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專利名稱：一種用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，尤其涉及一種用于固體電介質(zhì)長期老化過程中的電聲脈沖法(以下簡稱PEA)空間電荷測量裝置，用于研究老化過程中空間電荷的演變規(guī)律，屬于固體電介質(zhì)空間電荷測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
絕緣材料在長期運(yùn)行過程中受到各種老化因素的影響逐漸發(fā)生老化，導(dǎo)致其電氣和絕緣性能下降，影響絕緣材料的可靠性和壽命。如油紙絕緣材料在直流電場下空間電荷的長期性能演變是影響設(shè)備壽命的重要因素，與交流設(shè)備相比較，非常缺乏針對直流設(shè)備絕緣老化規(guī)律的研究。因而對固體電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷特性開展系統(tǒng)深入的研究，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，同時(shí)理論上的突破也是具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值的科學(xué)研究問題。但是長期老化過程中空間電荷的測量較為困難，一方面由于電介質(zhì)老化試驗(yàn)所需時(shí)間較長，另一方面由于老化過程中的空間電荷特性具有明顯的統(tǒng)計(jì)特征，試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性較大，通常需要在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)以獲取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。此外PEA空間電荷測量裝置價(jià)格昂貴，使得難以同時(shí)進(jìn)行多組老化試驗(yàn)。目前研究固體電介質(zhì)老化過程中空間電荷特性的試驗(yàn)，多是針對單一待測試樣品進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)待測試樣品放在老化試驗(yàn)平臺(tái)中進(jìn)行老化，經(jīng)過了預(yù)定的老化時(shí)間后取出待測試樣品測量空間電荷特性。目前這種針對單一待測試樣品的試驗(yàn)觀測系統(tǒng)進(jìn)行老化試驗(yàn)，通常時(shí)間較長，試驗(yàn)效率非常低下，而且在測量空間電荷的時(shí)候需要撤去極化電壓，中斷電老化過程，不利于固體電介質(zhì)老化特性的系統(tǒng)深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，以用于測量電介質(zhì)長期老化過程中空間電荷演變規(guī)律的裝置，提高固體電介質(zhì)長期老化過程中空間電荷測量的試驗(yàn)效率,并降低測試成本。本發(fā)明提出的用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，包括支架、轉(zhuǎn)盤、公共地電極、高壓直流電源和多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)，所述的公共地電極通過轉(zhuǎn)盤軸承固定在所述的支架上，所述的轉(zhuǎn)盤同軸固定在公共地電極的上部，所述的多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)沿所述的轉(zhuǎn)盤圓周均布；所述的空間電荷測量機(jī)構(gòu)由脈沖源、電聲脈沖地電極、高壓電極、傳感器、放大器、示波器和計(jì)算機(jī)組成；所述的電聲脈沖地電極固定在轉(zhuǎn)盤上；所述的高壓電極置于高壓電極外殼內(nèi)，高壓電極由隔直電容、高壓直流保護(hù)電阻和高壓輸出電極組成，所述的高壓直流電源與多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)中高壓電極的高壓直流保護(hù)電阻相連，所述的高壓輸出電極與電聲脈沖地電極中間放置待測試樣，所述的脈沖源的高壓輸出端與高壓電極的隔直電容相連，脈沖源的低壓輸出端與所述的示波器相連；所述的放大器的兩端分別通過同軸插座和信號(hào)線與傳感器和示波器相連，所述的計(jì)算機(jī)通過信號(hào)線與示波器相連。本發(fā)明提出的用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，其優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明測量裝置采用離散和連續(xù)相結(jié)合的方法，利用一套PEA空間電荷測量裝置離散地對多個(gè)待測試樣進(jìn)行定時(shí)巡回測量，使得可以連續(xù)地測量每個(gè)待測試樣品中空間電荷的演變規(guī)律，而且不需要中斷老化過程。本發(fā)明測量裝置在滿足試驗(yàn)要求的情況下大幅度提高了固體電介質(zhì)長期老化過程中空間電荷測量的試驗(yàn)效率。在滿足試驗(yàn)要求的情況下，用一套PEA空間電荷測量裝置就可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)待測試樣的長期老化過程中空間電荷演變規(guī)律的連續(xù)測量，克服了已有技術(shù)中空間電荷老化試驗(yàn)效率低下，耗時(shí)較長的缺點(diǎn)，大幅度提高了試驗(yàn)效率，并節(jié)約了大量的試驗(yàn)成本。


圖1是本發(fā)明提出的測量裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明測量裝置的俯視圖。圖3是本發(fā)明測量裝置中的測量部分放大圖。圖1—圖3中，I是支架，2是轉(zhuǎn)盤軸承，3是公共地電極，4是轉(zhuǎn)盤，5是屏蔽盒，6是傳感器，7是電聲脈沖地電極，8是高壓電極外殼，9是隔直電容，10是高壓直流保護(hù)電阻，11是高壓輸出電極，12是固定螺絲，13是接地接頭，14是高壓直流電源，15是計(jì)算機(jī)，16是示波器，17是脈沖源，18是放大器，19是連接線，20是同軸插座，21是放大器供電電源，22是屏蔽外殼，23是待測試樣。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括支架1、轉(zhuǎn)盤4、公共地電極3、高壓直流電源14和多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)。公共地電極3通過轉(zhuǎn)盤軸承2固定在支架I上，轉(zhuǎn)盤4同軸固定在公共地電極3的上部，多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)沿轉(zhuǎn)盤4圓周均布。空間電荷測量機(jī)構(gòu)由脈沖源17、電聲脈沖地電極
7、高壓電極、傳感器6、放大器18、示波器16和計(jì)算機(jī)15組成。電聲脈沖地電極7固定在轉(zhuǎn)盤4上。高壓電極置于高壓電極外殼8內(nèi)，高壓電極由隔直電容9、高壓直流保護(hù)電阻10和高壓輸出電極11組成，高壓直流電源14與多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)中高壓電極的高壓直流保護(hù)電阻10相連，高壓輸出電極11與電聲脈沖地電極7中間放置待測試樣23。脈沖源17的高壓輸出端與高壓電極的隔直電容9相連，脈沖源17的低壓輸出端與示波器16相連。放大器18的兩端分別通過同軸插座20和信號(hào)線與傳感器6和示波器16相連，計(jì)算機(jī)15通過信號(hào)線與示波器16相連。以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明測量裝置的工作原理和工作過程:本發(fā)明提出的測量裝置如圖1所示。在進(jìn)行長期老化過程中空間電荷變化規(guī)律測量的試驗(yàn)中，將待測試樣23放在每個(gè)電聲脈沖地電極7和PEA高壓電極之間，然后將整套裝置放在指定的老化環(huán)境(溫度、濕度、氣體氛圍)中，同時(shí)高壓直流電源14的電氣控制系統(tǒng)通過直流保護(hù)電阻10給待測試樣品施加指定的外加電場，使電介質(zhì)在電、熱等綜合因素的作用下發(fā)生老化。試驗(yàn)時(shí)，在不中斷老化過程的條件下，離散地對多個(gè)待測試樣進(jìn)行定時(shí)巡回測量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)地測量每個(gè)待測試樣中空間電荷的演變規(guī)律。在對其中一個(gè)試樣進(jìn)行空間電荷測量的時(shí)候，脈沖源17通過隔直電容9對待測試樣23施加一個(gè)高壓脈沖信號(hào)，傳感器6將壓力波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過放大器18放大后再送至示波器16，經(jīng)過衰減后脈沖源17輸出的高壓脈沖同時(shí)送至示波器16作為觸發(fā)源。計(jì)算機(jī)15通過數(shù)據(jù)采集程序從示波器16中讀取待測試樣23的空間電荷的分布情況。對于其它待測試樣品，為了防止從隔直電容9中引入干擾，通過一個(gè)帶轉(zhuǎn)換開關(guān)的接地接頭13接地，當(dāng)需要測量空間電荷時(shí)，將高壓脈沖通過隔直電容9施加到待測試樣品上。本發(fā)明的測量裝置不僅將幾套PEA空間電荷測量機(jī)構(gòu)擺放到圓盤4上，而且對其測量部分進(jìn)行改進(jìn)，將已有技術(shù)中安裝在電聲脈沖地電極7下側(cè)屏蔽盒5中的放大器18移出來，使得整套裝置共用一個(gè)放大器18，在大幅度提高試驗(yàn)效率的同時(shí)節(jié)省了試驗(yàn)成本，測量部分放大圖如圖3所示。由傳感器6輸出的電信號(hào)經(jīng)由屏蔽良好的連接線19送至同軸插座20 (在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，同軸插座為SMA型)，經(jīng)過放大器18放大后的信號(hào)經(jīng)由同軸插座20通過連接線20送至示波器16，在屏蔽殼22內(nèi)，直流電源21為放大器18供電。由于從傳感器獲得的信號(hào)十分微弱，為了提高信噪比，連接線19必須具有較高的屏蔽性能，同時(shí)屏蔽盒22和同軸插座20必須配合良好，防止引入外界干擾。利用本發(fā)明測試裝置的工作系統(tǒng)中，高壓直流電源14引出后分出多個(gè)分支，獨(dú)立控制每個(gè)電氣回路。高壓直流電源14引出點(diǎn)處采用可旋轉(zhuǎn)接頭，使得在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤4的時(shí)候，每個(gè)電氣回路可以相對高壓直流電源14引出點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)電氣回路上都裝有兩個(gè)高壓控制開關(guān)和一個(gè)斷路器，斷路器裝在兩個(gè)高壓控制開關(guān)中間，這樣可以滿足任意一個(gè)回路的試樣發(fā)生擊穿時(shí)都能迅速斷開此回路，在更換好新的試樣后，通過閉合斷路器和高壓控制開關(guān)使此回路可以重新投入運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，其特征在于該測量裝置包括支架、轉(zhuǎn)盤、公共地電極、高壓直流電源和多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)，所述的公共地電極通過轉(zhuǎn)盤軸承固定在所述的支架上，所述的轉(zhuǎn)盤同軸固定在公共地電極的上部，所述的多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)沿所述的轉(zhuǎn)盤圓周均布；所述的空間電荷測量機(jī)構(gòu)由脈沖源、電聲脈沖地電極、高壓電極、傳感器、放大器、示波器和計(jì)算機(jī)組成；所述的電聲脈沖地電極固定在轉(zhuǎn)盤上；所述的高壓電極置于高壓電極外殼內(nèi)，高壓電極由隔直電容、高壓直流保護(hù)電阻和高壓輸出電極組成，所述的高壓直流電源與多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)中高壓電極的高壓直流保護(hù)電阻相連，所述的高壓輸出電極與電聲脈沖地電極中間放置待測試樣，所述的脈沖源的高壓輸出端與高壓電極的隔直電容相連，脈沖源的低壓輸出端與所述的示波器相連；所述的放大器的兩端分別通過同軸插座和信號(hào)線與傳感器和示波器相連，所述的計(jì)算機(jī)通過信號(hào)線與示波器相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電介質(zhì)長期老化過程中的空間電荷測量裝置，屬于固體電介質(zhì)空間電荷測量技術(shù)領(lǐng)域。包括支架、轉(zhuǎn)盤、公共地電極、高壓直流電源和多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)，多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)沿所述的轉(zhuǎn)盤圓周均布，高壓直流電源與多個(gè)空間電荷測量機(jī)構(gòu)中高壓電極的高壓直流保護(hù)電阻相連，高壓輸出電極與電聲脈沖地電極中間放置待測試樣，脈沖源的高壓輸出端和低壓輸出端分別與高壓電極和示波器相連，放大器與傳感器和示波器相連，計(jì)算機(jī)通過信號(hào)線與示波器相連。本測量裝置大幅度提高了試驗(yàn)效率，并節(jié)約了大量的試驗(yàn)成本。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103149515SQ20131006859
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者周遠(yuǎn)翔, 黃猛, 沙彥超, 金福寶, 張靈, 黃建文 申請人:清華大學(xué)