一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例公開了一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，包括：試驗電源，與所述試驗電源并聯(lián)的分壓器，與所述試驗電源串聯(lián)連接的絕緣測試密封腔體以及與所述分壓器串聯(lián)連接的檢測裝置，其中，所述絕緣測試密封腔包括高壓電極、絕緣層以及相匹配的密封腔體和蓋板，所述蓋板密封蓋合于所述密封腔體上，所述高壓電極的第一端設(shè)置在所述絕緣測試密封腔體內(nèi)、與試品系統(tǒng)電連接，第二端延伸出所述蓋板外、并與所述試驗電源電連接，所述絕緣層包覆在所述高壓電極外，所述密封腔體外設(shè)置有隔熱層。通過對固體電介質(zhì)在液氮中不同壓力的電氣性能進(jìn)行檢測，為尋找適用于液氮中的絕緣材料并掌握其在液氮中的絕緣性能提供了硬件基礎(chǔ)。
【專利說明】
一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及高電壓絕緣和超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測試低溫絕緣材料在不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]自高溫超導(dǎo)材料問世以來，超導(dǎo)電力設(shè)備的研制水平得到了極大的提高，低溫環(huán)境下絕緣材料的電氣性能已被廣泛關(guān)注，尋找適用于液氮環(huán)境的低溫絕緣材料并測試其在液氮中的電氣性能成為超導(dǎo)電力裝置研制過程中的一項重要工作。
[0003]對適用于低溫環(huán)境的絕緣材料的性能要求遠(yuǎn)比常溫環(huán)境使用的絕緣材料高，因為低溫環(huán)境會嚴(yán)重影響絕緣材料的機(jī)械性能，進(jìn)而影響其電氣性能，使得大量常溫環(huán)境中性能優(yōu)良的絕緣材料因為機(jī)械性能變差而在低溫環(huán)境中無法使用。經(jīng)過大量的試驗研究，適用于低溫環(huán)境的絕緣薄膜材料主要有聚丙烯層壓紙、聚芳酰胺纖維紙、纖維素紙、雙取向聚丙烯層壓紙、高密度聚乙烯合成紙、聚酰亞胺薄膜、聚丙烯薄膜等。適用于低溫環(huán)境的塊狀絕緣材料主要有環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和玻璃纖維增強(qiáng)塑料等。
[0004]研究適用于液氮環(huán)境的絕緣材料的電氣性能，首先需要設(shè)計液氮環(huán)境中絕緣測試的平臺。液氮介質(zhì)一般儲存于杜瓦容器中，如果選用杜瓦來提供液氮環(huán)境，由于成本較高，滿足高壓試驗對絕緣的要求一些絕緣部件的設(shè)計較為復(fù)雜，重量大，試驗難以操作，工作量大，會使得試驗難以順利進(jìn)行。如果使用泡沫容器，測試結(jié)果只能在常壓下進(jìn)行。而低溫絕緣材料的工作于數(shù)倍大氣壓的環(huán)境下，因而，需要設(shè)計一種便于操作，且結(jié)構(gòu)相對簡單的液氮中不同壓力下的絕緣測試平臺。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型實施例中提供了一種測試低溫絕緣材料在不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，以解決現(xiàn)有技術(shù)中液氮環(huán)境下無法順利進(jìn)行不同壓力下測試絕緣材料電氣參數(shù)的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007]本實用新型實施例提供了一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，包括:試驗電源，與試驗電源并聯(lián)連接的分壓器，與所述試驗電源串聯(lián)連接的絕緣測試密封腔體以及與所述分壓器串聯(lián)連接的檢測裝置，其中
[0008]所述絕緣測試密封腔體包括高壓電極、絕緣層以及相匹配的密封腔體和蓋板，所述蓋板密封蓋合于所述密封腔體上，所述高壓電極的第一端設(shè)置在所述絕緣測試密封腔體內(nèi)、與試品系統(tǒng)電連接，第二端延伸出所述蓋板外、并與所述試驗電源電連接，所述絕緣層包覆在所述高壓電極外，所述密封腔體外設(shè)置有隔熱層。
[0009]優(yōu)選地，所述試驗平臺還包括用于檢測所述絕緣測試密封腔體內(nèi)壓力的壓力傳感器和限定所述絕緣測試密封腔體內(nèi)壓力的安全閥。
[0010]優(yōu)選地，所述安全閥閥值氣壓為0.6MPa。
[0011]優(yōu)選地，所述絕緣測試密封腔體包括不銹鋼密封腔體。
[0012]優(yōu)選地，所述蓋板和密封腔體通過均勻分布的螺栓固定密封。
[0013]優(yōu)選地，所述螺栓上設(shè)置有密封膠圈。
[0014]優(yōu)選地，所述絕緣層包括聚四氟乙烯絕緣層。
[0015]優(yōu)選地，所述密封腔體內(nèi)充有液氮，所述液氮液面低于所述高壓電極的第二端端面。
[0016]優(yōu)選地，所述蓋板上設(shè)置有進(jìn)氣抽氣口、用于接通壓力檢測裝置的第一接口和用于接通安全閥的第二接口。
[0017]優(yōu)選地，所述檢測裝置包括局放、介損性能檢測裝置和信號測量裝置。
[0018]由以上技術(shù)方案可見，本實用新型實施例提供的一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，包括:試驗電源，與試驗電源并聯(lián)連接的分壓器，與所述試驗電源串聯(lián)連接的絕緣測試密封腔體以及與所述分壓器串聯(lián)連接的檢測裝置，其中，所述絕緣測試密封腔體包括高壓電極、絕緣層以及相匹配的密封腔體和蓋板，所述蓋板密封蓋合于所述密封腔體上，所述高壓電極的第一端設(shè)置在所述絕緣測試密封腔體內(nèi)、與試品系統(tǒng)電連接，第二端延伸出所述蓋板外、并與所述試驗電源電連接，所述絕緣層包覆在所述高壓電極夕卜，所述密封腔體外設(shè)置有隔熱層。
[0019]利用本實用新型的試驗平臺，可對固體電介質(zhì)在液氮中不同壓力的電氣性能進(jìn)行檢測，為尋找適用于液氮中的絕緣材料并掌握其在液氮中的絕緣性能提供了硬件基礎(chǔ)。利用本實用新型的試驗平臺，解決了以往使用杜瓦來提供液氮壓力環(huán)境時，部件重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難度高等難題;本實用新型的試驗平臺采用一種新型的絕緣測試密封腔，在保證性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，大大減小了整個裝置的重量，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計，使試驗可以便捷地進(jìn)行。利用本實用新型的試驗平臺，解決了泡沫容器無法提供壓力環(huán)境的難題。本實用新型的試驗平臺采用的絕緣測試密封腔，有不銹鋼部件構(gòu)成，經(jīng)過密封設(shè)計，可以提供0.7MPa的壓力環(huán)境。本實用新型提出的測試絕緣材料在液氮環(huán)境中不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺可以大量減少液氮環(huán)境與常溫環(huán)境的熱交換，降低液氮環(huán)境內(nèi)氣泡的發(fā)生率，并保證能夠耐受一定的電壓等級，結(jié)構(gòu)輕便，易于操作。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型實施例提供的一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型實施例提供的一種絕緣測試密封腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1-圖2，符號表示:
[0024]1-試驗電源，2-分壓器，3-檢測裝置，4-絕緣測試密封腔體，5-高壓電極，6-絕緣層，7-進(jìn)氣抽氣口，8-第一接口，9-第二接口，I O-螺栓，11密封膠圈，12-密封腔體，13-隔熱層，14_液氣，15_試品系統(tǒng)，16_蓋板。
【具體實施方式】
[0025]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0026]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]參見圖1，圖1為本實用新型實施例提供的一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；本實用新型實施例提供了一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，包括:試驗電源1，與試驗電源I并聯(lián)連接的分壓器2，與所述試驗電源I串聯(lián)連接的絕緣測試密封腔體4以及與所述分壓器2串聯(lián)連接的檢測裝置3。
[0028]本實用新型中的試驗電源I可以分別提供工頻電壓、直流電壓和標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓。400kV沖擊電壓發(fā)生器可以提供波前時間和半波峰值時間分別為1.2ys和50ys(誤差分別在30%和20%以內(nèi))的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波，可以提供正極性和負(fù)極性兩種電壓波形。工頻電源采用工頻無局部放電試驗變壓器(包括試驗變壓器、工頻保護(hù)電阻、電源濾波器、柱式調(diào)壓器和工頻控制臺)，可為試品提供最高達(dá)200kV的工頻高電壓。直流電源采用額定試驗電壓400kV的直流電流電源設(shè)備。
[0029]本實用新型中的分壓器2與所述試驗電源I相配套，用于測量電壓信號的裝置。沖擊電源配套分壓器2為BHT400kV弱阻尼電容式分壓器，變比為420:1，工頻電源配套1000:1的電容式分壓器，直流電源配套1000:1的電阻式分壓器。
[0030]與所述分壓器2串聯(lián)連接的檢測裝置3包括局放、介損和介電常數(shù)等性能檢測裝置和信號測量裝置，由局放測量設(shè)備、介損儀和介電常數(shù)測量儀組成，用于測試絕緣材料在液氮14中不同壓力下的局部放電、介質(zhì)損耗和介電常數(shù)等性能指標(biāo)，同時還用于測量電源的電壓信號，經(jīng)分壓器2輸入TektronixTDS3012C型示波器用以顯示波形。
[0031]所述試驗平臺還包括用于檢測所述絕緣測試密封腔體4內(nèi)壓力的壓力傳感器和限定所述絕緣測試密封腔體4內(nèi)壓力的安全閥，所述安全閥閥值氣壓為0.6MPa，以保證試驗安全。
[0032]參見圖2，圖2為本實用新型實施例提供的一種絕緣測試密封腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；所述絕緣測試密封腔體4包括高壓電極5、絕緣層6以及相匹配的密封腔體12和蓋板16，所述蓋板16密封蓋合于所述密封腔體12上，所述高壓電極5的第一端設(shè)置在所述絕緣測試密封腔體4內(nèi)、與試品系統(tǒng)15電連接，第二端延伸出所述蓋板16外、并與所述試驗電源I電連接，所述絕緣層6包覆在所述高壓電極5外，所述密封腔體12外設(shè)置有隔熱層13。
[0033]所述絕緣測試密封腔體4為整個平臺的關(guān)鍵模塊，用于提供帶一定壓力的液氮環(huán)境，在該密封腔內(nèi)完成絕緣性能測量。
[0034]絕緣測試密封腔體4應(yīng)能夠承受一定的壓強(qiáng)，能夠較好地隔熱，且具有一定的耐壓強(qiáng)度。本實用新型實施例中的密封腔體12由不銹鋼材料制成，所述密封腔體12內(nèi)能保證低溫下的密封效果并最高承受0.7MPa的壓強(qiáng)。所述蓋板16和密封腔體12通過均勻分布的螺栓10固定密封，所述螺栓10上設(shè)置有密封膠圈11，進(jìn)一步確保所述密封腔體12有足夠好的密封性。
[0035]上述蓋板16與密封腔體12的結(jié)合方式只是其中的一種實現(xiàn)方式，但是并不應(yīng)當(dāng)將其作為本實用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況可選擇其他的結(jié)合形式，其均應(yīng)當(dāng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0036]所述密封腔體12周圍有一個超級隔熱材料組成的隔熱層13，可以起到隔絕腔內(nèi)與外部熱交換的作用，確保所述密封腔體12內(nèi)的溫度的穩(wěn)定，減少向所述密封腔體12內(nèi)不斷充入液氮14的次數(shù)，使試驗過程穩(wěn)定，簡便。
[0037]高壓電極5用聚四氟乙烯套管與不銹鋼密封腔絕緣開。聚四氟乙烯具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點，它的摩擦系數(shù)極低，聚四氟乙烯與其他塑料相比具有耐化學(xué)腐蝕的特點，被廣泛地應(yīng)用作為密封材料和填充材料。
[0038]所述蓋板16上設(shè)置有進(jìn)氣抽氣口7、用于接通壓力檢測裝置的第一接口 8和用于接通安全閥的第二接口 9。進(jìn)氣抽氣口 7用于向所述密封腔體12內(nèi)充入液氮14或氮氣，所述第一接口 8連接壓力傳感器，壓力傳感器采用ZP500-101絕壓型壓力變送器，用于檢測腔體內(nèi)部壓強(qiáng);安全閥設(shè)定閥值氣壓為0.6MPa，以保證試驗過程的安全。
[0039]所述密封腔體12內(nèi)充有液氮14，所述液氮14液面低于所述高壓電極5的第二端端面，保證試驗順利進(jìn)行。
[0040]上述充入液氮14提供低溫環(huán)境只是其中的一種實現(xiàn)方式，但是并不應(yīng)當(dāng)將其作為本實用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況可選擇其他的實現(xiàn)形式，其均應(yīng)當(dāng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0041 ]由于試驗時腔體內(nèi)部盛有液氮14，所述密封腔體12內(nèi)的聚四氟乙烯絕緣部分不可避免地會附著冷凝的水分，導(dǎo)致其沖擊沿面閃絡(luò)電壓有所下降。經(jīng)測試，腔體內(nèi)注入液氮14后，該裝置可以承受的最高沖擊電壓為95kV。
[0042]與本實用新型提供的一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺實施例相對應(yīng)，本實用新型還提供了一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺使用方法。
[0043]首先對所述絕緣測試密封腔體4進(jìn)行操作:打開密封腔體12上面的蓋板16，放置試品系統(tǒng)15，所述試品系統(tǒng)15中包括與所述高壓電極5連接的電極，連接好電極的高壓端和接地端，合上蓋板16，用螺栓1將蓋板16與密封腔體12連接起來，密封膠圈11固定并密封腔體12和蓋板16，在進(jìn)氣抽氣口 7注入液氮14至相應(yīng)高度，再充入氮氣，以提供液氮低溫環(huán)境并使所屬密封腔體12內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到所需目標(biāo)要求。用壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)測，然后靜止一段時間后，當(dāng)所述密封腔體12內(nèi)的壓力穩(wěn)定時，開始高壓試驗。
[0044]操作完絕緣測試密封腔體4后，按圖1所示進(jìn)行接線，在所述試驗平臺上進(jìn)行高壓試驗。選擇相應(yīng)的試驗電源I及分壓器2以提供電壓和測量信號，按照高壓試驗方法對試品系統(tǒng)15里的試品進(jìn)行試驗。同時，可以啟動包括局放、介損和介電常數(shù)等性能檢測裝置和信號測量裝置在內(nèi)的檢測裝置3，用于測量局放、介損和介電常數(shù)等電氣參數(shù)，同時測量擊穿時的電壓值。
[0045]利用本實用新型的試驗平臺，可對固體電介質(zhì)在液氮中不同壓力的電氣性能進(jìn)行檢測，為尋找適用于液氮中的絕緣材料并掌握其在液氮中的絕緣性能提供了硬件基礎(chǔ)。在保證性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，大大減小了整個裝置的重量，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計，使試驗可以便捷地進(jìn)行。
[0046]需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0047]以上所述僅是本實用新型的【具體實施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，包括:試驗電源(I)，與所述試驗電源(I)并聯(lián)連接的分壓器(2)，與所述試驗電源(I)串聯(lián)連接的絕緣測試密封腔體(4)以及與所述分壓器(2)串聯(lián)連接的檢測裝置(3)，其中， 所述絕緣測試密封腔體(4)包括高壓電極(5)、絕緣層(6)以及相匹配的密封腔體(12)和蓋板(16)，所述蓋板(16)密封蓋合于所述密封腔體(12)上，所述高壓電極(5)的第一端設(shè)置在所述絕緣測試密封腔體(4)內(nèi)、與試品系統(tǒng)(15)電連接，第二端延伸出所述蓋板(16)夕卜、并與所述試驗電源(I)電連接，所述絕緣層(6)包覆在所述高壓電極(5)外，所述密封腔體(12)外設(shè)置有隔熱層(13)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述試驗平臺還包括用于檢測所述絕緣測試密封腔體(4)內(nèi)壓力的壓力傳感器和限定所述絕緣測試密封腔體(4)內(nèi)壓力的安全閥。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述安全閥閥值氣壓為0.6MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述絕緣測試密封腔體(4)包括不銹鋼密封腔體。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述蓋板(16)和密封腔體(12)通過均勻分布的螺栓(10)固定密封。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述螺栓(10)上設(shè)置有密封膠圈(11)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述絕緣層(6)包括聚四氟乙烯絕緣層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述密封腔體(12)內(nèi)充有液氮(14)，所述液氮(14)液面低于所述高壓電極(5)的第二端端面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述蓋板(16)上設(shè)置有進(jìn)氣抽氣口(7)、用于接通壓力檢測裝置的第一接口(8)和用于接通安全閥的第二接口( 9)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低溫絕緣材料不同壓力下電氣參數(shù)的試驗平臺，其特征在于，所述檢測裝置(3)包括局放、介損性能檢測裝置和信號測量裝置。
【文檔編號】G01R31/12GK205450186SQ201620168060
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】胡南南, 楊鑫, 楊明昆, 黑穎頓, 丁薇, 馬宏明
【申請人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院