[發明專利]一種模擬實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010097558.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111276027A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 段成;呂亮;鄭建康;趙學風;蒲路;林濤;蘇小婷;饒子麒;汲勝昌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網陜西省電力公司西安供電公司;國網陜西省電力公司電力科學研究院;國網陜西省電力公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種模擬實驗裝置，其特征在于，包括單相工頻實驗變壓器(3)，單相工頻實驗變壓器(3)的一次側分兩路，一路通過空氣保護開關(2)接入工頻市電(1)，另一路和實驗箱(6)連接，單相工頻實驗變壓器(3)的二次側一端連接輸出雙觸開關(4)，輸出雙觸開關(4)分兩路，一路經整流裝置(5)和電壓表(9)與實驗箱(6)連接，另一路與電壓表(9)和實驗箱(6)連接，單相工頻實驗變壓器(3)二次側的另一端依次經保護電阻(7)和電流表(8)后分別與電壓表(9)和實驗箱(6)連接；工頻市電同時為實驗箱(6)供電；實驗箱(6)的可控溫度為室溫～600℃，用于為待測樣品提供一個恒溫、氣氛恒定的實驗環境。

2.根據權利要求1所述的模擬實驗裝置，其特征在于，實驗箱(6)包括實驗箱體(12)，實驗箱體(12)包括熱輻射殼(20)，熱輻射殼(20)設置在實驗箱體(12)的內壁上，實驗箱體(12)通過連接裝置(13)與實驗箱門(14)連接，實驗箱體(12)上設置有溫控開關(52)、調壓開關(53)和真空泵開關(54)，以及溫度顯示(47)、電壓顯示(48)、電流顯示(49)、壓強顯示(50)和氧濃度顯示(51)，熱輻射殼(20)上分層布置有電熱絲(22)，實驗箱體(12)內部一側設置有溫度傳感器(18)和壓強傳感器(19)，另一側設置有電源接口(55)和通信接口(56)，并通過管道連接真空泵(45)，實驗箱體(12)的頂部設置有高壓套管(10)和出氣孔(25)，底部設置有低壓套管(11)和進氣孔(37)，實驗箱體(12)的底部設置有電子天平(23)，電子天平(23)經通信接口(55)連接電腦，電子天平(23)上設置有樣品托盤(24)。

3.根據權利要求2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，溫控開關(52)與電熱絲(22)連接，溫度傳感器(18)與溫度顯示屏(46)連接，壓強傳感器(19)與壓強顯示屏(49)連接；調壓開關(53)連接單相工頻實驗變壓器(3)；真空泵開關(54)與真空泵(44)連接。

4.根據權利要求2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，進氣孔(37)通過進氣管道(38)分別連接氮氣瓶(43)和氧氣瓶(44)，進氣管道(38)上設置有空氣進氣球閥(39)，進氣管道(38)與氮氣瓶(43)的連接管道上設置有氮氣進氣球閥(40)和減壓閥(42)，進氣管道(38)與氧氣瓶(44)的連接管道上設置有氧氣進氣球閥(41)和減壓閥(42)。

5.根據權利要求2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，出氣孔(25)上設置有集煙罩(26)，集煙罩(26)通過排氣管道(27)分別與氣體采樣管(31)和尾氣處理裝置(34)連接，排氣管道(27)上依次設置有出氣球閥(28)和導流片(29)，導流片(29)與尾氣處理裝置(34)之間的排氣管道(27)上依次設置有取樣探頭(30)、第二個導流片(29)和排風機(33)，尾氣處理裝置(34)的另一端設置有排氣管道，取樣探頭(30)通過氣體采樣管(31)與氧氣和二氧化碳氣體分析儀(32)連接。

6.根據權利要求2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，實驗箱門(14)上設置有觀察窗(15)，觀察窗(15)為耐高溫防爆玻璃，包括內層和外層，內外兩層之間為真空。

7.根據權利要求2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，實驗箱門(14)上設置有攝像頭(17)和陣列排布的LED燈(16)，攝像頭(17)經通信接口(55)與電腦連接。

8.根據權利要求1所述的模擬實驗裝置，其特征在于，實驗箱體(12)包括內層和外層，內層和外層之間設置有防火隔熱棉。

9.一種采用權利要求1所述模擬實驗裝置的實驗方法，其特征在于，針對絕緣材料特定溫度下的擊穿試驗，包括以下步驟：

S101、將待測絕緣材料放置在下電極的上表面，向下調節上電極直至壓緊待測絕緣材料，并用緊固螺母將上電極鎖緊；

S102、打開實驗箱門，將電極裝置放置在實驗箱體底部的樣品托盤上，上電極的一端經上電極接線柱與高壓電源連接，下電極的一端經下電極接線柱與接地線相連；

S103、打開溫控開關，設置到所需溫度值；

S104、待溫度顯示屏顯示溫度達到預設溫度，升高電壓直至待測絕緣材料擊穿，記錄擊穿電壓值；

針對材料進行特定氣氛及溫度條件下的熱解、燃燒試驗，包括以下步驟：

S201、打開溫控開關，設置到所需溫度值，待溫度顯示屏顯示溫度達到預設溫度時，用防火隔熱棉塞住高壓套管和低壓套管，關閉空氣進氣球閥和出氣球閥；

S202、將待測材料放置在實驗箱體底部的樣品托盤上，打開LED燈，攝像頭；通過調節氮氣進氣球閥和氧氣進氣球閥來調節實驗箱體內的氧氣濃度，打開真空泵開關調節實驗箱體內的壓強；

S203、電子天平將材料熱解或燃燒過程中的質量數據實時傳輸到電腦保存，分析材料的熱解或燃燒時的質量損失速率、熱釋放速率、熱釋放總量、燃燒增長速率指數，通過攝像頭將材料熱解或燃燒情況記錄并保存；

針對材料進行特定溫度條件下的熱解、燃燒試驗，包括以下步驟：

S301、打開溫控開關，設置到所需溫度值，待溫度顯示屏顯示溫度達到預設溫度，用防火隔熱棉塞住高壓套管和低壓套管，開啟空氣進氣球閥、出氣球閥、排風機、尾氣處理裝置和氣體分析儀，關閉氮氣進氣球閥和氧氣進氣球閥；

S302、將待測材料放置在實驗箱體底部的樣品托盤上，打開LED燈，攝像頭；

S303、電子天平將材料熱解或燃燒過程中的質量數據實時傳輸到電腦保存，分析材料的熱解或燃燒時的質量損失速率、熱釋放速率、燃燒增長速率指數，攝像頭將材料熱解或燃燒情況記錄并保存，氣體分析儀對CO和CO₂產煙速率、產煙總量進行分析。