[發(fā)明專利]不同溫度及氣體中氣固表面聚積電荷模擬實驗系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410271059.4
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104020380B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐炬;張曉星;王邸博;劉凱;王立強
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心50201
• 代理人: 王翔

1.一種不同溫度及氣體中氣固表面聚積電荷模擬實驗系統(tǒng)進行實驗的方法，其特征在于，

采用的實驗系統(tǒng)包括：主殼體(8)、側(cè)向殼體(9)、上平行板電極(7)、下平行板電極(25)、靜電測量探頭(20)、高速高壓靜電電位計(47)、電暈針(510)、加熱系統(tǒng)、實驗電路；

所述主殼體(8)是上、下端均敞口的中空圓柱筒，所述側(cè)向殼體(9)是一端敞口、另一端封閉的中空圓柱筒；所述側(cè)向殼體(9)的敞口端連接在主殼體(8)的筒壁上；所述主殼體(8)的筒壁開有通孔，所述側(cè)向殼體(9)的敞口端與所述主殼體(8)筒壁上的通孔連通；所述電暈針(510)的一端穿入所述主殼體(8)的筒壁、另一端露在所述主殼體(8)的外部；

所述主殼體(8)的上端敞口通過上蓋板(5)密封；所述上蓋板(5)嵌入高壓套管(1)；所述高壓套管(1)是一個上下端均封閉的中空的圓柱筒，其筒體上開有上進出氣口(2)；所述高壓套管(1)的上、下端開有供高壓導(dǎo)電桿(4)穿過的通孔；所述高壓導(dǎo)電桿(4)上端連接高壓電源、下端穿過高壓套管(1)進入所述主殼體(8)的內(nèi)腔；所述上平行板電極(7)位于主殼體(8)的內(nèi)腔之中；上平行板電極(7)的下表面水平、上表面與所述高壓導(dǎo)電桿(4)的下端連接連接；

所述主殼體(8)的下端敞口通過下蓋板(10)密封；所述下蓋板(10)上開有下進出氣口(30)；

所述下蓋板(10)上開有供縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)穿過的通孔、供第一縱向光桿(27)穿過的通孔和供第二縱向光桿(28)穿過的通孔；

所述縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)、第一縱向光桿(27)和第二縱向光桿(28)均垂直于水平面，縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)位于第一縱向光桿(27)和第二縱向光桿(28)之間；第三步進電機(42)、第四步進電機(43)和第五步進電機(44)安裝在所述下蓋板(10)的下方；

所述下平行板電極(25)位于主殼體(8)的內(nèi)腔之中，且位于所述上平行板電極(7)的下方；被測試件位于所述下平行板電極(25)的上表面與上平行板電極(7)的下表面之間；所述下平行板電極(25)接地；

所述下平行板電極(25)具有貫穿其上下表面的通孔；所述縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)的上端先穿過下蓋板(10)并伸入到主殼體(8)的內(nèi)腔之中，再穿過所述下平行板電極(25)上的通孔后，與所述被測試件的下端固定連接；所述縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)的下端與第五步進電機(44)的轉(zhuǎn)軸連接，通過第五步進電機(44)帶動所述縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)及其所述被測試件旋轉(zhuǎn)；所述第五步進電機(44)和縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)，及連接在縱向旋轉(zhuǎn)軸(26)上端的被測試件，由第六步進電機(56)帶動升降；

所述第一縱向光桿(27)和第二縱向光桿(28)的上端穿過下蓋板(10)并伸入到主殼體(8)的內(nèi)腔之中后，固定連接在所述下平行板電極(25)的上表面；所述第一縱向光桿(27)由第三步進電機(42)帶動升降；所述第二縱向光桿(28)由第四步進電機(43)帶動升降；

所述靜電測量探頭(20)位于側(cè)向殼體(9)的內(nèi)腔之中；所述靜電測量探頭(20)通過信號傳輸線(22)與高速高壓靜電電位計(47)連接；通過第一步進電機(14)控制靜電測量探頭(20)與水平面的夾角；通過第二步進電機(16)控制靜電測量探頭(20)與所述被測試件之間的距離；所述第一步進電機(14)和第二步進電機(16)安裝在側(cè)向殼體(9)的外部；

溫控系統(tǒng)包括發(fā)熱體(520)、溫度傳感器(530)和溫度控制裝置(560)；所述發(fā)熱體(520)和溫度傳感器(530)安裝在下平行板電極(25)的下表面；所述溫度控制裝置(560)用于控制所述發(fā)熱體(520)的溫度；

所述實驗電路包括調(diào)壓器(T1)、無暈試驗變壓器(T2)、高壓硅堆(D)、無局放保護電阻(R3)、濾波電容器(C)、電阻分壓器(R)和靜電電壓表(V)；所述調(diào)壓器(T1)的一次側(cè)接入市電；所述調(diào)壓器(T1)的二次側(cè)與無暈試驗變壓器(T2)的一次側(cè)連接；所述無暈試驗變壓器(T2)的二次側(cè)之間依次串聯(lián)高壓硅堆(D)、無局放保護電阻(R3)和電阻分壓器(R)；所述電阻分壓器(R)與無暈試驗變壓器(T2)的二次側(cè)連接的一端接地；所述濾波電容器(C)并聯(lián)在所述電阻分壓器(R)的兩端；所述靜電電壓表(V)用于檢測實驗時加在電阻分壓器(R)上的電壓；還包括第一導(dǎo)線(L1)和 第二導(dǎo)線(L2)；實驗時：所述第一導(dǎo)線(L1)的一端連接電阻分壓器(R)的高壓端、另一端連接高壓導(dǎo)電桿4；所述第二導(dǎo)線(L2)的一端連接電阻分壓器(R)的高壓端、另一端連接電暈針(510)；

實驗的方法包括以下步驟：

1)將作為被測試件的絕緣子固定在所述縱向旋轉(zhuǎn)軸的上端，安裝好所述高壓套管、主殼體和側(cè)向殼體；檢查所述高壓套管、主殼體和側(cè)向殼體的氣密性；向主殼體中沖入具有壓力的氣體；

2)通過調(diào)節(jié)絕緣子運動控制系統(tǒng)，使得絕緣子上端與上平行板電極良好接觸、下端與所述下平行板電極良好接觸；

3)通過加熱系統(tǒng)，利用發(fā)熱體加熱下平行板電極，使絕緣子表面溫度到達實驗設(shè)定值T并維持不變；

4)通過手動控制，將電暈針伸入罐體內(nèi)部，接近絕緣子側(cè)表面，使其到達電暈作用位置；接著對電暈針施加正/負極性高壓U，利用電暈針針尖處產(chǎn)生的電暈使絕緣子表面聚積電荷；經(jīng)過一段時間t后，停止對電暈針施加電壓，并將電暈針退回到主罐體內(nèi)部邊緣位置；

5)使上平行板電極和下平行板電極與被測絕緣子分離，并讓靜電測量探頭對絕緣子的表面電荷進行掃描測量；

6)使靜電測量探頭退回到側(cè)向殼體中，絕緣子上、下端重新和上、下平行板電極良好接觸；

7)采用逐步升壓法，對絕緣子兩端施加電壓，直到絕緣子發(fā)生沿面閃絡(luò)，得到閃絡(luò)電壓值V；

8)將絕緣子從罐體中取出，利用無水乙醇擦洗其表面，完全消除其表面電荷，重復(fù)進行步驟1)～7)，其中，改變步驟3)的實驗設(shè)定溫度值T；

9)根據(jù)步驟5)獲得的結(jié)果，得到不同溫度下絕緣子表面聚積電荷的分布信息；根據(jù)步驟7)獲得的結(jié)果，得到不同溫度下絕緣子沿面閃絡(luò)電壓值。