[發明專利]測定應力條件下材料電氣強度的裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201110370825.9
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102435925A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 于濤;劉鈞;肖加余;邢素麗;鄔志華;譚艷;田芳;羅贊才
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學;株洲電力機車廣緣科技有限責任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明涉及一種電氣強度的測試裝置及測試方法，尤其涉及一種應力條件下的電氣強度的測試裝置及測試方法。

背景技術

由于絕緣技術的要求，絕緣材料不僅要作為功能材料使用，需要具有優異的絕緣性能，而且還要作為結構材料使用，需要承載一定的外部載荷。例如：高壓電塔上使用的絕緣子，不僅要起到高壓絕緣的作用，同時還需要承載高壓電纜的重力及其弧垂產生的拉應力；高速列車絕緣車頂蓋，不僅要起到絕緣耐壓的作用，還需要承載由于列車高速運行中空氣動力學產生的負壓，以及列車會車或進入隧道時產生的氣體沖擊作用。已有研究表明，應力會對材料絕緣性能產生影響，但是應力對絕緣材料電氣強度的研究還鮮有報道。

另外，當絕緣構件發生電擊穿后，會在電擊穿處產生裂紋和孔洞，這種缺陷會引起應力集中，導致絕緣材料的承載能力急劇下降。而作為構件使用的絕緣材料，往往需要承載較大的外部載荷，當電擊穿裂紋和孔洞形成之后，由于應力集中的影響，裂紋會迅速不斷地擴展，甚至最終導致構件的斷裂，從而產生嚴重絕緣事故。

因此，研究電擊穿前及電擊穿后應力對材料電氣絕緣強度的影響規律，對絕緣構件的制備和使用具有極其重要的指導意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、組裝操作方便、制造和測試成本均較低的測定應力條件下材料電氣強度的裝置，還相應提供一種利用該裝置測試應力條件下材料電氣強度的方法和測試電擊穿后材料承載能力的方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種測定應力條件下材料電氣強度的裝置，所述裝置包括用于封裝測試試樣的絕緣油桶、測試電極、電氣強度測試裝置和應力發生系統，所述測試電極安裝于測試試樣兩側并通過電極引線與所述電氣強度測試裝置相連，所述應力發生系統包括一用于裝夾測試試樣的夾持裝置。

上述的測定應力條件下材料電氣強度的裝置中，優選的，所述絕緣油桶上端開口，下端采用柔性絕緣材料包覆（當作壓縮測試時，將下端的柔性絕緣材料替換成剛性絕緣材料即可）。

上述的測定應力條件下材料電氣強度的裝置中，所述絕緣油桶的高度優選等于或大于所述測試試樣的標距長度L₀（尤其是指在拉伸測試時，壓縮測試時無限制），所述絕緣油桶的內徑優選取值大于15cm，以保證絕緣油桶內部有足夠的空間。

作為對上述各裝置的進一步改進，所述應力發生系統包括應力控制裝置和與應力控制裝置連接的應力施加裝置；所述絕緣油桶設置在應力施加裝置的內腔中；所述夾持裝置設于所述絕緣油桶中；所述夾持裝置包括上夾具和下夾具，上夾具連接到應力施加裝置的頂部，下夾具透過所述絕緣油桶底部的開口連接到所述應力施加裝置的底部。

上述的測定應力條件下材料電氣強度的裝置中，所述測試電極優選通過一絕緣夾具安裝于測試試樣兩側，該絕緣夾具不僅可以保證兩測試電極的對稱性，還可以使測試電極有效固定在測試點處不輕易發生移動。所述測試電極優選包括球形電極或針-板電極；所述球形電極的直徑優選為10mm～20mm。

上述的測定應力條件下材料電氣強度的裝置中，所述電氣強度測試裝置優選包括變壓器和升壓控制顯示裝置，所述電極引線與所述變壓器相連，所述變壓器與所述升壓控制顯示裝置相連。

作為一個總的技術構思，本發明還提供一種用上述的裝置測試應力條件下材料電氣強度的方法，包括以下步驟：

（1）試樣安裝：將測試試樣封裝于所述裝置的絕緣油桶中，并于該測試試樣兩側對稱安裝測試電極；

（2）系統連接：使所述測試試樣裝夾于所述應力發生系統上，并通過電極引線將所述測試電極連接于所述電氣強度測試裝置上，再往所述絕緣油桶中注滿絕緣油；

（3）加載：啟動應力發生系統，為所述測試試樣提供一載荷；

（4）升壓：在所述載荷下，啟動電氣強度測試裝置，并設定該電氣強度測試裝置的升壓速率，隨著輸出電壓的不斷上升，記錄所述測試試樣在被擊穿時的電壓值，據此得到該測試試樣在所述載荷下的電氣強度。

作為一個總的技術構思，本發明還提供一種上述的裝置測試電擊穿后材料承載能力的方法，包括以下步驟：

（1）試樣安裝：將測試試樣封裝于所述裝置的絕緣油桶中，并于該測試試樣兩側對稱安裝測試電極；

（2）系統連接：使所述測試試樣裝夾于所述應力發生系統上，并通過電極引線將所述測試電極連接于所述電氣強度測試裝置上，再往所述絕緣油桶中注滿絕緣油；

（3）加載：啟動應力發生系統，為所述測試試樣提供一穩定載荷；