一种油纸绝缘界面电荷测量平台的制作方法

本实用新型属于电荷测量装置技术领域，具体涉及一种油纸绝缘界面电荷测量平台。

背景技术：

油纸复合绝缘在变压器等油浸式电气设备绝缘中广泛应用；在实际运行中，换流变压器油纸绝缘承受交直流复合电场，在油纸界面积聚空间电荷，从而畸变原有的电场。目前电介质界面电荷测量技术主要有粉尘图法、电光法和静电探头法。粉尘图法简单易行，并且直观和易于分辨表面电荷分布及极性；但是不能在线测量并无法定量计算；电光法可以进行在线测量同时具有较高的精度，但是要求电介质透明，因此这两种方法对于测量油纸绝缘材料的应用性不强。静电容探头法利用近似电容分压原理和电荷感应原理，通过测量待测介质表面电压间接来获得表面电荷密度；随着静电容探头的不断改进，静电容探头法已经成为测量表面电荷密度的常用方法。

技术实现要素：

为了将静电容探头法更好的应用于实际的测量中，方便准确的得到绝缘介质的表面电荷密度分布。本实用新型提供一种油纸绝缘界面电荷测量平台，能够测量交直流不同比例电压下油纸绝缘界面的空间电荷分布以及模拟高次谐波电压下界面的电荷分布。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种油纸绝缘界面电荷的测量平台，包括纳伏表、静电容探头、上电极、下电极、交直流复合电源、高压继电器；所述上电极上固定连接有可调节上电极位置的绝缘支撑件；所述下电极设有接地线；所述静电容探头位于上电极上方，该探头连接到纳伏表；所述交直流复合电源通过高压继电器和保护电阻R1连接到上电极。

进一步，所述交直流复合电源由交流电源支路和直流电源支路并联构成；交流电源支路包括依次连接的交流电源、谐波发生器、限流电阻R2 、高压电容器C1；直流电源支路包括依次连接的直流电源、高压硅堆、限流电阻R3 。

进一步，所述交直流复合电源连接有交流相位控制电路。

进一步，所述交流相位控制电路包括依次连接的耦合电容C2、阻抗检测器、示波器、交流相位控制与驱动器，该交流相位控制与驱动器连接到所述高压继电器。

进一步，所述静电容探头通过步进电机控制其升降。

进一步，所述绝缘支撑件包括横杆与支撑杆；横杆一端固定连接所述上电极，另一端具有与支撑杆的直径大小相配合的孔，与支撑杆通过轴孔连接，使横杆可在支撑杆上转动和上下移动。

进一步，所述支撑杆上具有螺纹。

本实用新型的有益效果是：（1）本测量平台模拟均匀复合电场下油纸绝缘界面电荷形成过程，方便利用静电容探头法测量油纸绝缘界面电荷密度。（2）本测量平台方便改变复合电压中交直流成分的大小和比例，并考虑了谐波因素，模拟谐波对电压分布的影响。从而可以测量不同情况下的界面电荷分布。（3）本测量平台结构简单、造价低廉、制作方便，实用性较强。

附图说明

图1是本实用新型侧视图。

图2是本实用新型俯视图。

图3是本实用新型原理图。

图中：1 纳伏表，2 静电容探头，3 上极板，4 绝缘油，5 绝缘纸板/油浸纸。6绝缘连接杆，7绝缘支架（有螺纹），8下极板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种油纸绝缘界面电荷测量平台，包括纳伏表1、静电容探头2、上电极3、下电极8、交直流复合电源、高压继电器。

所述上电极3上固定连接有可调节上电极3位置的绝缘支撑件6,7。绝缘支撑件包括横杆6与支撑杆7；横杆6一端固定连接所述上电极3，另一端具有与支撑杆7的直径大小相配合的孔，与支撑杆7通过轴孔连接，使横杆6可在支撑杆7上转动和上下移动。所述支撑杆7上具有螺纹。

所述下电极8设有接地线；所述静电容探头2位于上电极3上方，该探头2连接到纳伏表1；步进电机控制静电容探头2的升降。

如图3所示，所述交直流复合电源通过高压继电器和保护电阻R1连接到上电极3。

所述交直流复合电源由交流电源支路和直流电源支路并联构成；交流电源支路包括依次连接的交流电源、谐波发生器、限流电阻R2、高压电容器C1；直流电源支路包括依次连接的直流电源、高压硅堆、限流电阻R3。

所述交直流复合电源连接有交流相位控制电路。

所述交流相位控制电路包括依次连接的耦合电容C2、阻抗检测器、示波器、交流相位控制与驱动器，该交流相位控制与驱动器连接到所述高压继电器。耦合电容C2检测交直流复合电源的交流部分，经过阻抗检测器输入到示波器，根据输入的工频参考信号发出驱动信号，使高压继电器可以选择交流的瞬时相位角度来切断高压。

应用本实用新型测量油纸绝缘界面电荷的方法如下：如图1所示，实验前，将待测的绝缘材料油4、绝缘纸板/油浸纸5分层置于上电极3、下电极8之间，下电极8为金属极板，通过绝缘支撑件6,7调节上电极3高度至与绝缘油4的上表面接触；并通过步进电机控制静电容探头2抬升，保证绝缘距离，防止静电容探头2和纳伏表1损坏。实验时，交直流复合电源接上电极3，下极板8接地；维持加压一段时间后，通过高压继电器切断电压。移开绝缘支撑件6,7；或者通过支撑杆7的螺纹旋转横杆6和上电极3，改变其水平角度，从而移开上电极3，以消除电容分压器上的残余电压的影响；打开步进电机控制装置，降下静电容探头2，用纳伏表1测量感应到的静电电压，然后通过计算得到界面电荷密度。计算得到的界面电荷即为油纸界面上表面积聚的电荷。

交直流复合电源采用交直流并联的方式。通过调节交、直流高压发生装置对复合电压交、直流成分的大小、比例以及交流的相位进行控制；交流电源能够从 0~100 kV 连续调节，并含有谐波发生器，可模拟高次谐波输入；高压直流电源能够输出 0~200 kV 稳恒直流电压，同时串联高压硅堆，能保证交流电源输出电压基本上都通过高压继电器施加到界面电荷测量平台。通过控制交流侧的谐波发生器加入高次谐波的影响，从而对油纸绝缘材料施加均匀的复合电压，引起界面空间电荷积聚。而且可以通过耦合电容检测复合电压的交流部分，经过检测阻抗输入到示波器，根据输入的工频参考信号发出驱动信号，使高压继电器可以选择交流的瞬时相位角度来切断高压。

上述具体实施方式用来说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和变更，都落入本实用新型的保护范围。