一种XLPE绝缘材料水树生长实验装置

一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置
技术领域
1.本实用新型属于绝缘材料老化实验技术领域，特别是涉及到一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置。


背景技术：

2.水树老化是电缆绝缘老化的一种重要形式，水树会使得电缆的绝缘裕度下降，进而缩短电缆寿命，在一定条件下，还有可能发展成为电树，导致电缆绝缘击穿。这将严重影响电网运行，造成停电事故。因此，对电缆绝缘水树老化的研究具有极为重要的意义。
3.当电缆绝缘中存在水分和某些诱发因素，如杂质或突起时，在交变电场的作用下，水分会沿着电场线方向产生应力发展成微通道并不断扩展成树枝状，致使绝缘老化，破坏绝缘性能。现有的研究水树生长的方法一般是采用水针电极法来模拟水树发生条件。该方法采用的实验装置参考国标gb/t 21224
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2007所给出的实验装置。但该方法对于实验装置的要求较为严苛，不能方便快速的研究水树老化。
4.因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的不足：本实用新型提供一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置，用于解决如何方便快速的研究水树老化的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种xlpe绝缘材料水树生长的实验装置，包括交流调压源、开关、整流电路、逆变电路、保护装置、高频变压器、铜电极、试验槽、nacl溶液、试样底座和xlpe试样；所述交流调压源、开关、整流电路、逆变电路、保护装置、高频变压器和铜电极顺次电学连接；所述试验槽为金属试验槽并接地设置；所述nacl溶液盛于试验槽内；
7.所述试样底座包括台面和支柱；所述台面的四角各设置一支柱；所述支柱穿过台面上方，在台面上表面形成凸起；
8.所述xlpe试样为片状结构，xlpe试样的下表面中心区域设置复数个针型盲孔；xlpe试样放置于试样底座的台面上；所述铜电极放置于xlpe试样的上表面。
9.通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：
10.1.可以实现不同频率及不同电压等级下的水树老化研究。且试验装置结构简单，易于操作。
11.2.可以通过频率、电压等级以及nacl溶液浓度来缩短水树生长所需时间。
12.3.xlpe试样四角被顶起一定角度，这样就可以保证nacl溶液可以浸没xlpe试样下表面但不会没过xlpe试样上表面与高压铜电极接触发生短接。
附图说明
13.图1为本实用新型一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置的结构示意图。
14.图2为本实用新型一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置的试验槽装配图。
15.图3为本实用新型一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置的试验槽切面图。
16.图4为本实用新型一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置的试样底座示意图。
17.图5为本实用新型一种xlpe绝缘材料水树生长实验装置的xlpe试样结构示意图。
18.图中1
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交流调压源、2
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开关、3
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整流电路、4
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逆变电路、5
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保护装置、6
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高频变压器、7
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铜电极、8
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试验槽、9
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nacl溶液、10
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试样底座、101
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台面、102
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支柱、103
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凸起、11
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xlpe试样、111
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针型盲孔。
具体实施方式
19.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明
20.需要特别说明的是文中所述"前后，上下，左右"等只是基于附图为了直观描述位置关系的一种简化说法，并非对技术方案的限定。
21.由附图1～5所示：一种xlpe绝缘材料水树生长的实验装置，包括交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路4、保护装置5、高频变压器6、铜电极7、试验槽8、nacl溶液9、试样底座10和xlpe试样11；所述交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路4、保护装置5、高频变压器6和铜电极7顺次电学连接；所述试验槽8为金属试验槽并接地设置；所述nacl溶液9盛于试验槽8内；
22.所述试样底座10包括台面101和支柱102；所述台面101的四角各设置一支柱102；所述支柱102穿过台面101上方，在台面101上表面形成凸起103；
23.所述xlpe试样11为片状结构，xlpe试样11的下表面中心区域设置复数个针型盲孔111；xlpe试样11放置于试样底座10的台面101上；所述铜电极7放置于xlpe试样11的上表面；xlpe试样11的四角被凸起103顶起一定角度，这样就可以保证nacl溶液9可以浸没xlpe试样11的下表面但不会没过xlpe试样11的上表面与高压铜电极7接触发生短接。
24.本实用新型通过交流调压电源单元、开关单元、整流单元、逆变单元、保护单元、高频变压器单元、试验槽单元实现在一定频率、一定电压等级下水树枝的生长。同时，通过提高电压等级、频率以及nacl溶液浓度，还可以缩短水树生长所需时间。所述的交流调压源1具有输出电压可调、稳定不失真、运行可靠等优点，为整套实验装置提供电压。所述的开关2可以控制整个电路的通断。所述的整流电路3将调压源提供的交流电压转换成直流。所述的逆变电路4可以实现频率调节并且将直流电压转换成交流电压。所述的保护装置5可以检测逆变输出电流，当检测到的逆变输出电流超出规定值会使得开关2断开。所述的高频变压器6可以在高频下将低压转变为高压，输送到所述的铜电极7来为水树生长实验提供高压。所述的试验槽8作为盛装nacl溶液9的器皿同时作为地极接地。
25.具体的实施中，所述试验槽8为不锈钢材料制成的试验槽。所述的nacl溶液9的浓度为1.8mmol/l～1.8mol/l。所述支柱102为尼龙柱。所述xlpe试样11厚度为2mm，xlpe试样11的下表面中心区域每间隔15mm用曲率半径为15
±
5μm的针扎一个深度为1mm的针型盲孔111。
26.实验所需的电压大小，通过高频变压器6变比及交流调压源1的输入计算得到；实验所需的频率大小，通过逆变电路4的程序写入。
27.准备阶段，准备好试验所需的交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路集成模块
4、保护装置5、高频变压器6及试验槽8等实验所需设备及实验所需的2mm厚的xlpe试样11。
28.计算阶段，确定实验所需的电压大小：根据高频变压器6的变比可计算出需要交流调压源1提供的电压大小；实验所需的频率大小由逆变电路4决定，可由dsp程序写入到逆变电路4。
29.将准备好的各设备按照如图1所示的结构示意图连接起来，交流调压器1给定计算好的电压，实验所需频率由逆变电路4设定好，试验槽8的槽体由不锈钢材料制成，槽体与地相连构成地极，槽内盛装nacl溶液9，用来模拟电缆在实际运行过程中发生水树老化所需的水分环境条件，将试样底座10放置在试验槽8内，将xlpe试样11的针型盲孔111朝下放置在试样底座10上，需要注意的是，nacl溶液9应浸过试样底座10的上沿面，但不能超出xlpe试样11的上沿面，这样nacl溶液9可以浸入针型盲孔111，形成水针尖；将铜电极7压在xlpe试样11上，铜电极7与高频变压器6的二次侧输出通过引线相连构成实验所需的高压电极；用带孔的环氧板盖住试验槽8，防止nacl溶液9被污染。
30.试验槽8中的xlpe试样11就可以在高频高压、高频低压、低频低压或低频高压下实现水树老化。水树老化周期一般在1
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3周的时间不等，电压等级越高、频率越高、nacl溶液9的浓度越高，水树老化至同一程度所需时间就越短。
31.显然，上述所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。