及位于绝缘容器内的电树发生组件，电树发生组件包括用于导电的上极板和下极板、连通上、下极板的导电元件以及位于上、下极板之间的若干预制试样；上、下极板的边缘通过绝缘连接件可拆卸连接，导电元件依次穿过上、下极板中心，两端分别伸出上、下极板表面；预制试样包括绝缘材料试块和一端位于绝缘材料试块内、另一端伸出绝缘材料试块上表面外的钨钢针，钨钢针伸出绝缘材料试块外的一端与上极板贴合，绝缘材料试块的下表面与下极板贴合。本实用新型采用可以准确快捷地对绝缘材料的电树进行诱发，再现高电压条件下电缆绝缘材料中电树的发生过程。

Description

一种电缆绝缘材料电树发生装置

技术领域

本实用新型涉及绝缘材料测试技术领域，尤其是涉及一种电缆绝缘材料电树发生装置。

背景技术

随着社会的发展，电力电缆行业发展迅猛，电缆在运行过程中，绝缘材料易造成老化破坏，影响电缆使用寿命。这主要是由于绝缘材料内部在电场作用下局部放电，产生细微开裂，形成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹，呈冬天树枝状，俗称电树。电树的产生会加速电缆的老化和击穿，影响绝缘材料的安全可靠性。

目前，对绝缘材料电起树性能的研究越来越多，例如，一种在中国专利文献上公开的“电磁场共同作用下的低温聚合物电树枝引发方法和装置”，其公开号CN106199348A，该申请公开了一种在电磁场共同作用下的低温聚合物电树枝引发方法和装置，装置包括数字显微镜成像系统、温度控制系统、恒温箱、可控高压脉冲电源和磁场发生装置。

但现有技术中目前还没有适用于模拟高电压下绝缘材料电起树性能的装置，如何在实验室条件下再现高电压条件下电缆绝缘材料中电树的发生过程，准确快捷地对绝缘材料的电树进行诱发，仍是目前亟待解决的难题。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中目前还没有适用于模拟高电压下绝缘材料电树发生过程的装置的问题，提供一种电缆绝缘材料电树发生装置，可以准确快捷地对绝缘材料的电树进行诱发，再现高电压条件下电缆绝缘材料中电树的发生过程，有利于对绝缘材料性能的研究。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电缆绝缘材料电树发生装置，包括顶部敞口的绝缘容器以及位于绝缘容器内的电树发生组件，所述电树发生组件包括用于导电的上极板和下极板、连通上、下极板的导电元件以及位于上、下极板之间的若干预制试样；所述上、下极板的边缘通过绝缘连接件可拆卸连接，所述导电元件依次穿过上、下极板中心，两端分别伸出上、下极板表面；所述预制试样包括绝缘材料试块和一端位于绝缘材料试块内、另一端伸出绝缘材料试块上表面外的钨钢针，所述钨钢针伸出绝缘材料试块外的一端与上极板贴合，所述绝缘材料试块的下表面与下极板贴合。

本实用新型将预制试样设置在上、下极板之间，并通过导电元件将上、下极板连通形成电树发生组件，使用时将导电元件上端与高压电源连接，下端接地，从而在上、下极板之间形成高压电场，预制试样中的钨钢针上端与上极板连通，将电荷导至位于绝缘材料试块内的尖端，对绝缘材料试块进行作用，在高压电的持续作用下，绝缘材料试块内与钨钢针尖端接触的部位会产生电树。通过改变高压电的作用电压或作用时间，可以研究绝缘材料在高压电作用下产生电树的条件，实现了对高电压条件下电缆绝缘材料中电树发生过程的模拟，为绝缘材料在电缆中的应用提供研究支持。本实用新型中的装置可以在上、下极板之间同时设置多个预制试样，能够实现多个样品或不同材料样品的同时测定，提高了实验效率。

同时，本实用新型将电树发生组件设置在绝缘容器内，实验时可以在绝缘容器内装入变压器油、二甲基硅油等绝缘油，使电树发生组件浸没在绝缘油中，避免实验时在高压电的作用下发生闪络现象，对装置进行保护。

作为优选，所述电树发生组件上方设有绝缘固定横板，所述绝缘固定横板的两端分别与绝缘容器相对的两个侧壁可拆卸连接；所述绝缘固定横板中心设有与导电元件尺寸相匹配的通孔，所述导电元件的端部穿过通孔伸出绝缘固定横板表面。本实用新型在绝缘容器中设置绝缘固定横板，可以通过绝缘固定横板对绝缘容器内的电树发生组件进行限位和固定，提高装置的稳定性。

作为优选，所述绝缘固定横板与上极板之间设有调节弹簧，所述调节弹簧套设在导电元件外。在绝缘固定横板与上极板之间设置调节弹簧，可以通过按压绝缘固定横板调节弹簧与上极板之间的作用力，从而将上、下极板压紧，使预制试样中的钨钢针顶端可以与上极板有效接触，确保实验的有效进行，提高实验的准确性。由于导电元件设置在上、下极板的中心，因此通过绝缘固定横板带动套设在导电元件外的调节弹簧对上极板进行压紧，可以使上极板各部位均匀压紧，上、下极板间各处的距离相同，保证位于上、下极板间不同位置处的各预制试样中的钨钢针均能与上极板有效接触。

作为优选，所述导电元件伸出绝缘固定横板外的一端设有与导电元件通过螺纹连接的调节螺母，所述调节螺母的下表面与绝缘固定横板贴合。

作为优选，所述导电元件为导电铜棒。

作为优选，所述钨钢针位于绝缘材料试块内的一端的曲率半径≤10μm。钨钢针位于绝缘材料试块内的尖端曲率半径越小，越有利于模拟绝缘材料在某一点处的电起树性能，实验结果的准确性越高。

作为优选，所述钨钢针位于绝缘材料试块内的一端与绝缘材料试块下表面之间的距离为2~5mm。在此范围内可以保证产生的电树有一定的延伸距离，便于结果的观察。

作为优选，所述上、下极板为铝板或铜板。

作为优选，所述绝缘连接件为绝缘螺栓及设置在绝缘螺栓两端的绝缘螺母，所述绝缘螺栓两端分别设置两个绝缘螺母，两个绝缘螺母分别位于上极板或下极板的两侧。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）通过电树发生组件可以实现对高电压条件下电缆绝缘材料中电树发生过程的模拟，为绝缘材料在电缆中的应用提供研究支持；

（2）可以在上、下极板之间同时设置多个预制试样，能够实现多个样品或不同材料样品的同时测定，提高了实验效率；

（3）将电树发生组件设置在绝缘容器内，实验时可以在绝缘容器内装入绝缘油，避免实验时在高压电的作用下发生闪络现象，对装置进行保护；

（4）在电树发生组件上方设置固定横板和调节弹簧，通过绝缘固定横板带动套设在导电元件外的调节弹簧对上极板进行压紧，可以使上极板各部位均匀压紧，保证位于上、下极板间不同位置处的各预制试样中的钨钢针均能与上极板有效接触，提高了实验的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型中的电树发生组件的主视图。

图3是本实用新型中的预制试样的截面图。

图4是预制试样内产生的电树图。

图1~3中：1绝缘容器、 2上极板、 3下极板、 4导电元件、 5预制试样、 501绝缘材料试块、 502钨钢针、 6绝缘固定横板、 7调节弹簧、 8调节螺母、 9绝缘螺栓、 10绝缘螺母。

图4中：(a)~(c)分别为市售电缆绝缘材料1#在10kV电压下作用3600s、7200s、10800s后产生的电树图；(d)~(f) 分别为市售电缆绝缘材料2#在10kV电压下作用3600s、7200s、10800s后产生的电树图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：

如图1所示，一种电缆绝缘材料电树发生装置，包括PMMA材料制成的顶部敞口的绝缘容器1以及位于绝缘容器内的电树发生组件。

如图2所示，电树发生组件包括用铝板制成的圆形上极板2和下极板3、连通上、下极板的导电元件4以及位于上、下极板之间的沿下极板周向均匀分布的十个预制试样5。上、下极板的边缘通过三个沿上极板周向均匀分布的绝缘螺栓9连接，每个绝缘螺栓的两端分别设置两个绝缘螺母，两个绝缘螺母分别位于上极板或下极板的两侧。导电元件采用导电铜棒制成，依次穿过上、下极板的圆心，两端分别伸出上、下极板表面。如图3所示，预制试样包括绝缘材料试块501和一端位于绝缘材料试块内、另一端伸出绝缘材料试块上表面外的钨钢针502，钨钢针伸出绝缘材料试块外的一端与上极板贴合，绝缘材料试块的下表面与下极板贴合。钨钢针位于绝缘材料试块内的一端的曲率半径为5μm，钨钢针位于绝缘材料试块内的一端与绝缘材料试块下表面之间的距离为3mm。

电树发生组件上方设有绝缘固定横板6，绝缘固定横板的两端分别与绝缘容器两个相对的两个侧壁通过螺栓可拆卸连接。绝缘固定横板中心设有与导电元件尺寸相匹配的通孔，导电元件的端部穿过通孔伸出绝缘固定横板表面，导电元件伸出绝缘固定横板外的一端设有与导电元件通过螺纹连接的调节螺母8，调节螺母的下表面与绝缘固定横板贴合。绝缘固定横板与上极板之间设有调节弹簧7，调节弹簧套设在导电元件外。

本实用新型中的装置使用时，先将各预制试样沿上、下极板的周向均匀放置在上、下极板之间，并通过绝缘螺栓和绝缘螺母将上、下极板边缘固定，完成电树发生组件的组装；然后将电树发生组件放入绝缘容器内，并将绝缘固定横板放置在电树发生组件上方，使导电元件上端穿过绝缘固定横板上的通孔；按压绝缘固定横板，通过调节弹簧使上、下极板压紧后用调节螺母将绝缘固定横板中间与电树发生组件固定，然后用螺栓将绝缘固定横板两端固定在绝缘容器的侧壁上，完成装置的组装。

实验时，在绝缘容器内装入25#变压器油，使电树发生组件浸没在变压器油中，然后将导电元件上端与高压电源连通，下端接地，作用一段时间后断开电源，取出预制试样，观察绝缘材料试块内的电树产生情况，结果如图4中所示。从图4中可以看出，使用本实用新型中的装置可以有效模拟高电压条件下电缆绝缘材料中电树的发生过程，为绝缘材料在电缆中的应用提供研究支持。

Claims (9)

1.一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，包括顶部敞口的绝缘容器（1）以及位于绝缘容器内的电树发生组件，所述电树发生组件包括用于导电的上极板（2）和下极板（3）、连通上、下极板的导电元件（4）以及位于上、下极板之间的若干预制试样（5）；所述上、下极板的边缘通过绝缘连接件可拆卸连接，所述导电元件依次穿过上、下极板中心，两端分别伸出上、下极板表面；所述预制试样包括绝缘材料试块（501）和一端位于绝缘材料试块内、另一端伸出绝缘材料试块上表面外的钨钢针（502），所述钨钢针伸出绝缘材料试块外的一端与上极板贴合，所述绝缘材料试块的下表面与下极板贴合。

2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述电树发生组件上方设有绝缘固定横板（6），所述绝缘固定横板的两端分别与绝缘容器相对的两个侧壁可拆卸连接；所述绝缘固定横板中心设有与导电元件尺寸相匹配的通孔，所述导电元件的端部穿过通孔伸出绝缘固定横板表面。

3.根据权利要求2所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述绝缘固定横板与上极板之间设有调节弹簧（7），所述调节弹簧套设在导电元件外。

4.根据权利要求2或3所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述导电元件伸出绝缘固定横板外的一端设有与导电元件通过螺纹连接的调节螺母（8），所述调节螺母的下表面与绝缘固定横板贴合。

5.根据权利要求1或2所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述导电元件为导电铜棒。

6.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述钨钢针位于绝缘材料试块内的一端的曲率半径≤10μm。

7.根据权利要求1或6所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述钨钢针位于绝缘材料试块内的一端与绝缘材料试块下表面之间的距离为2~5mm。

8.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述上、下极板为铝板或铜板。

9.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料电树发生装置，其特征是，所述绝缘连接件为绝缘螺栓（9）及设置在绝缘螺栓两端的绝缘螺母（10），所述绝缘螺栓两端分别设置两个绝缘螺母，两个绝缘螺母分别位于上极板或下极板的两侧。

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