[發(fā)明專利]大溫度梯度及極端低溫下絕緣材料電性能實(shí)驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110253395.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113092952A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢云琪;遲佳愷;申彥陽;袁瑞宜;陳媛媛;鄭靖泉
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/16;G01R27/02
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王雨晴

本發(fā)明屬于電氣性能試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及低溫絕緣材料的電氣性能試驗(yàn)裝置和方法，尤其是一種大溫度梯度及極端低溫環(huán)境下絕緣材料電氣性能實(shí)驗(yàn)裝置及方法。包括底部支架，所述底部支架上方由外至內(nèi)分別安裝有桶狀真空罩，一級冷屏和樣品腔，該底部支架內(nèi)還分別安裝有真空抽取組件，真空高壓接插件，制冷組件和低溫組件，所述真空抽取組件，制冷組件和低溫組件均和樣品腔導(dǎo)通，真空高壓接插件和樣品腔內(nèi)安裝的電極導(dǎo)通；所述桶狀真空罩用于將樣品腔和外部環(huán)境氣密隔離，一級冷屏用于將樣品腔內(nèi)控制在低溫環(huán)境減緩?fù)獠繜崃肯騼?nèi)擴(kuò)散，樣品腔內(nèi)用于放置被測樣品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣性能試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及低溫絕緣材料的電氣性能試驗(yàn)裝置和方法，尤其是一種大溫度梯度及極端低溫環(huán)境下絕緣材料電氣性能實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著高溫超導(dǎo)材料逐步成熟、運(yùn)行成本下降，高溫超導(dǎo)技術(shù)逐步應(yīng)用于超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)能源管道等電力能源領(lǐng)域的項(xiàng)目中。但是電力裝備所不可或缺的絕緣材料在高溫超導(dǎo)裝備中多工作于液氮溫度環(huán)境下，其終端部位的絕緣材料工作于液氮溫度至常溫的大溫度梯度場與高電場耦合作用的惡劣運(yùn)行環(huán)境下，內(nèi)部熱應(yīng)力和電應(yīng)力集中程度高，易引起絕緣過早失效。突破高溫超導(dǎo)電力裝備低溫絕緣關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)，對推動高溫超導(dǎo)技術(shù)在電力裝備領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展具有重要意義。

環(huán)氧樹脂常被用于高溫超導(dǎo)電力裝備電流引線絕緣及支撐絕緣，但由于環(huán)氧樹脂的電導(dǎo)率相比于其介電常數(shù)隨溫度變化的趨勢較大，與均一溫度場相比絕緣體在大溫度梯度場下的電場畸變更加嚴(yán)重，加之環(huán)氧樹脂與電流引線導(dǎo)體熱膨脹系數(shù)差異、制備工藝等引起的裂紋及內(nèi)部氣隙等缺陷，在高電場下易誘發(fā)局部放電，導(dǎo)致絕緣擊穿，使得絕緣可靠性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，嚴(yán)重制約著高溫超導(dǎo)技術(shù)在電力裝備這一重要能源領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用。因此研究大溫度梯度及極端低溫下高溫超導(dǎo)電力裝備絕緣材料的局部放電發(fā)展演變過程及擊穿機(jī)理并探索有效的低溫絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對提高高溫超導(dǎo)技術(shù)在電力裝備中應(yīng)用的可靠性與推廣具有重要的意義。目前對工作于大溫度梯度場及極端低溫環(huán)境下的高溫超導(dǎo)絕緣材料的擊穿機(jī)理及抑制方法研究較少，存在以下科學(xué)問題亟待解決：

(1)大溫度梯度及極端低溫對絕緣材料局部放電起始及發(fā)展演變的規(guī)律尚不清楚；

(2)大溫度梯度及極端低溫對絕緣擊穿的影響機(jī)理尚不明確。

為了能夠更加深入研究大溫度梯度及極端低溫下絕緣材料局部放電起始、發(fā)展演變直至絕緣擊穿過程，闡明大溫度梯度及極端低溫對局部放電發(fā)展演變及絕緣擊穿的影響機(jī)理，優(yōu)化低溫絕緣設(shè)計(jì)，提高大溫度梯度及極端低溫下高溫超導(dǎo)電力裝備低溫絕緣可靠性，十分有必要進(jìn)行高溫超導(dǎo)電力裝備低溫絕緣性能實(shí)驗(yàn)裝置及方法研究。

但目前國內(nèi)外現(xiàn)有的低溫絕緣材料試驗(yàn)裝置均只考慮均一溫度場的作用，無法對現(xiàn)有實(shí)際工況下處于大溫度梯度場作用下絕緣材料的局部放電、擊穿規(guī)律與機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)分析。

經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)相同或相近似的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種大溫度梯度及極端低溫環(huán)境下絕緣材料電氣性能實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

大溫度梯度及極端低溫下絕緣材料電性能試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括底部支架，所述底部支架上方由外至內(nèi)分別安裝有桶狀真空罩，一級冷屏和樣品腔，該底部支架內(nèi)還分別安裝有真空抽取組件，真空高壓接插件，制冷組件和低溫組件，所述真空抽取組件，制冷組件和低溫組件均和樣品腔導(dǎo)通，真空高壓接插件和樣品腔內(nèi)安裝的電極導(dǎo)通；所述桶狀真空罩用于將樣品腔和外部環(huán)境氣密隔離，一級冷屏用于將樣品腔內(nèi)控制在低溫環(huán)境減緩?fù)獠繜崃肯騼?nèi)擴(kuò)散，樣品腔內(nèi)用于放置被測樣品；所述真空抽取組件用于將樣品腔內(nèi)抽吸至近真空狀態(tài)，制冷組件用于對樣品腔內(nèi)制冷和控溫，低溫組件用于輔助制冷組件對樣品腔內(nèi)進(jìn)行低溫制冷，真空高壓接插件用于將外部的高壓電源發(fā)生器連接至樣品腔內(nèi)安裝的電極上，以向被測樣品施加電壓。