[發(fā)明專利]一種基于復(fù)合電場的超導(dǎo)絕緣材料老化評估裝置

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• 申請日: 2018-01-27
• 公開（公告）號: CN110095700A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜伯學(xué);田猛;蘇金剛;韓濤;李進(jìn);朱樂為
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開一種基于復(fù)合電場的超導(dǎo)絕緣材料老化評估裝置，主要由實(shí)驗(yàn)裝置、電樹枝觀測裝置、直流疊加脈沖電壓裝置和終端構(gòu)成，所述終端內(nèi)設(shè)置有Matlab語言數(shù)據(jù)分析平臺，所述電樹枝觀察裝置觀測記錄所述實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)試樣變化數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至終端，所述終端內(nèi)Matlab語言數(shù)據(jù)分析平臺進(jìn)行分析評估。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了復(fù)合電場下的超導(dǎo)絕緣材料老化評估，能夠解決隨著電網(wǎng)傳輸容量的不斷增大，電壓等級的不斷提高以及外界環(huán)境的復(fù)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(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種基于復(fù)合電場的超導(dǎo)絕緣材料老化評估裝置。

背景技術(shù)

隨著電力工業(yè)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，對電力傳輸要求也越來越高，超導(dǎo)電纜成為了今后發(fā)展的熱門方向。高溫超導(dǎo)(HTS)電纜作為下一代電力傳輸介質(zhì)，因其幾乎無電阻的特性，可以實(shí)現(xiàn)大容量、低損耗的傳輸，且結(jié)構(gòu)緊湊鋪設(shè)方便，從而在國內(nèi)外輸電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，環(huán)氧樹脂絕緣材料以其優(yōu)秀的電性能和物理化學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于高溫超導(dǎo)電纜的附件中，其性能的好壞與輸電線路的安全運(yùn)行與否有直接關(guān)系。電樹枝老化和擊穿是環(huán)氧樹脂絕緣材料絕緣損壞的重要原因。由于電纜的工作環(huán)境復(fù)雜，環(huán)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(yàn)。研究表明，在均勻電場中，固體絕緣介質(zhì)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(zhì)，在不同的電壓頻率作用下，其放電次數(shù)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(dāng)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(qiáng)曲線是交錯的。總之，隨著電網(wǎng)傳輸容量的不斷增大，電壓等級的不斷提高，外界環(huán)境的更加復(fù)雜化，絕緣材料的電樹枝老化問題愈顯嚴(yán)重。而其最終導(dǎo)致的絕緣擊穿則嚴(yán)重危險了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

對于高溫超導(dǎo)直流電纜的運(yùn)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(huán)境產(chǎn)生不利的影響，容易造成電纜絕緣的電樹枝老化和擊穿，嚴(yán)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(fù)合場條件下澆注式絕緣材料老化狀態(tài)評估方法具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于復(fù)合電場的超導(dǎo)絕緣材料老化評估裝置，提供電樹枝觀測裝置和低溫環(huán)境下直流疊加脈沖電壓實(shí)驗(yàn)裝置，從而能夠使用累積損傷的方法對高溫超導(dǎo)直流電纜用絕緣材料老化程度進(jìn)行有效評估。

本發(fā)明為所要解決的技術(shù)問題提供的技術(shù)方案是：一種基于復(fù)合電場的超導(dǎo)絕緣材料老化評估裝置，主要由實(shí)驗(yàn)裝置、電樹枝觀測裝置、直流疊加脈沖電壓裝置和終端構(gòu)成，所述終端內(nèi)設(shè)置有Matlab語言數(shù)據(jù)分析平臺，所述電樹枝觀察裝置觀測記錄所述實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)試樣變化數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至終端，所述終端內(nèi)Matlab語言數(shù)據(jù)分析平臺進(jìn)行分析評估；

所述實(shí)驗(yàn)裝置用以制造低溫環(huán)境，包括恒溫箱、溫度傳感器、溫度控制器和液氮儲存器；所述液氮儲存器以管道和閥門連接所述恒溫箱，所述恒溫箱頂部設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器以信號線連接所述溫度控制器，所述溫度控制器控制所述液氮儲存器出口管線上的閥門開度；

所述電樹枝觀測裝置主要由光學(xué)顯微鏡、CCD數(shù)碼攝像頭、冷光源構(gòu)成；所述CCD數(shù)碼攝像頭與所述終端相連，通過視頻軟件觀測試樣內(nèi)部電樹枝的是否產(chǎn)生；

所述冷光源裝置用以清晰的觀測環(huán)氧樹脂試樣內(nèi)部情形；

所述直流疊加脈沖電壓裝置由一個電壓復(fù)合單元構(gòu)成，包括高壓直流電源與脈沖電壓發(fā)生器；

所述Matlab語言數(shù)據(jù)分析平臺是運(yùn)行于所述終端上的軟件分析平臺，采用Matlab語言進(jìn)行計算，分析損傷區(qū)域占整個圖片像素的數(shù)量來描述聚合物的破壞程度。

所述針-板電極系統(tǒng)采用環(huán)氧樹脂試樣模具制備電樹枝試樣。