CN216082992U - 一种沿面闪络放电绝缘子试样 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沿面闪络放电绝缘子试样包括主体和环裙；主体包括位于主体侧面的放电面、非放电面和位于主体上下端的施加电极平面；环裙位于主体非放电面的外侧。通过在非放电面外侧设置环裙结构来增大绝缘子两电极之间沿其表面的最短距离之和而增大爬电距离，能够有效让放电沿特定放电面进行，方便进行绝缘子沿面闪络的实验研究。主体结构的放电面为平面，使放电发生在均匀电场下的此平面上，便于实验观测，解决了目前绝缘子放电发生在整个平面，而不是一个特定的区域，放电不易视觉观察和测量，并且电场不均匀的问题。

Description

一种沿面闪络放电绝缘子试样

技术领域

本实用新型属于高电压试验技术领域，涉及一种沿面闪络放电绝缘子试样。

背景技术

沿面闪络是发生在气-固界面的放电现象，是高电压和绝缘领域重要的基础问题之一。在高电场强度下，因发生闪络时的施加电场强度往往低于固体绝缘和氛围本身的耐电强度，所以电气设备中的绝缘子材料在绝缘表面、金属导体与气体三者交接界面容易发生沿面闪络，其绝缘性能都会受沿固体介质表面闪络现象所制约，会烧蚀绝缘材料表面，导致耐受电压值低于相同尺寸的真空间隙，限制了它在高电压等级和大容量电力系统中的进一步发展和使用，导致大量的经济损失。

目前普遍认为真空中固体材料的表面闪络过程可以分为起始、发展和贯穿三个阶段。根据大量的实验结果，对于闪络过程的起始阶段和最后阶段的认识已基本一致，即认为闪络过程起始阶段是阴极、真空和绝缘材料表面的三结合处的场致电子发射，而最终阶段为绝缘材料表面解吸附气体层中的击穿。但是，对于闪络发展的中间过程还不十分清楚，存在着多种假设，目前有2种理论占主导地位，一个是由Anderson等人提出的二次电子发射雪崩模型；另一个是由Blaise和Gressus提出的电子触发的极化松弛模型。其中二次电子发射雪崩模型难以解释直流电压作用下在施加电压数秒后才发生的闪络的现象，电子触发的极化松弛模型无法解释纳秒级脉冲作用下的表面闪络现象。

目前存在的试样多为平面形，这种类型绝缘子放电会发生在整个平面，而不是一个特定的区域，放电不易视觉观察和测量；并且电场不均匀，沿面闪络的特性和电极尺寸以及其间的电场不均匀度有关，研究结果不具有普适性。基于此，有必要针对绝缘子材料在绝缘表面、金属导体与气体三者交接界面容易发生沿面闪络的问题，提供一种特殊结构的绝缘子试样。

综上所述，目前主流的试样在放电通道均有一定的局限性，亟需在综合考虑经济技术指标、适用范围广等因素的前提下，优化、设计一种新型的沿面闪络放电绝缘子试样。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种沿面闪络放电绝缘子试样。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种沿面闪络放电绝缘子试样，包括主体和环裙；主体包括位于上下端的施加电极面和位于侧面的放电面与非放电面；环裙套设固定在非放电面的外侧。

本实用新型的进一步改进在于：

所述施加电极面包括位于主体上端的第一施加电极平面和位于主体下端的第二施加电极平面。

所述放电面为平面，非放电面为弧面。

所述环裙为环形绝缘凸起。

所述环裙占比非放电面的面积为5％-95％。

所述主体的第一施加电极平面与第二施加电极平面平行设置，且结构相同，均为一直边与一圆弧边围成的平面，圆弧边的两端分别与直边的两端相连；所述圆弧边的半径为R，圆弧边的弧长大于πR，小于2πR。

所述主体的放电面为第一施加电极平面和第二施加电极平面的直边所在平面，非放电面为第一施加电极平面与第二施加电极平面的圆弧边所在的弧面；所述第一施加电极平面、第二施加电极平面、放电面与非放电面围成一封闭的立方体结构。

所述第一施加电极平面和第二施加电极平面的外侧还分别设置有上电极和下电极。

所述上电极和下电极为圆柱形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种沿面闪络放电绝缘子试样，包括位于侧面的放电面和非放电面，以及位于上下端面设置施加电极平面，便于施加电极，通过在非放电面之间设置环裙结构，环裙可以增加绝缘子两电极之间沿其表面的最短距离之和进而增大绝缘子试样表面的爬电距离，能够有效让放电沿放电面进行，方便进行绝缘子沿面闪络的试验研究。

进一步地，本实用新型的主体结构为扇形柱结构，可节省材料，提高经济效益；连接扇形柱上下两个扇形的弦长组成的侧平面为放电平面，使放电发生在此平面上便于实验观测；本实用新型的沿面闪络放电绝缘子试样，综合考虑经济技术指标，降低对放电的影响，适用范围广，可靠性高，有很好的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型的一种沿面闪络放电绝缘子试样的结构示意图；

图2为本实用新型的试样与电极结构图；

图3为目前的平面对称电极系统结构图；

图4为目前的平面同轴电极系统结构图；

图5为本实用新型的实验连接电路图。

其中：1-主体；2-环裙；3-第一施加电极平面；4-第二施加电极平面；5-放电面；6-非放电面；7-上电极；8-下电极；9-第一电极；10-第二电极；11-第一试样；12-外电极；13-内电极；14-第二试样；15-真空腔；16-示波器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1-2，本实用新型公开了一种沿面闪络放电绝缘子试样，包括主体1和环裙2；主体1包括侧面和上下端面，侧面包括放电面5和非放电面6；上下端面为施加电极面；环裙2套设固定在非放电面6的外侧。

施加电极面包括位于主体1上端的第一施加电极平面3和位于主体1下端的第二施加电极平面4。放电面5为平面，使放电发生在此平面上，便于实验观测；非放电面6为弧面。环裙2为设置在非放电面6外侧的环形绝缘凸起。环裙2占比非放电面的面积为5％-95％，占比太低阻碍放电效果不明显，且轻微的电击对环裙有着很大的破坏作用；占比太高，不利于复合绝缘子的场强、电位分布的均匀性。可以节省材料，提高经济效益。所述主体1的第一施加电极平面3与第二施加电极平面4平行设置，且结构相同，均为一直边与一圆弧边围成的平面，圆弧边的两端分别与直边的两端相连；所述圆弧边的半径为R，圆弧边的弧长大于πR，小于2πR。主体1的放电面5为第一施加电极平面3和第二施加电极平面4的直边所在平面，非放电面6为第一施加电极平面3与第二施加电极平面4的圆弧边所在的弧面；所述第一施加电极平面3、第二施加电极平面4、放电面5与非放电面6围成一封闭的立方体结构。第一施加电极平面3和第二施加电极平面4的外侧还分别设置有上电极7和下电极8，上电极7和下电极8为圆柱形。

参见图3-4，为目前主要存在的两种试样为片状，图3为现有的平面对称电极系统结构图，包括第一电极9、第二电极10和第一试样11，第一电极9和第二电极10为对称电极。放电不在一个特定的区域，不易视觉观察和测量；图4为现有的平面同轴电极系统结构图，包括外电极12、内电极13和第二试样14，其中外电极12和内电极13同轴设置，其间电场不均匀，研究结果不具有普适性。

参见图5，为了测量样品材料处理前后的真空闪络电压的变化，自行搭建了直流高电压真空闪络电压测量系统，包括真空腔15和示波器16。采用变压器整流电路得到直流试验电压，保护电阻R限制试品发生闪络时以及电源向电容器C突然充电时通过高压硅堆和变压器的电流，以免损坏高压硅堆和变压器。对于在试验中因瞬态过程引起的过电压，R和C也起抑制作用。将装有试样的支架放置在真空腔15内，放置前应检查并用吸耳球将电极间表面附着的灰尘吹掉；放置时注意将试样面正对主观察窗，并调整高度使电极间隙正对主观察窗中心；连接高压和接地引线，封闭置物口法兰盖，然后开启真空泵，待真空度充分稳定后，即可进行空气条件下的放电实验。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，包括主体(1)和环裙(2)；

所述主体(1)包括位于上下端的施加电极面和位于侧面的放电面(5)与非放电面(6)；

所述环裙(2)套设固定在非放电面(6)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述施加电极面包括位于主体(1)上端的第一施加电极平面(3)和位于主体(1)下端的第二施加电极平面(4)。

3.根据权利要求2所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述放电面(5)为平面，非放电面(6)为弧面。

4.根据权利要求3所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述环裙(2)为环形绝缘凸起。

5.根据权利要求4所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述环裙(2)占比非放电面(6)的面积为5％-95％。

6.根据权利要求3所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述主体(1)的第一施加电极平面(3)与第二施加电极平面(4)平行设置，且结构相同，均为一直边与一圆弧边围成的平面，圆弧边的两端分别与直边的两端相连；所述圆弧边的半径为R，圆弧边的弧长大于πR，小于2πR。

7.根据权利要求6所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述主体(1)的放电面(5)为第一施加电极平面(3)和第二施加电极平面(4)的直边所在平面，非放电面(6)为第一施加电极平面(3)与第二施加电极平面(4)的圆弧边所在的弧面；所述第一施加电极平面(3)、第二施加电极平面(4)、放电面(5)与非放电面(6)围成一封闭的立方体结构。

8.根据权利要求6所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述第一施加电极平面(3)和第二施加电极平面(4)的外侧还分别设置有上电极(7)和下电极(8)。

9.根据权利要求8所述的一种沿面闪络放电绝缘子试样，其特征在于，所述上电极(7)和下电极(8)为圆柱形。

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