[发明专利]大温度梯度及极端低温下绝缘材料电性能实验装置及方法

说明书

本发明属于电气性能试验技术领域，涉及低温绝缘材料的电气性能试验装置和方法，尤其是一种大温度梯度及极端低温环境下绝缘材料电气性能实验装置及方法。包括底部支架，所述底部支架上方由外至内分别安装有桶状真空罩，一级冷屏和样品腔，该底部支架内还分别安装有真空抽取组件，真空高压接插件，制冷组件和低温组件，所述真空抽取组件，制冷组件和低温组件均和样品腔导通，真空高压接插件和样品腔内安装的电极导通；所述桶状真空罩用于将样品腔和外部环境气密隔离，一级冷屏用于将样品腔内控制在低温环境减缓外部热量向内扩散，样品腔内用于放置被测样品。

技术领域

本发明属于电气性能试验技术领域，涉及低温绝缘材料的电气性能试验装置和方法，尤其是一种大温度梯度及极端低温环境下绝缘材料电气性能实验装置及方法。

背景技术

随着高温超导材料逐步成熟、运行成本下降，高温超导技术逐步应用于超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导能源管道等电力能源领域的项目中。但是电力装备所不可或缺的绝缘材料在高温超导装备中多工作于液氮温度环境下，其终端部位的绝缘材料工作于液氮温度至常温的大温度梯度场与高电场耦合作用的恶劣运行环境下，内部热应力和电应力集中程度高，易引起绝缘过早失效。突破高温超导电力装备低温绝缘关键科学技术，对推动高温超导技术在电力装备领域的应用与发展具有重要意义。

环氧树脂常被用于高温超导电力装备电流引线绝缘及支撑绝缘，但由于环氧树脂的电导率相比于其介电常数随温度变化的趋势较大，与均一温度场相比绝缘体在大温度梯度场下的电场畸变更加严重，加之环氧树脂与电流引线导体热膨胀系数差异、制备工艺等引起的裂纹及内部气隙等缺陷，在高电场下易诱发局部放电，导致绝缘击穿，使得绝缘可靠性面临严峻考验，严重制约着高温超导技术在电力装备这一重要能源领域中的大规模应用。因此研究大温度梯度及极端低温下高温超导电力装备绝缘材料的局部放电发展演变过程及击穿机理并探索有效的低温绝缘优化设计方法对提高高温超导技术在电力装备中应用的可靠性与推广具有重要的意义。目前对工作于大温度梯度场及极端低温环境下的高温超导绝缘材料的击穿机理及抑制方法研究较少，存在以下科学问题亟待解决：

(1)大温度梯度及极端低温对绝缘材料局部放电起始及发展演变的规律尚不清楚；

(2)大温度梯度及极端低温对绝缘击穿的影响机理尚不明确。

为了能够更加深入研究大温度梯度及极端低温下绝缘材料局部放电起始、发展演变直至绝缘击穿过程，阐明大温度梯度及极端低温对局部放电发展演变及绝缘击穿的影响机理，优化低温绝缘设计，提高大温度梯度及极端低温下高温超导电力装备低温绝缘可靠性，十分有必要进行高温超导电力装备低温绝缘性能实验装置及方法研究。

但目前国内外现有的低温绝缘材料试验装置均只考虑均一温度场的作用，无法对现有实际工况下处于大温度梯度场作用下绝缘材料的局部放电、击穿规律与机理进行试验分析。

经检索，未发现相同或相近似的现有技术的文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种大温度梯度及极端低温环境下绝缘材料电气性能实验装置及方法。

本发明采取的技术方案是：

大温度梯度及极端低温下绝缘材料电性能试验装置，其特征在于：包括底部支架，所述底部支架上方由外至内分别安装有桶状真空罩，一级冷屏和样品腔，该底部支架内还分别安装有真空抽取组件，真空高压接插件，制冷组件和低温组件，所述真空抽取组件，制冷组件和低温组件均和样品腔导通，真空高压接插件和样品腔内安装的电极导通；所述桶状真空罩用于将样品腔和外部环境气密隔离，一级冷屏用于将样品腔内控制在低温环境减缓外部热量向内扩散，样品腔内用于放置被测样品；所述真空抽取组件用于将样品腔内抽吸至近真空状态，制冷组件用于对样品腔内制冷和控温，低温组件用于辅助制冷组件对样品腔内进行低温制冷，真空高压接插件用于将外部的高压电源发生器连接至样品腔内安装的电极上，以向被测样品施加电压。