[实用新型]一种适用于绝缘材料高场强电导特性的测量系统

说明书

技术领域

本实用新型属于绝缘材料的电导测量技术领域，具体涉及一种适用于绝缘材料高场强电导特性的测量系统。

背景技术

实际运行中，电气设备的绝缘材料往往需要承受较高的电场强度和温度，如高压直流输电电缆绝缘，其运行过程中要承受很高的场强，并由于电流损耗发热导致温度很高。在不同场强、不同温度下，绝缘材料的导电机理不同，呈现不同的电导特性。通过测量绝缘材料在高场强、高温下的电导率变化规律，有助于研发新型绝缘材料、指导绝缘结构合理设计、降低绝缘材料发生击穿的风险。

由于测试三电极尺寸的限制和屏蔽的要求，现有电导测量设备的电压等级较低(1kV)，施加高电压时会产生电晕放电、沿面放电等危害，因此有必要研发高电压等级适用的电导测量用的三电极系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有电导测量装置耐压等级受电极大小及屏蔽要求的限制、功能单一、不易制作及维修的不足，提供一种可以在较高电场下使用的、体积小、屏蔽效果好、测量结果更加精准的适用于绝缘材料高场强电导特性的测量系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案包括用于测量绝缘材料试样电导特性的三电极测量系统，三电极测量系统的输入端与高压直流电源相连，另输出端通过电路过流保护装置与高阻计的一端相连，高阻计、电路过流保护装置以及高压直流电源的另一端均接地；高阻计的信号输出端上还连接有用于根据采集到的电流信号计算相应的电流密度和体积电阻率值的计算机。

所述的三电极测量系统包括由上至下依次设置的上环氧管、上电极、绝缘材料试样、下电极以及四根起绝缘作用并支撑整个装置的支撑环氧管；上环氧管、上电极、绝缘材料试样以及下电极均包裹在金属外壳内；其中，金属外壳由上至下分为三部分，第一部分包裹上环氧管，且该部分金属外壳内充满绝缘空气，形成空气绝缘层；第二部分与第三部分结构相同，分别用于包裹上电极和下电极，且这两部分金属外壳内均填充聚四氟乙烯，形成聚四氟乙烯绝缘层；上环氧管内设置有导线，该导线的一端作为三电极测量系统的输入端与高压直流电源相连，另一端通过第一限流电阻与上电极相连；下电极的下端作为三电极测量系统的输出端与电路过流保护装置相连。

所述的上电极的下表面和下电极上表面的聚四氟乙烯为能够相互配合用于增加沿面爬距、减小电极体积的锯齿状对立结构。

所述的金属外壳采用能够阻挡外界信号干扰的铝合金外壳。

所述的上电极的下表面伸出其周围填充的聚四氟乙烯的下表面，并且上电极的下表面边缘设置有用于防止沿面放电的倒角。

所述的上电极和下电极的金属外壳相接处的部分缠绕用于接地的屏蔽线。

所述的下电极包括设置与中间的圆柱状电极，以及设置于圆柱状电极外侧的圆环状电极，且圆柱状电极与圆环状电极之间的空隙中填充有聚四氟乙烯。

所述的高阻计采用能够测量1017Ω的电阻的6517高阻测量仪。

所述的电路过流保护装置包括电压源，电压源的一端接地，另一端通过串联的负载电阻和限流电阻与高阻计的输入端相连，高阻计的另一端接地；负载电阻和限流电阻之间的节点与三电极测量系统的输出端相连，且该节点还与对接稳压管的一端相连，对接稳压管的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在上下电极周围填充聚四氟乙烯，通过结构设计，有效减小了高场强电导测量装置的体积；利用金属壳和屏蔽线屏蔽干扰以及用6517高阻计作为测量器件，实现了绝缘材料高场强电导的精准测量；可以同时对材料施加电场和温度，实现了多重因素作用下的材料电导特性的测量；合理的电极绝缘材料选取和绝缘结构设计确保了该电极在高场强下的适用性。通过本实用新型，可以对绝缘材料在高场强下的电导性能进行研究，为提高电力设备绝缘的可靠性提供实验和理论研究依据。

进一步的，本实用新型上电极下表面和下电极上表面的聚四氟乙烯为锯齿状对立结构，可增加沿面爬距，减小电极外径，从而减小了电极的体积。

进一步的，本实用新型上电极下表面略高于聚四氟乙烯下表面，并且高压电极的下表面边缘用倒角处理，从而有效防止了沿面放电。

进一步的，本实用新型利用铝合金包覆系统可阻挡外界信号干扰，同时于上下电极金属壳相接处缠绕接地的屏蔽线，能将外来的干扰信号导入大地，并避免干扰信号从上下电极间缝隙处进入电极内部干扰测量信号，同时降低传输信号的损耗。