[發明專利]超導絕緣材料電氣特性測試裝置

有效

• 申請號: 201210440210.3
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102928718A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 屠幼萍;譚榮;王景春;李帆;丁立健;王璁
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/12
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及高電壓與絕緣技術領域，具體而言，涉及一種超導絕緣材料電氣特性測試裝置。

背景技術

國際熱核聚變試驗堆（ITER）是實現無盡清潔能源聚變能商業化的一個重要階段，其目標是驗證和平利用聚變能的科學與技術可行性。其主要組成部分包括：超導磁體系統、外真空杜瓦、內外冷屏、真空室及其內部部件和磁體饋線系統等部件。

絕緣系統是超導磁體系統及饋線系統中必不可少的重要組成部分，主要起著超導磁體的絕緣隔離、機械支撐、固定導體和保護導體的作用，在正常情況下均工作在真空及液氦溫區的低溫環境中。低溫絕緣結構失效是引起超導磁體失超的主要原因之一。

在運行過程中，電壓變化的沖擊和超導磁體失超帶來的電磁沖擊，可能導致出現運行溫度的突然變化或者制冷劑泄漏形成氣壓突變等運行環境的突變，會使絕緣系統失效，從而影響超導磁體的正常可靠運行。

目前常用的低溫超導絕緣材料包括聚酰亞胺等高分子薄膜材料，隨著材料科學的發展，不斷出現新的絕緣材料，但是這些材料的實際工作溫度范圍處于液氦溫區，而且絕緣材料在不同溫度條件下，其電氣性能有明顯的差異，常規的手段無法實現新材料的低溫性能試驗。

現有的低溫材料電氣性能測試裝置，較多的是適用于高溫超導的液氮溫區范圍（77K左右），而少數的液氦溫區（10K以下）的測試裝置，大多是把試樣直接浸沒在液氦或超流體氦氣中對材料的某一兩種電氣性能進行針對性測試，其可模擬控制的試驗測試溫度范圍、氣壓范圍都比較窄，不利于全面的研究絕緣材料在各種可能的環境下的各種電氣性能。而且對高分子薄膜材料在低溫特殊環境下的介電特性（主要是介電常數、介質損耗因數兩個參數）研究十分困難，目前市場上現有的介電譜儀（德國NOVOCONTROL公司生產的寬頻帶介電譜儀）可模擬的溫度最低只能到123K左右，無法實現超導絕緣材料在液氦溫區（10K以下）的介電性能測試。

針對現有技術中低溫材料電氣性能測試裝置無法實現液氦溫區的材料介電性能測試工作的問題，尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種超導絕緣材料電氣特性測試裝置，以解決現有技術中低溫材料電氣性能測試裝置無法實現液氦溫區的材料電氣性能測試工作的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種超導絕緣材料電氣特性測試裝置。

該超導絕緣材料電氣特性測試裝置，包括：第一殼體，具有第一內腔；第二殼體，為導熱材料，設置在第一內腔內，該第二殼體具有第二內腔、第二內腔內部設置有測試電極；制冷機，制冷機的第一冷頭與第二殼體固定連接；測試線纜，測試線纜的第一端與測試電極連接，測試線纜的第二端用于連接第一殼體外部的測試設備；抽真空裝置，與第一殼體和第二殼體分別連接，用于將第一內腔和第二內腔抽取為真空，其中，第二殼體通過設置在第一內腔內的第一氣管與抽真空裝置連接。

進一步地，測試電極包括高壓測試電極，測試線纜包括高壓線纜；第一殼體上設置有第一高壓套管，第二殼體上設置有第二高壓套管，第一高壓套管與第二高壓套管在第一內腔內相對設置，高壓線纜通過第一高壓套管穿過第一殼體并且通過第二高壓套管穿過第二殼體，高壓線纜的第一端與高壓測試電極連接。

進一步地，測試電極包括低壓測試電極，測試線纜包括低壓線纜，低壓線纜的第一端與低壓測試電極連接；第一殼體上設置有真空插頭，與低壓線纜的第二端連接，第一殼體和第二殼體之間還設置有線纜管道，低壓線纜從所述線纜管道內穿過。

進一步地，抽真空裝置包括：真空泵和第一真空規管，第一殼體上設置有真空泵接口，真空泵設置在第一殼體外部，真空泵的抽氣口與真空泵接口連接，第一真空規管設置在第一殼體上，用于測量第一內腔的真空度。

進一步地，抽真空裝置還包括：第二真空規管，第一殼體上設置有第一氣管接口，第二殼體上設置有第二氣管接口，第一氣管接口和第二氣管接口在第一內腔內相對設置，第一氣管設置在第一氣管接口和第二氣管接口之間，真空泵的抽氣口通過第一氣管接口與第一氣管連接，第二真空規管與第一氣管接口連接，真空泵與真空泵接口之間設置有第一控制閥，真空泵與第一氣管接口之間設置有第二控制閥。

進一步地，本發明提供的超導絕緣材料電氣特性測試裝置還包括：氦氣瓶和第三控制閥，氦氣瓶設置在第一殼體外部，通過第三控制閥與第一氣管接口連接。