[發明專利]一種基于復合電場的超導絕緣材料老化評估方法

在審

• 申請號: 201810079820.2
• 申請日: 2018-01-27
• 公開（公告）號: CN110095699A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 杜伯學;田猛;蘇金剛;韓濤;李進;朱樂為
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種基于復合電場的超導絕緣材料老化評估方法，采用累積損傷的方法對高溫超導直流電纜用絕緣材料絕緣狀態進行有效評估，主要步驟有：首先制備基于針?板電極的環氧樹脂測試試樣；其次使用低溫環境下電樹枝實驗系統裝置進行實驗；再次在電樹枝觀測裝置下觀察試樣電樹枝老化情況；然后采用Matlab語言進行計算。本發明實現了復合電場下的超導絕緣材料老化評估，能夠解決隨著電網傳輸容量的不斷增大，電壓等級的不斷提高以及外界環境的復雜化帶來的絕緣材料的電樹枝老化問題，有效保障電力系統的安全穩定運行。

技術領域

本發明屬于高壓設備領域，特別涉及一種基于復合電場的超導絕緣材料老化評估方法。

背景技術

隨著電力工業產業的迅猛發展和電網規模的擴大，對電力傳輸要求也越來越高，超導電纜成為了今后發展的熱門方向。高溫超導(HTS)電纜作為下一代電力傳輸介質，因其幾乎無電阻的特性，可以實現大容量、低損耗的傳輸，且結構緊湊鋪設方便，從而在國內外輸電系統中得到廣泛應用。在實際應用中，環氧樹脂絕緣材料以其優秀的電性能和物理化學性能而廣泛應用于高溫超導電纜的附件中，其性能的好壞與輸電線路的安全運行與否有直接關系。電樹枝老化和擊穿是環氧樹脂絕緣材料絕緣損壞的重要原因。由于電纜的工作環境復雜，環氧樹脂需要承受低溫、脈沖電壓以及直流電壓等多方面的考驗。研究表明，在均勻電場中，固體絕緣介質的擊穿電壓較高；而在不均勻電場中，其擊穿電壓往往較低。對于同一固體絕緣介質，在不同的電壓頻率作用下，其放電次數與電壓頻率成正比。也就是說，絕緣材料的電老化壽命一般與頻率成反比，當頻率足夠高至引起熱擊穿則屬于另一種情況。此外，不同材料的壽命—場強曲線是交錯的?？傊?，隨著電網傳輸容量的不斷增大，電壓等級的不斷提高，外界環境的更加復雜化，絕緣材料的電樹枝老化問題愈顯嚴重。而其最終導致的絕緣擊穿則嚴重危險了電力系統的安全穩定運行。

對于高溫超導直流電纜的運行過程，本身就處于一定幅值的直流電壓下，但由于雷擊、換流失敗、操作過電壓等原因引入的脈沖電壓，會對工作環境產生不利的影響，容易造成電纜絕緣的電樹枝老化和擊穿，嚴重威脅了電纜絕緣的安全性和使用壽命。因此，研究直流疊加脈沖復合場條件下澆注式絕緣材料老化狀態評估方法具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種基于復合電場的超導絕緣材料老化評估方法，采用在電樹枝觀測裝置和低溫環境下直流疊加脈沖電壓實驗裝置，使用累積損傷的方法對高溫超導直流電纜用絕緣材料老化程度進行有效評估的方法。

本發明為所要解決的技術問題提供的技術方案是：一種基于復合電場的超導絕緣材料老化評估方法，采用累積損傷的方法對高溫超導直流電纜用絕緣材料絕緣狀態進行有效評估，具體包括如下步驟：

1)制備基于針-板電極的環氧樹脂測試試樣:試樣制備采用針-板電極系統，針電極接高電壓，板電極接地，試樣放在平板電極上；試樣被固定在兩片透明玻璃片之間；

(1)將環氧樹脂和聚酰胺按照3:1的質量配比倒入燒杯中混合，然后使用磁力攪拌器均勻攪拌混合物20min，使其混合均勻，得到混合均勻后的環氧樹脂混合液體；

(2)將步驟(1)中混合均勻后的環氧樹脂混合液體放入真空箱中抽真空兩個小時，以充分去除其中的水分和空氣，得到干燥的環氧樹脂混合液體；

(3)從真空箱內取出，然后將步驟(2)中干燥的環氧樹脂混合液體用玻璃棒引流緩慢倒入提前準備好的模具中；

(4)在室溫下靜置固化48小時，再于60℃烘烤箱烘烤8小時，取出自然降溫至室溫；

(5)在試樣底部貼上厚度為銅箔電極；

2)使用低溫環境下電樹枝實驗系統裝置進行實驗：

(1)放置環氧樹脂試樣：先檢查低溫環境下電樹枝實驗系統裝置正常后，開始連接試樣針電極和低溫環境下電樹枝實驗系統裝置高壓端；