[發(fā)明專利]一種液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510073187.2
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104635129B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊波;趙曉林;奚超超;李成榕
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R29/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于高電壓與絕緣測量技術(shù)領(lǐng)域的一種液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置及方法。本發(fā)明是基于電光Kerr效應(yīng)和Mach?Zehnder干涉儀的液體電介質(zhì)空間暫態(tài)電場的快速測量技術(shù)，其快速測量裝置由He?Ne激光器、擴束鏡、起偏器、四分之一波片、Kerr盒、暫態(tài)電壓發(fā)生器、偏振分光棱鏡、消偏振分光棱鏡、全反鏡、二分之一波片、CCD圖像傳感器構(gòu)成。該方法是首先對光路進行調(diào)節(jié)，利用CCD圖像傳感器直接測量干涉條紋，直觀反映外施電場，不受后端檢測設(shè)備的限制，從而實現(xiàn)暫態(tài)電場的快速測量，彌補了Kerr效應(yīng)交流調(diào)制法在暫態(tài)電場測量領(lǐng)域的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓與絕緣測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置及方法。具體而言，涉及一種基于電光Kerr效應(yīng)和Mach-Zehnder干涉儀的液體電介質(zhì)空間暫態(tài)電場的快速測量技術(shù)。

背景技術(shù)

油紙絕緣是目前電力變壓器、換流變壓器等大型電力設(shè)備的主要絕緣形式，但是由于長期承受交流、直流以及雷電沖擊或操作沖擊等多種電應(yīng)力的共同作用，同時受水分、溫度等因素影響使得絕緣材料的電阻率和介電常數(shù)呈現(xiàn)一定的非線性特性，進而使油紙絕緣結(jié)構(gòu)的電場具有一定的不確定性。因此，要對油紙絕緣結(jié)構(gòu)在交流、直流、沖擊以及各種沖擊電壓作用下場強分布特性進行有效的定量分析，需迫切開展油紙絕緣結(jié)構(gòu)空間電場分布特性的實測研究。

目前，隨著測量技術(shù)的發(fā)展，以Kerr效應(yīng)為代表的光學(xué)非接觸式測量在目前油紙絕緣的電場測量中呈現(xiàn)出了較大的潛力。華北電力大學(xué)基于激光在變壓器油中的光學(xué)Kerr效應(yīng)，利用交流調(diào)制方法，率先實現(xiàn)了油紙絕緣穩(wěn)態(tài)交流電場、穩(wěn)態(tài)直流電場以及暫態(tài)極性反轉(zhuǎn)電場空間電場的高靈敏度、非接觸、在線測量。但是該測量方法由于受數(shù)據(jù)采集設(shè)備的限制難以實現(xiàn)雷電沖擊或操作沖擊等暫態(tài)電壓作用下油紙絕緣空間電場的實際測量，并且僅能夠?qū)崿F(xiàn)單個測點的測量，尚不能實現(xiàn)一個區(qū)域的測量，因此，需要進一步開展油紙絕緣空間區(qū)域暫態(tài)電場快速測量技術(shù)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置及方法，其特征在于，所述液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置及方法是采用基于電光Kerr效應(yīng)和Mach-Zehnder干涉儀的液體電介質(zhì)空間暫態(tài)電場的快速測量技術(shù)；

所述液體電介質(zhì)空間電場快速測量裝置的光路結(jié)構(gòu)為：He-Ne激光器1、擴束鏡2、起偏器3、四分之一波片4、Kerr盒5、偏振分光棱鏡6、二分之一波片7和第一全反鏡8順序布置在一條直線上，形成一條光路，該條光路在偏振分光棱鏡6后分成Ⅰ支路和Ⅱ支路；所述支路1包括二分之一波片7和第一全反鏡8；所述Ⅱ支路由布置在偏振分光棱鏡6下方的第二全反鏡9、布置在第一全反鏡8下方的消偏振分光棱鏡10和CCD圖像傳感器11構(gòu)成；并且Kerr盒5的機殼接地；暫態(tài)電壓發(fā)生器12同時與Kerr盒5和CCD圖像傳感器11電氣連接。

所述He-Ne激光器發(fā)出波長為632.8nm的TEM₀₀模式線偏振光，出口光斑直徑小于0.8mm，固定在二維調(diào)節(jié)夾持器上，該夾持器能對輸出光束的方向進行二維調(diào)節(jié)。

所述Kerr盒的前后窗口面均采用高透石英玻璃，透射系數(shù)大于0.98；用于盛放待測試品。

所述消偏振分光棱鏡將入射光束，在不改變原偏振態(tài)的條件下，以50:50分光比分為兩束光；固定在三維調(diào)節(jié)臺上，該調(diào)節(jié)臺能對消偏振分光棱鏡的方位進行三維調(diào)節(jié)。

所述暫態(tài)電壓發(fā)生器能輸出1.2±30％和50±20％μs雷電沖擊電壓和250±20％和2500±60％μs操作沖擊電壓，點火脈沖與波形輸出的延時小于100ns；其中，

1.2±30％和50±20％代表雷電沖擊電壓的波頭時間為1.2μs，允許偏差為±30％，波尾時間為50μs，允許偏差為±20％；250±20％和500±60％代表操作沖擊電壓的波頭時間為250μs，允許偏差為±20％，波尾時間為2500μs，允許偏差為±60％。