[發明專利]一種用于液體環境高壓試驗的電極加熱裝置

有效

• 申請號: 201811146925.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109254075B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 查文瀚;邱清泉;宋乃浩;滕玉平;靖立偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N27/92
• 分類號: G01N27/92;G01N1/44
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種用于液體環境高壓試驗的電極加熱裝置，由加熱電極(1)、高壓球電極(2)、電極支架(3)、高壓側均壓球(4)、接地側均壓球(5)、高壓連接桿(6)，高壓引線(7)，接地引線(8)及直流穩壓電源(9)構成。加熱電極(1)通過正極引線(10)和負極引線(11)連接至直流穩壓電源(9)，通過改變直流穩壓電源(9)輸出功率，改變加熱電極(1)的發熱功率，以此模擬電力系統發生短路故障情況下短路電流的熱效應。測量高壓球電極(2)與加熱電極(1)之間的擊穿電壓，對擊穿電壓數據進行相關數學處理，可以作為高壓電力設備短路故障時絕緣距離設計的理論依據，對完善液體擊穿理論提供試驗基礎。

技術領域

本發明涉及一種在液體環境下進行高壓試驗的電極加熱裝置。

背景技術

由于液體具有擊穿場強高、自行恢復性好等特點，所以液體在許多高壓電力設備中作為絕緣介質使用。但是由于液體介質本身復雜的物理化學性質，在高電壓下液體的擊穿模型與擊穿機理尚不成熟。目前關于液體擊穿理論較為主流的為液體絕緣的氣泡擊穿理論，液體中由于發熱等種種原因產生氣泡后，氣體電離并堆積成“氣體小橋”而使液體介質發生擊穿。

工作在液體環境中的高壓電力設備在電力系統發生短路故障的情況下，短路電流急劇增大，由于短路電流的熱效應在高壓電力設備表面產生大量熱量，熱量傳遞給液體后，使液體沸騰從而產生氣泡，產生的氣泡對原有的絕緣結構會產生較大影響，大大降低液體的絕緣強度，主要原因是氣體本身絕緣擊穿強度較低，而氣泡中的電場強度較高，所以容易發生電離和極化，發生局部放電現象。當氣泡達到某一臨界長度甚至貫穿整個電極間隙時，會發生擊穿現象。所以設計絕緣時應當考慮這些影響因素。

目前，電極加熱裝置已應用于多個領域。2008年，美國專利US200812165053提出了一種用于微流體裝置中的控溫電極裝置，通過改變脈寬調制(PWM)的占空比來調節施加到控溫電極的功率。2017年，國外專利KR20160032762提出了一種用于電鍋爐的控溫電極，用以加熱水，并且由電弧放電產生的離子水可以起到美容皮膚的效果。2016年，中國專利CN201620742359.0公開了一種射頻控溫熱凝器使用的體表手術電極，該體表手術電極在使用上不需要CT指導，不需要無菌環境。2017年，中國專利CN201711024963.5公開了一種電極溫度可控的熱化學電池試驗臺及其方法，為熱電化學電池在多種溫度條件下的輸出特性測試提供了解決方案。由于用于液體環境中進行高壓試驗的控溫電極裝置需要良好的高電壓絕緣措施，還需考慮邊緣效應與表面粗糙度帶來的局部電場強度過高所帶來的絕緣問題，并且在液體環境與高電壓作用下，設備應具有相應的可靠性與穩定性，所以上述加熱電極裝置均無法用于液體環境中進行的高壓試驗。

發明內容

本發明的目的是針對現有的電極加熱裝置不適用于高壓試驗的缺點，提出一種用于液體環境高壓試驗的電極加熱裝置。本發明通過改變直流穩壓電源的輸出功率控制加熱管或加熱帶的發熱功率，從而改變加熱電極的發熱功率，以此模擬電力系統發生短路故障情況下短路電流的熱效應。測量高壓球電極與加熱電極之間的擊穿電壓，對擊穿電壓數據進行相關數學處理，可以作為高壓電力設備絕緣距離設計的理論依據，對完善液體擊穿理論提供試驗基礎。

本發明采用以下技術方案：

所述的電極加熱裝置由加熱電極、高壓球電極、電極支架、高壓側均壓球、接地側均壓球、高壓連接桿，高壓引線，接地引線，以及直流穩壓電源構成。加熱電極上開有多個加熱管孔，每個加熱管孔中插入一根加熱管。每根加熱管的一端引出正極引線和負極引線。分別插入多個加熱管孔中的多個加熱管并聯，并聯后的加熱管的正極引線并聯后接入直流穩壓電源的正極引線輸出端口，負極引線并聯后接入直流穩壓電源的負極引線輸出端口。