一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，包括：试验电源，与所述试验电源并联的分压器，与所述试验电源串联连接的绝缘测试密封腔体以及与所述分压器串联连接的检测装置，其中，所述绝缘测试密封腔包括高压电极、绝缘层以及相匹配的密封腔体和盖板，所述盖板密封盖合于所述密封腔体上，所述高压电极的第一端设置在所述绝缘测试密封腔体内、与试品系统电连接，第二端延伸出所述盖板外、并与所述试验电源电连接，所述绝缘层包覆在所述高压电极外，所述密封腔体外设置有隔热层。通过对固体电介质在液氮中不同压力的电气性能进行检测，为寻找适用于液氮中的绝缘材料并掌握其在液氮中的绝缘性能提供了硬件基础。
【专利说明】
一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及高电压绝缘和超导电工技术领域，特别是涉及一种测试低温绝缘材料在不同压力下电气参数的试验平台。
【背景技术】
[0002]自高温超导材料问世以来，超导电力设备的研制水平得到了极大的提高，低温环境下绝缘材料的电气性能已被广泛关注，寻找适用于液氮环境的低温绝缘材料并测试其在液氮中的电气性能成为超导电力装置研制过程中的一项重要工作。
[0003]对适用于低温环境的绝缘材料的性能要求远比常温环境使用的绝缘材料高，因为低温环境会严重影响绝缘材料的机械性能，进而影响其电气性能，使得大量常温环境中性能优良的绝缘材料因为机械性能变差而在低温环境中无法使用。经过大量的试验研究，适用于低温环境的绝缘薄膜材料主要有聚丙烯层压纸、聚芳酰胺纤维纸、纤维素纸、双取向聚丙烯层压纸、高密度聚乙烯合成纸、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜等。适用于低温环境的块状绝缘材料主要有环氧树脂、聚四氟乙烯和玻璃纤维增强塑料等。
[0004]研究适用于液氮环境的绝缘材料的电气性能，首先需要设计液氮环境中绝缘测试的平台。液氮介质一般储存于杜瓦容器中，如果选用杜瓦来提供液氮环境，由于成本较高，满足高压试验对绝缘的要求一些绝缘部件的设计较为复杂，重量大，试验难以操作，工作量大，会使得试验难以顺利进行。如果使用泡沫容器，测试结果只能在常压下进行。而低温绝缘材料的工作于数倍大气压的环境下，因而，需要设计一种便于操作，且结构相对简单的液氮中不同压力下的绝缘测试平台。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例中提供了一种测试低温绝缘材料在不同压力下电气参数的试验平台，以解决现有技术中液氮环境下无法顺利进行不同压力下测试绝缘材料电气参数的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0007]本实用新型实施例提供了一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，包括:试验电源，与试验电源并联连接的分压器，与所述试验电源串联连接的绝缘测试密封腔体以及与所述分压器串联连接的检测装置，其中
[0008]所述绝缘测试密封腔体包括高压电极、绝缘层以及相匹配的密封腔体和盖板，所述盖板密封盖合于所述密封腔体上，所述高压电极的第一端设置在所述绝缘测试密封腔体内、与试品系统电连接，第二端延伸出所述盖板外、并与所述试验电源电连接，所述绝缘层包覆在所述高压电极外，所述密封腔体外设置有隔热层。
[0009]优选地，所述试验平台还包括用于检测所述绝缘测试密封腔体内压力的压力传感器和限定所述绝缘测试密封腔体内压力的安全阀。
[0010]优选地，所述安全阀阀值气压为0.6MPa。
[0011]优选地，所述绝缘测试密封腔体包括不锈钢密封腔体。
[0012]优选地，所述盖板和密封腔体通过均匀分布的螺栓固定密封。
[0013]优选地，所述螺栓上设置有密封胶圈。
[0014]优选地，所述绝缘层包括聚四氟乙烯绝缘层。
[0015]优选地，所述密封腔体内充有液氮，所述液氮液面低于所述高压电极的第二端端面。
[0016]优选地，所述盖板上设置有进气抽气口、用于接通压力检测装置的第一接口和用于接通安全阀的第二接口。
[0017]优选地，所述检测装置包括局放、介损性能检测装置和信号测量装置。
[0018]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，包括:试验电源，与试验电源并联连接的分压器，与所述试验电源串联连接的绝缘测试密封腔体以及与所述分压器串联连接的检测装置，其中，所述绝缘测试密封腔体包括高压电极、绝缘层以及相匹配的密封腔体和盖板，所述盖板密封盖合于所述密封腔体上，所述高压电极的第一端设置在所述绝缘测试密封腔体内、与试品系统电连接，第二端延伸出所述盖板外、并与所述试验电源电连接，所述绝缘层包覆在所述高压电极夕卜，所述密封腔体外设置有隔热层。
[0019]利用本实用新型的试验平台，可对固体电介质在液氮中不同压力的电气性能进行检测，为寻找适用于液氮中的绝缘材料并掌握其在液氮中的绝缘性能提供了硬件基础。利用本实用新型的试验平台，解决了以往使用杜瓦来提供液氮压力环境时，部件重量大，结构复杂，操作难度高等难题;本实用新型的试验平台采用一种新型的绝缘测试密封腔，在保证性能指标的基础上，大大减小了整个装置的重量，优化了结构设计，使试验可以便捷地进行。利用本实用新型的试验平台，解决了泡沫容器无法提供压力环境的难题。本实用新型的试验平台采用的绝缘测试密封腔，有不锈钢部件构成，经过密封设计，可以提供0.7MPa的压力环境。本实用新型提出的测试绝缘材料在液氮环境中不同压力下电气参数的试验平台可以大量减少液氮环境与常温环境的热交换，降低液氮环境内气泡的发生率，并保证能够耐受一定的电压等级，结构轻便，易于操作。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本实用新型实施例提供的一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型实施例提供的一种绝缘测试密封腔体的结构示意图；
[0023]图1-图2，符号表示:
[0024]1-试验电源，2-分压器，3-检测装置，4-绝缘测试密封腔体，5-高压电极，6-绝缘层，7-进气抽气口，8-第一接口，9-第二接口，I O-螺栓，11密封胶圈，12-密封腔体，13-隔热层，14_液氣，15_试品系统，16_盖板。
【具体实施方式】
[0025]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0027]参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台的结构示意图；本实用新型实施例提供了一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，包括:试验电源1，与试验电源I并联连接的分压器2，与所述试验电源I串联连接的绝缘测试密封腔体4以及与所述分压器2串联连接的检测装置3。
[0028]本实用新型中的试验电源I可以分别提供工频电压、直流电压和标准雷电冲击电压。400kV冲击电压发生器可以提供波前时间和半波峰值时间分别为1.2ys和50ys(误差分别在30%和20%以内)的标准雷电冲击波，可以提供正极性和负极性两种电压波形。工频电源采用工频无局部放电试验变压器(包括试验变压器、工频保护电阻、电源滤波器、柱式调压器和工频控制台)，可为试品提供最高达200kV的工频高电压。直流电源采用额定试验电压400kV的直流电流电源设备。
[0029]本实用新型中的分压器2与所述试验电源I相配套，用于测量电压信号的装置。冲击电源配套分压器2为BHT400kV弱阻尼电容式分压器，变比为420:1，工频电源配套1000:1的电容式分压器，直流电源配套1000:1的电阻式分压器。
[0030]与所述分压器2串联连接的检测装置3包括局放、介损和介电常数等性能检测装置和信号测量装置，由局放测量设备、介损仪和介电常数测量仪组成，用于测试绝缘材料在液氮14中不同压力下的局部放电、介质损耗和介电常数等性能指标，同时还用于测量电源的电压信号，经分压器2输入TektronixTDS3012C型示波器用以显示波形。
[0031]所述试验平台还包括用于检测所述绝缘测试密封腔体4内压力的压力传感器和限定所述绝缘测试密封腔体4内压力的安全阀，所述安全阀阀值气压为0.6MPa，以保证试验安全。
[0032]参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种绝缘测试密封腔体的结构示意图；所述绝缘测试密封腔体4包括高压电极5、绝缘层6以及相匹配的密封腔体12和盖板16，所述盖板16密封盖合于所述密封腔体12上，所述高压电极5的第一端设置在所述绝缘测试密封腔体4内、与试品系统15电连接，第二端延伸出所述盖板16外、并与所述试验电源I电连接，所述绝缘层6包覆在所述高压电极5外，所述密封腔体12外设置有隔热层13。
[0033]所述绝缘测试密封腔体4为整个平台的关键模块，用于提供带一定压力的液氮环境，在该密封腔内完成绝缘性能测量。
[0034]绝缘测试密封腔体4应能够承受一定的压强，能够较好地隔热，且具有一定的耐压强度。本实用新型实施例中的密封腔体12由不锈钢材料制成，所述密封腔体12内能保证低温下的密封效果并最高承受0.7MPa的压强。所述盖板16和密封腔体12通过均匀分布的螺栓10固定密封，所述螺栓10上设置有密封胶圈11，进一步确保所述密封腔体12有足够好的密封性。
[0035]上述盖板16与密封腔体12的结合方式只是其中的一种实现方式，但是并不应当将其作为本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员根据实际情况可选择其他的结合形式，其均应当落入本实用新型的保护范围之内。
[0036]所述密封腔体12周围有一个超级隔热材料组成的隔热层13，可以起到隔绝腔内与外部热交换的作用，确保所述密封腔体12内的温度的稳定，减少向所述密封腔体12内不断充入液氮14的次数，使试验过程稳定，简便。
[0037]高压电极5用聚四氟乙烯套管与不锈钢密封腔绝缘开。聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀的特点，被广泛地应用作为密封材料和填充材料。
[0038]所述盖板16上设置有进气抽气口7、用于接通压力检测装置的第一接口 8和用于接通安全阀的第二接口 9。进气抽气口 7用于向所述密封腔体12内充入液氮14或氮气，所述第一接口 8连接压力传感器，压力传感器采用ZP500-101绝压型压力变送器，用于检测腔体内部压强;安全阀设定阀值气压为0.6MPa，以保证试验过程的安全。
[0039]所述密封腔体12内充有液氮14，所述液氮14液面低于所述高压电极5的第二端端面，保证试验顺利进行。
[0040]上述充入液氮14提供低温环境只是其中的一种实现方式，但是并不应当将其作为本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员根据实际情况可选择其他的实现形式，其均应当落入本实用新型的保护范围之内。
[0041 ]由于试验时腔体内部盛有液氮14，所述密封腔体12内的聚四氟乙烯绝缘部分不可避免地会附着冷凝的水分，导致其冲击沿面闪络电压有所下降。经测试，腔体内注入液氮14后，该装置可以承受的最高冲击电压为95kV。
[0042]与本实用新型提供的一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台实施例相对应，本实用新型还提供了一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台使用方法。
[0043]首先对所述绝缘测试密封腔体4进行操作:打开密封腔体12上面的盖板16，放置试品系统15，所述试品系统15中包括与所述高压电极5连接的电极，连接好电极的高压端和接地端，合上盖板16，用螺栓1将盖板16与密封腔体12连接起来，密封胶圈11固定并密封腔体12和盖板16，在进气抽气口 7注入液氮14至相应高度，再充入氮气，以提供液氮低温环境并使所属密封腔体12内部压强达到所需目标要求。用压力传感器进行监测，然后静止一段时间后，当所述密封腔体12内的压力稳定时，开始高压试验。
[0044]操作完绝缘测试密封腔体4后，按图1所示进行接线，在所述试验平台上进行高压试验。选择相应的试验电源I及分压器2以提供电压和测量信号，按照高压试验方法对试品系统15里的试品进行试验。同时，可以启动包括局放、介损和介电常数等性能检测装置和信号测量装置在内的检测装置3，用于测量局放、介损和介电常数等电气参数，同时测量击穿时的电压值。
[0045]利用本实用新型的试验平台，可对固体电介质在液氮中不同压力的电气性能进行检测，为寻找适用于液氮中的绝缘材料并掌握其在液氮中的绝缘性能提供了硬件基础。在保证性能指标的基础上，大大减小了整个装置的重量，优化了结构设计，使试验可以便捷地进行。
[0046]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0047]以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，包括:试验电源(I)，与所述试验电源(I)并联连接的分压器(2)，与所述试验电源(I)串联连接的绝缘测试密封腔体(4)以及与所述分压器(2)串联连接的检测装置(3)，其中， 所述绝缘测试密封腔体(4)包括高压电极(5)、绝缘层(6)以及相匹配的密封腔体(12)和盖板(16)，所述盖板(16)密封盖合于所述密封腔体(12)上，所述高压电极(5)的第一端设置在所述绝缘测试密封腔体(4)内、与试品系统(15)电连接，第二端延伸出所述盖板(16)夕卜、并与所述试验电源(I)电连接，所述绝缘层(6)包覆在所述高压电极(5)外，所述密封腔体(12)外设置有隔热层(13)。2.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述试验平台还包括用于检测所述绝缘测试密封腔体(4)内压力的压力传感器和限定所述绝缘测试密封腔体(4)内压力的安全阀。3.根据权利要求2所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述安全阀阀值气压为0.6MPa。4.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述绝缘测试密封腔体(4)包括不锈钢密封腔体。5.根据权利要求4所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述盖板(16)和密封腔体(12)通过均匀分布的螺栓(10)固定密封。6.根据权利要求5所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述螺栓(10)上设置有密封胶圈(11)。7.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述绝缘层(6)包括聚四氟乙烯绝缘层。8.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述密封腔体(12)内充有液氮(14)，所述液氮(14)液面低于所述高压电极(5)的第二端端面。9.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述盖板(16)上设置有进气抽气口(7)、用于接通压力检测装置的第一接口(8)和用于接通安全阀的第二接口( 9)。10.根据权利要求1所述的测试低温绝缘材料不同压力下电气参数的试验平台，其特征在于，所述检测装置(3)包括局放、介损性能检测装置和信号测量装置。
【文档编号】G01R31/12GK205450186SQ201620168060
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】胡南南, 杨鑫, 杨明昆, 黑颖顿, 丁薇, 马宏明
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院