[實用新型]一種適用于絕緣材料高場強電導特性的測量系統

有效

• 申請號: 201420656783.4
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN204116460U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 王霞;孫曉彤;王陳誠;吳鍇;屠德民
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本實用新型屬于絕緣材料的電導測量技術領域，具體涉及一種適用于絕緣材料高場強電導特性的測量系統。

背景技術

實際運行中，電氣設備的絕緣材料往往需要承受較高的電場強度和溫度，如高壓直流輸電電纜絕緣，其運行過程中要承受很高的場強，并由于電流損耗發熱導致溫度很高。在不同場強、不同溫度下，絕緣材料的導電機理不同，呈現不同的電導特性。通過測量絕緣材料在高場強、高溫下的電導率變化規律，有助于研發新型絕緣材料、指導絕緣結構合理設計、降低絕緣材料發生擊穿的風險。

由于測試三電極尺寸的限制和屏蔽的要求，現有電導測量設備的電壓等級較低(1kV)，施加高電壓時會產生電暈放電、沿面放電等危害，因此有必要研發高電壓等級適用的電導測量用的三電極系統。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有電導測量裝置耐壓等級受電極大小及屏蔽要求的限制、功能單一、不易制作及維修的不足，提供一種可以在較高電場下使用的、體積小、屏蔽效果好、測量結果更加精準的適用于絕緣材料高場強電導特性的測量系統。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案包括用于測量絕緣材料試樣電導特性的三電極測量系統，三電極測量系統的輸入端與高壓直流電源相連，另輸出端通過電路過流保護裝置與高阻計的一端相連，高阻計、電路過流保護裝置以及高壓直流電源的另一端均接地；高阻計的信號輸出端上還連接有用于根據采集到的電流信號計算相應的電流密度和體積電阻率值的計算機。

所述的三電極測量系統包括由上至下依次設置的上環氧管、上電極、絕緣材料試樣、下電極以及四根起絕緣作用并支撐整個裝置的支撐環氧管；上環氧管、上電極、絕緣材料試樣以及下電極均包裹在金屬外殼內；其中，金屬外殼由上至下分為三部分，第一部分包裹上環氧管，且該部分金屬外殼內充滿絕緣空氣，形成空氣絕緣層；第二部分與第三部分結構相同，分別用于包裹上電極和下電極，且這兩部分金屬外殼內均填充聚四氟乙烯，形成聚四氟乙烯絕緣層；上環氧管內設置有導線，該導線的一端作為三電極測量系統的輸入端與高壓直流電源相連，另一端通過第一限流電阻與上電極相連；下電極的下端作為三電極測量系統的輸出端與電路過流保護裝置相連。

所述的上電極的下表面和下電極上表面的聚四氟乙烯為能夠相互配合用于增加沿面爬距、減小電極體積的鋸齒狀對立結構。

所述的金屬外殼采用能夠阻擋外界信號干擾的鋁合金外殼。

所述的上電極的下表面伸出其周圍填充的聚四氟乙烯的下表面，并且上電極的下表面邊緣設置有用于防止沿面放電的倒角。

所述的上電極和下電極的金屬外殼相接處的部分纏繞用于接地的屏蔽線。

所述的下電極包括設置與中間的圓柱狀電極，以及設置于圓柱狀電極外側的圓環狀電極，且圓柱狀電極與圓環狀電極之間的空隙中填充有聚四氟乙烯。

所述的高阻計采用能夠測量1017Ω的電阻的6517高阻測量儀。

所述的電路過流保護裝置包括電壓源，電壓源的一端接地，另一端通過串聯的負載電阻和限流電阻與高阻計的輸入端相連，高阻計的另一端接地；負載電阻和限流電阻之間的節點與三電極測量系統的輸出端相連，且該節點還與對接穩壓管的一端相連，對接穩壓管的另一端接地。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型在上下電極周圍填充聚四氟乙烯，通過結構設計，有效減小了高場強電導測量裝置的體積；利用金屬殼和屏蔽線屏蔽干擾以及用6517高阻計作為測量器件，實現了絕緣材料高場強電導的精準測量；可以同時對材料施加電場和溫度，實現了多重因素作用下的材料電導特性的測量；合理的電極絕緣材料選取和絕緣結構設計確保了該電極在高場強下的適用性。通過本實用新型，可以對絕緣材料在高場強下的電導性能進行研究，為提高電力設備絕緣的可靠性提供實驗和理論研究依據。

進一步的，本實用新型上電極下表面和下電極上表面的聚四氟乙烯為鋸齒狀對立結構，可增加沿面爬距，減小電極外徑，從而減小了電極的體積。

進一步的，本實用新型上電極下表面略高于聚四氟乙烯下表面，并且高壓電極的下表面邊緣用倒角處理，從而有效防止了沿面放電。

進一步的，本實用新型利用鋁合金包覆系統可阻擋外界信號干擾，同時于上下電極金屬殼相接處纏繞接地的屏蔽線，能將外來的干擾信號導入大地，并避免干擾信號從上下電極間縫隙處進入電極內部干擾測量信號，同時降低傳輸信號的損耗。