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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線與傳感器和示波器相連，所述的計(jì)算機(jī)通過信號線與示波器相連。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和信號線與傳感器6和示波器16相連，計(jì)算機(jī)15通過信號線與示波器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，傳感器6將壓力波信號轉(zhuǎn)換成電信號，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線與傳感器和示波器相連，所述的計(jì)算機(jī)通過信號線與示波器相連。
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)