专利名称：一种用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，尤其涉及一种用于固体电介质长期老化过程中的电声脉冲法(以下简称PEA)空间电荷测量装置，用于研究老化过程中空间电荷的演变规律，属于固体电介质空间电荷测量技术领域。
背景技术：
绝缘材料在长期运行过程中受到各种老化因素的影响逐渐发生老化，导致其电气和绝缘性能下降，影响绝缘材料的可靠性和寿命。如油纸绝缘材料在直流电场下空间电荷的长期性能演变是影响设备寿命的重要因素，与交流设备相比较，非常缺乏针对直流设备绝缘老化规律的研究。因而对固体电介质长期老化过程中的空间电荷特性开展系统深入的研究，对保证电网安全稳定运行具有重要意义，同时理论上的突破也是具有重要学术价值的科学研究问题。但是长期老化过程中空间电荷的测量较为困难，一方面由于电介质老化试验所需时间较长，另一方面由于老化过程中的空间电荷特性具有明显的统计特征，试验数据分散性较大，通常需要在相同试验条件下进行多次重复试验以获取统计数据。此外PEA空间电荷测量装置价格昂贵，使得难以同时进行多组老化试验。目前研究固体电介质老化过程中空间电荷特性的试验，多是针对单一待测试样品进行，试验时待测试样品放在老化试验平台中进行老化，经过了预定的老化时间后取出待测试样品测量空间电荷特性。目前这种针对单一待测试样品的试验观测系统进行老化试验，通常时间较长，试验效率非常低下，而且在测量空间电荷的时候需要撤去极化电压，中断电老化过程，不利于固体电介质老化特性的系统深入研究。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，以用于测量电介质长期老化过程中空间电荷演变规律的装置，提高固体电介质长期老化过程中空间电荷测量的试验效率,并降低测试成本。本发明提出的用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，包括支架、转盘、公共地电极、高压直流电源和多个空间电荷测量机构，所述的公共地电极通过转盘轴承固定在所述的支架上，所述的转盘同轴固定在公共地电极的上部，所述的多个空间电荷测量机构沿所述的转盘圆周均布；所述的空间电荷测量机构由脉冲源、电声脉冲地电极、高压电极、传感器、放大器、示波器和计算机组成；所述的电声脉冲地电极固定在转盘上；所述的高压电极置于高压电极外壳内，高压电极由隔直电容、高压直流保护电阻和高压输出电极组成，所述的高压直流电源与多个空间电荷测量机构中高压电极的高压直流保护电阻相连，所述的高压输出电极与电声脉冲地电极中间放置待测试样，所述的脉冲源的高压输出端与高压电极的隔直电容相连，脉冲源的低压输出端与所述的示波器相连；所述的放大器的两端分别通过同轴插座和信号线与传感器和示波器相连，所述的计算机通过信号线与示波器相连。本发明提出的用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，其优点是:本发明测量装置采用离散和连续相结合的方法，利用一套PEA空间电荷测量装置离散地对多个待测试样进行定时巡回测量，使得可以连续地测量每个待测试样品中空间电荷的演变规律，而且不需要中断老化过程。本发明测量装置在满足试验要求的情况下大幅度提高了固体电介质长期老化过程中空间电荷测量的试验效率。在满足试验要求的情况下，用一套PEA空间电荷测量装置就可以同时进行多个待测试样的长期老化过程中空间电荷演变规律的连续测量，克服了已有技术中空间电荷老化试验效率低下，耗时较长的缺点，大幅度提高了试验效率，并节约了大量的试验成本。
图1是本发明提出的测量装置的示意图。图2是本发明测量装置的俯视图。图3是本发明测量装置中的测量部分放大图。图1—图3中，I是支架，2是转盘轴承，3是公共地电极，4是转盘，5是屏蔽盒，6是传感器，7是电声脉冲地电极，8是高压电极外壳，9是隔直电容，10是高压直流保护电阻，11是高压输出电极，12是固定螺丝，13是接地接头，14是高压直流电源，15是计算机，16是示波器，17是脉冲源，18是放大器，19是连接线，20是同轴插座，21是放大器供电电源，22是屏蔽外壳，23是待测试样。
具体实施例方式本发明提出的用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，其结构如图1和图2所示，包括支架1、转盘4、公共地电极3、高压直流电源14和多个空间电荷测量机构。公共地电极3通过转盘轴承2固定在支架I上，转盘4同轴固定在公共地电极3的上部，多个空间电荷测量机构沿转盘4圆周均布。空间电荷测量机构由脉冲源17、电声脉冲地电极
7、高压电极、传感器6、放大器18、示波器16和计算机15组成。电声脉冲地电极7固定在转盘4上。高压电极置于高压电极外壳8内，高压电极由隔直电容9、高压直流保护电阻10和高压输出电极11组成，高压直流电源14与多个空间电荷测量机构中高压电极的高压直流保护电阻10相连，高压输出电极11与电声脉冲地电极7中间放置待测试样23。脉冲源17的高压输出端与高压电极的隔直电容9相连，脉冲源17的低压输出端与示波器16相连。放大器18的两端分别通过同轴插座20和信号线与传感器6和示波器16相连，计算机15通过信号线与示波器16相连。以下结合附图，详细介绍本发明测量装置的工作原理和工作过程:本发明提出的测量装置如图1所示。在进行长期老化过程中空间电荷变化规律测量的试验中，将待测试样23放在每个电声脉冲地电极7和PEA高压电极之间，然后将整套装置放在指定的老化环境(温度、湿度、气体氛围)中，同时高压直流电源14的电气控制系统通过直流保护电阻10给待测试样品施加指定的外加电场，使电介质在电、热等综合因素的作用下发生老化。试验时，在不中断老化过程的条件下，离散地对多个待测试样进行定时巡回测量，实现连续地测量每个待测试样中空间电荷的演变规律。在对其中一个试样进行空间电荷测量的时候，脉冲源17通过隔直电容9对待测试样23施加一个高压脉冲信号，传感器6将压力波信号转换成电信号，经过放大器18放大后再送至示波器16，经过衰减后脉冲源17输出的高压脉冲同时送至示波器16作为触发源。计算机15通过数据采集程序从示波器16中读取待测试样23的空间电荷的分布情况。对于其它待测试样品，为了防止从隔直电容9中引入干扰，通过一个带转换开关的接地接头13接地，当需要测量空间电荷时，将高压脉冲通过隔直电容9施加到待测试样品上。本发明的测量装置不仅将几套PEA空间电荷测量机构摆放到圆盘4上，而且对其测量部分进行改进，将已有技术中安装在电声脉冲地电极7下侧屏蔽盒5中的放大器18移出来，使得整套装置共用一个放大器18，在大幅度提高试验效率的同时节省了试验成本，测量部分放大图如图3所示。由传感器6输出的电信号经由屏蔽良好的连接线19送至同轴插座20 (在本发明的一个实施例中，同轴插座为SMA型)，经过放大器18放大后的信号经由同轴插座20通过连接线20送至示波器16，在屏蔽壳22内，直流电源21为放大器18供电。由于从传感器获得的信号十分微弱，为了提高信噪比，连接线19必须具有较高的屏蔽性能，同时屏蔽盒22和同轴插座20必须配合良好，防止引入外界干扰。利用本发明测试装置的工作系统中，高压直流电源14引出后分出多个分支，独立控制每个电气回路。高压直流电源14引出点处采用可旋转接头，使得在旋转转盘4的时候，每个电气回路可以相对高压直流电源14引出点转动。每个电气回路上都装有两个高压控制开关和一个断路器，断路器装在两个高压控制开关中间，这样可以满足任意一个回路的试样发生击穿时都能迅速断开此回路，在更换好新的试样后，通过闭合断路器和高压控制开关使此回路可以重新投入运行。
权利要求
1.一种用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，其特征在于该测量装置包括支架、转盘、公共地电极、高压直流电源和多个空间电荷测量机构，所述的公共地电极通过转盘轴承固定在所述的支架上，所述的转盘同轴固定在公共地电极的上部，所述的多个空间电荷测量机构沿所述的转盘圆周均布；所述的空间电荷测量机构由脉冲源、电声脉冲地电极、高压电极、传感器、放大器、示波器和计算机组成；所述的电声脉冲地电极固定在转盘上；所述的高压电极置于高压电极外壳内，高压电极由隔直电容、高压直流保护电阻和高压输出电极组成，所述的高压直流电源与多个空间电荷测量机构中高压电极的高压直流保护电阻相连，所述的高压输出电极与电声脉冲地电极中间放置待测试样，所述的脉冲源的高压输出端与高压电极的隔直电容相连，脉冲源的低压输出端与所述的示波器相连；所述的放大器的两端分别通过同轴插座和信号线与传感器和示波器相连，所述的计算机通过信号线与示波器相连。
全文摘要
本发明涉及一种用于电介质长期老化过程中的空间电荷测量装置，属于固体电介质空间电荷测量技术领域。包括支架、转盘、公共地电极、高压直流电源和多个空间电荷测量机构，多个空间电荷测量机构沿所述的转盘圆周均布，高压直流电源与多个空间电荷测量机构中高压电极的高压直流保护电阻相连，高压输出电极与电声脉冲地电极中间放置待测试样，脉冲源的高压输出端和低压输出端分别与高压电极和示波器相连，放大器与传感器和示波器相连，计算机通过信号线与示波器相连。本测量装置大幅度提高了试验效率，并节约了大量的试验成本。
文档编号G01R31/12GK103149515SQ20131006859
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者周远翔, 黄猛, 沙彦超, 金福宝, 张灵, 黄建文 申请人:清华大学