[實用新型]一種可升溫的聚合物中電樹枝化實時觀測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520334511.7
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN204855715U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 遲曉紅;郭寧;姜禹;高俊國;張曉虹;王國利
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學;南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及用于不同溫度下聚合物及其復合物中電樹枝化現(xiàn)象實時觀測裝置，屬于聚合物絕緣檢測領域。

背景技術

近年來，超高壓和特高壓輸電技術在遠距離輸電領域表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢和應用前景，與此同時對絕緣材料的性能提出了更高的要求。在高壓電力設備如電纜中，隨著電壓等級和容量的不斷提高，電樹枝老化成為導致絕緣材料失效的重要原因。

電樹枝化是聚合物絕緣材料中一種由于電場的作用導致的局部擊穿現(xiàn)象，由于局部擊穿通道呈現(xiàn)類似樹枝狀而得名，它的存在將導致絕緣材料劣化甚至失效，是一種嚴重威脅高壓電器設備，開關器件和絕緣套管等運行安全的電老化現(xiàn)象。聚合物絕緣材料中電樹枝老化現(xiàn)象的研究歷史已經(jīng)有40多年，隨著研究的不斷深入，人們不僅關注電樹枝化現(xiàn)象的發(fā)展特征，而且更加關注電樹枝化的形成原因和發(fā)展動力。目前常用的電樹枝化觀測裝置主要是采用數(shù)字攝像采集系統(tǒng)，記錄室溫條件下電樹枝動態(tài)發(fā)展過程的生長特征圖像和數(shù)據(jù)，用以探討聚合物絕緣中電樹枝化現(xiàn)象的發(fā)展特征與材料聚集態(tài)結(jié)構的關系。

聚合物絕緣材料的工作溫度往往高于室溫很多，溫度的改變會影響聚合物中大分子鏈段的運動，進而影響其耐電樹枝化特性。聚合物絕緣中電樹枝化現(xiàn)象的發(fā)展，不僅有電場的推動作用，熱場的作用也會影響其發(fā)展特征。因此，在聚合物絕緣材料的工作溫度下進行實驗，能夠更好的反應聚合物材料的耐電樹枝化性能，為理論研究和工程應用提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對目前聚合物中電樹枝化現(xiàn)象的實驗裝置不足之處，提供一種具有升溫、控溫功能的電樹枝化實驗實時觀測裝置。本裝置具有模擬聚合物絕緣材料在工作過程中的熱場和電場等絕緣老化的應力條件，以達到更真實的絕緣材料的耐電樹枝老化性能。一定溫度條件下電樹枝實驗過程中的實時監(jiān)測和圖像采集與分析，可以為探究聚合物及其復合物絕緣中電樹枝化發(fā)展機理提供實驗數(shù)據(jù)。

本實用新型所述是一種具有升溫和控溫功能的聚合物中電樹枝化實時觀測裝置，包括實驗變壓器，調(diào)壓器，電樹枝引發(fā)電極，地電極，實驗艙，加溫裝置，溫度傳感器，溫控器，保溫裝置，面光源，長焦放大鏡頭，數(shù)字顯微攝像機，XYZ直線導軌，計算機等。

實驗艙采用耐油、耐高溫、高透明度的材料制成，包括矩形實驗艙和用于保溫和固定電樹枝引發(fā)電極和溫度傳感器的帶孔上蓋。實驗艙底部固定有接地板電極，實驗艙內(nèi)注入耐高溫、高透明絕緣油。實驗試樣針尖一端與電樹枝引發(fā)電極相連，板電極一端與地電極相連，實驗試樣整體位于實驗艙的絕緣油內(nèi)。

加熱裝置置于實驗艙的外部，在實驗艙的底部和前后兩側(cè)實現(xiàn)均勻加熱。溫度傳感器采用高導熱、耐溫、耐油材質(zhì)封裝，位于距離實驗試樣5mm到50mm處的實驗艙絕緣油中。溫度傳感器誤差小于0.01℃，作為溫控儀的輸入端實現(xiàn)實驗溫度的實時采集與反饋。反饋式精密溫控器可以實時顯示實驗試樣的實驗溫度和設定溫度，具有加溫和保溫功能，控溫范圍為室溫至250℃，可以實現(xiàn)室溫至180℃的電樹枝化實驗條件。

保溫裝置采用耐高溫的保溫材料，位于實驗艙外的左右兩側(cè)，兩側(cè)保溫材料的相對位置含有觀測孔用于實驗試樣電樹枝圖像的實時采集。保溫裝置減少實驗艙內(nèi)的溫度散失，顯著降低光源與鏡頭的工作環(huán)境溫度。在觀測孔與面光源之間、透光孔與長焦放大鏡頭之間設有風冷裝置，但實驗溫度高于100℃時，啟動風冷裝置以確保面光源和長焦放大鏡頭的安全工作溫度。

面光源和連接數(shù)字顯微攝像機的長焦放大鏡頭位于實驗艙外保溫裝置兩側(cè)，與保溫裝置觀測孔和聚合物實驗試樣位于同一軸線位置。面光源提供的近紅外平行光具有較大的穿透性，改善鏡頭的過度曝光現(xiàn)象。長焦放大鏡頭的工作距離為65mm至300mm，可以滿足高壓高溫實驗的工作環(huán)境，且具有1到50倍放大倍數(shù)，0.23μm到7.9μm觀測景深和0.96μm分辨率，可以實現(xiàn)電樹枝圖像的清晰采集。近紅外平行光透過保溫裝置觀測孔、實驗艙、絕緣油和實驗試樣進入長焦放大鏡頭，長焦放大鏡頭收集的光信號通過數(shù)字顯微攝像機被計算機實時顯示和采集，實現(xiàn)對聚合物中電樹枝的發(fā)展情況的實時監(jiān)測。對于固定放大倍數(shù)的電樹枝圖像，可以同時記錄電樹枝的長度，寬度數(shù)據(jù)，輸出的電樹枝圖像含有標準比例尺、實驗時間，便于對聚合物及其復合物中的電樹枝化現(xiàn)象進一步分析。

本實用新型裝置具有以下的技術效果

實現(xiàn)了在室溫到180℃范圍內(nèi)實驗溫度精確控制，模擬不同溫度等級和運行環(huán)境下聚合物及其復合物絕緣材料的工作溫度，實現(xiàn)對聚合物絕緣材料在高溫工作狀態(tài)中電樹枝化特性研究。