[发明专利]一种聚合物绝缘材料电机械形变监测装置及监测方法

说明书

一种聚合物绝缘材料电机械形变监测装置及监测方法，属于电气设备技术领域。解决了现有装置无法在线监测绝缘材料在电机械击穿过程中发生的微小形变及温度变化的问题。技术要点：其主要装置有滑块、荧光屏、ccd相机、计算机、氦‑氖气体激光发射器、红外测温成像仪、高压电极：调整氦‑氖气体激光发射器位置，使其发出的激光束照射到试样中心并反射到荧光屏上，调整红外测温成像仪位置使其对准试样中心，接通高压电源后将ccd相机拍摄的荧光屏上激光束图样及红外测温成像仪测得图样上传到计算机上，通过拍摄的激光束图样形状变化反映试样在此过程中的微小机械形变。本发明用于聚合物绝缘材料电机械击穿理论参数监测。

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料电机械形变监测装置及监测方法，具体涉及一种聚合物绝缘材料电机械形变监测装置及监测方法，属于电气设备技术领域。

背景技术

电力电缆是电力系统的重要组成部分，聚乙烯作为合成树脂中产量最大的品种，也成为了高压直流输电电缆的主要绝缘材料。深入研究聚乙烯材料的击穿场强，对提高电缆绝缘的击穿强度，延长电缆使用寿命，降低电缆的制造成本具有明显的经济效益和实用价值。

根据热塑性高分子材料(如聚乙烯)击穿场强的实验，我们发现聚乙烯击穿场强随着温度的升高而表现出下降趋势，很多研究人员提出了解释这种现象的击穿机理，主要为热击穿和电-机械击穿。其中热击穿是由于介质内热的不稳定过程所造成的。通过介质的电流使介质加热，而介质的电导是随着温度升高而增大的，电导的增大又使介质中发热更加严重。一旦由于散热条件不利或者环境温度升高，使介质中发热大于散热，介质中的电流就由于加热作用而不稳定地上升，直至丧失绝缘性能，介质材料即遭到热破坏。

热塑性高分子材料(如聚乙烯)在高温下(玻璃化温度以上)存在着电-机械击穿过程，高温下电强度的迅速下降与其弹性模量的迅速下降有大致对应的规律，同时电机械变形将进一步导致局部电场，当电压作用于介质上时，正、负电极间的静电吸引力就表现为对电极间介质材料的挤压力。如果介质弹性模量很大，挤压力的作用不会导致明显的变形，目前的试验装置中难以实现对试样厚度变化的准确监测。

为了深入研究聚乙烯薄膜在击穿过程中的变化，需要对高电压作用下聚乙烯薄膜试样的温度及微小的电机械形变情况进行监测。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明为了解决在电机械击穿研究过程中出现的无法准确测量由电应力作用而导致聚合物薄膜试样发生微小弹性形变及温度变化，无法深入研究电机械击穿机理的问题，进而提供了一种聚合物绝缘材料电机械形变监测装置及监测方法。

方案一：本发明提供了一种聚合物绝缘材料电机械形变监测装置，包括滑轨、滑块、支架、荧光屏、聚乙烯薄膜试样、ccd相机、计算机、底座、激光专用万向支架、激光发射器、扩束镜、红外测温成像仪、高压电极和绝缘垫板；

所述底座上左右对称设置有支架，支架的上部安装有滑轨，滑轨上滑动安装有三个滑块，由左至右依次分别定义为第一滑块、第二滑块和第三滑块；所述激光发射器通过激光专用万向支架固定在第一滑块上，激光发射器发射端设置有扩束镜；所述红外测温成像仪安装于第二滑块的底面上，所述荧光屏安装于第一滑块的底面上；

所述底座上还设置有绝缘垫板和ccd相机，所述ccd相机设置于荧光屏的正下方，所述绝缘垫板上放置高压电极，所述聚乙烯薄膜试样表面镀有金蒸发层，聚乙烯薄膜试样置于高压电极上，所述红外测温成像仪和ccd相机与计算机相连，红外测温成像仪位于聚乙烯薄膜试样的正上方，高压电极通过高压线与高压电源连接，聚乙烯薄膜试样通过接地线接地。