一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，包括上电极系统和下电极系统，上电极系统包括上电极、直流高压源和脉冲源，下电极系统包括下电极、压电传感器和宽带放大器；本发明专利技术通过密封圈及抽气模块，保证了在测量油纸绝缘材料内部空间电荷分布的过程中，试品温度、微水含量等特性一致。着重避免了在空间电荷测量过程中从空气中吸收水分引起试品微水含量变化。此外，本发明专利技术上电极系统为一重量固定的整体，试品厚度一致的前提下，可以保证试品所受压力一致，避免了现有测量系统中因手动固定上电极系统引起压力不一致，造成测量结果出现偏差的情况，使得测量结果更准确。

【技术实现步骤摘要】
—种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统【
】本专利技术属于高电压与绝缘
，具体涉及一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统。【
技术介绍
】空间电荷测量技术是研究材料电荷特性的基础和手段，空间电荷测量技术的不断发展与电介质材料介电特性研究的不断深入密切相关、相互促进。在现有油纸绝缘材料内部空间电荷无损测量技术中，电声脉冲法(PEA)已成为其测量领域中一种十分有效、简便且应用广泛的方法。但是，目前使用的测量系统，试品裸露在空气中或简单的容器内，无法密封或使空气完全干燥，而油纸绝缘材料极易从空气中吸潮导致其内部微水含量升高。水分含量的增加不但会导致油纸绝缘材料的电气强度降低，还会加速油纸绝缘老化，缩短绝缘寿命，影响试品的电导率和空间电荷迁移速率，对试品内部空间电荷的积聚和消散特性影响显著。因此在油纸绝缘材料内部电荷测量过程中，保证试品周围空气的绝对干燥，避免试品因吸潮造成其内部含水量的升高尤为重要。【
技术实现思路
】本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，其试品腔完 全密闭，使试品在测量过程中保持状态的稳定性，油纸绝缘内部空间电荷分布结果准确可靠。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，包括上电极系统和下电极系统，上电极系统包括上电极、直流高压源和脉冲源，下电极系统包括下电极、压电传感器和宽带放大器；其中，下电极系统腔具有中空的腔体，其一端固定在下电极的上面，另一端开口，上电极系统外壳伸入下电极系统腔的开口端，并与下电极系统腔的开口端通过密封圈密封，铝金属盒与下电极的下面形成一个密封的腔体；试品设置在下电极的上面，且位于下电极系统腔内，试品上从下至上依次设有半导电层和上电极，压电传感器通过吸收层固定在与试品相对的下电极的下面；下电极系统腔的侧壁上设有抽气管，抽气管的出口端安装有抽气阀；直流高压源、脉冲源以及下电极均设有接地线，直流高压源通过串联的高压接线端和保护电阻与上电极的上端相连，用于施加_30kV到+30kV的直流高压，高压接线端设置在上电极系统外壳上；脉冲源通过高压陶瓷电容器耦合到上电极的上端；压电传感器的输出端与设置在铝金属盒内的宽带放大器的输入端相连，宽带放大器的输出端与设置在铝金属盒外的示波器的输入端相连，示波器与计算机相连。本专利技术进一步改进在于，抽气管上设置有气压表。本专利技术进一步改进在于，压电传感器采用PVDF压电传感器。本专利技术进一步改进在于，抽气管的出口端通过抽气阀与真空泵或者气瓶连接。本专利技术进一步改进在于,示波器采用Tektronix DP04034示波器。相对于现有技术，本专利技术的显著效果在于:本专利技术通过密封圈及抽气模块，保证了在测量油纸绝缘材料内部空间电荷分布的过程中，试品温度、微水含量等特性一致。着重避免了在空间电荷测量过程中从空气中吸收水分引起试品微水含量变化。设计的系统具有良好的密封性能，保证了试品在测量过程中微水含量的稳定性。此外，本专利技术上电极系统为一重量固定的整体，试品厚度一致的前提下，可以保证试品所受压力一致，避免了现有测量系统中因手动固定上电极系统引起压力不一致，造成测量结果出现偏差的情况，使得测量结果更准确。【【附图说明】】图1为本专利技术的测量系统的结构示意图；其中:1_直流高压源；2_脉冲源；3_匹配电阻；4_高压陶瓷电容器；5_保护电阻；6-上电极；7_半导电层；8-试品；9_高压接线端；10-上电极系统外壳；11-密封圈；12_下电极；13-PVDF压电传感器；14 -吸收层；15-宽带放大器；16-气压表；17-抽气阀；18_示波器；19_计算机；20_下电极系统腔；21_铝金属盒；22_抽气管。【【具体实施方式】】下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1，本专利技术一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，包括上电极系统和下电极系统，上电极系统包括上电极6、直流高压源I和脉冲源2，下电极系统包括下电极12、压电传感器13和宽带放大器15 ;其中，下电极系统腔20具有中空的腔体，其一端固定在下电极12的上面，另一端开口，上电极系统外壳10伸入下电极系统腔20的开口端,并与下电极系统腔20的开口端通过密封圈11密封，铝金属盒21与下电极12的下面形成一个密封的腔体；试品8设置在下电极12的上面，且位于下电极系统腔20内，试品8上从下至上依次设有半导电层7和上电极6，压电传感器13通过吸收层14固定在与试品8相对的下电极12的下面；下电极系统腔20的侧壁上设有抽气管22，抽气管22的出口端安装有抽气阀17 ;直流高压源1、脉冲源2以及下电极12均设有接地线，直流高压源I通过串联的高压接线端9和保护电阻5与上电极6的上端相连，用于施加_30kV到+30kV的直流高压，高压接线端9设置在上电极系统外壳10上；脉冲源2通过高压陶瓷电容器耦合到上电极6的上端；压电传感器13的输出端与设置在铝金属盒21内的宽带放大器15的输入端相连，宽带放大器15的输出端与设置在铝金属盒21外的Tektronix DP04034示波器18的输入端相连，Tektronix DP04034示波器18与计算机19相连。进一步地，上压电传感器13采用PVDF压电传感器。抽气管22上设置有气压表16。气管22的出口端通过抽气阀17与真空泵或者气瓶连接。进一步地说，上电极系统主要包括上电极6、直流高压源1、脉冲源2 ;下电极系统主要包括下电极12、PVDF压电传感器13和宽带放大器15。直流高压源通过串联的高压接线端9和耐高压保护电阻与上电极上端相连，用于施加_30kV到+30kV的直流高压；脉冲源通过高压陶瓷电容器耦合到上电极上端，此两部分构成上电极电路系统，并通过环氧树脂浇注、固化固定在铜屏蔽外壳内；下电极底部与压电传感器连接，压电传感器将采集到的声信号转换为电信号传输到放大器，之后被数据采集模块采集；数据采集模块由TektronixDP04034示波器18及安装有采集软件的计算机19组成。本专利技术的目的之一是，设计了一种油纸绝缘材料内部空间电荷测量系统，该系统包括:上电极系统，上电极系统主要包括上电极、直流高压源、脉冲源；下电极系统主要包括下电极、压电传感器和宽带放大器。上电极系统被密封在铜屏蔽外壳内，下电极系统被固定在铝金属盒内。上电极系统插入下电极系统腔口后，上电极面与下电极面水平、中心轴自动重合。本专利技术的目的之一是，设计了一种油纸绝缘材料内部空间电荷测量系统，该系统包括:密封圈及抽气模块，用于避免试品在实验过程中吸潮。下电极腔口上端面设计有密封圈，上电极系统插入下电极腔口时实现试品腔密封功能；下电极腔侧壁上设计抽气口，引出抽气管，并在抽气管上安装气压表。抽气管可与真空泵或者气瓶连接，实现抽真空或冲入干燥气体的功能，通过气压表可观察内部气压状态，实现腔内氛围可控。本次专利技术的油纸绝缘材料内部空间电荷测量系统,在下电极系统试验腔体上端口设计了密封圈，使系统试验腔高度密封，并且在下电极系统试验腔体侧面设计有阀门和气压表，可对试品腔进行抽气处理，保证其试验氛围的绝对干燥和气压可控。此阀门不仅可以进行抽气处理，还可根据实验需要，充入不同气体。解决了现有油纸绝缘材料内部空间电荷测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，其特征在于，包括上电极系统和下电极系统，上电极系统包括上电极(6)、直流高压源(1)和脉冲源(2)，下电极系统包括下电极(12)、压电传感器(13)和宽带放大器(15)；其中，下电极系统腔(20)具有中空的腔体，其一端固定在下电极(12)的上面，另一端开口，上电极系统外壳(10)伸入下电极系统腔(20)的开口端，并与下电极系统腔(20)的开口端通过密封圈(11)密封，铝金属盒(21)与下电极(12)的下面形成一个密封的腔体；试品(8)设置在下电极(12)的上面，且位于下电极系统腔(20)内，试品(8)上从下至上依次设有半导电层(7)和上电极(6)，压电传感器(13)通过吸收层(14)固定在与试品(8)相对的下电极(12)的下面；下电极系统腔(20)的侧壁上设有抽气管(22)，抽气管(22)的出口端安装有抽气阀(17)；直流高压源(1)、脉冲源(2)以及下电极(12)均设有接地线，直流高压源(1)通过串联的高压接线端(9)和保护电阻(5)与上电极(6)的上端相连，用于施加‑30kV到+30kV的直流高压，高压接线端(9)设置在上电极系统外壳(10)上；脉冲源(2)通过高压陶瓷电容器耦合到上电极(6)的上端；压电传感器(13)的输出端与设置在铝金属盒(21)内的宽带放大器(15)的输入端相连，宽带放大器(15)的输出端与设置在铝金属盒(21)外的示波器(18)的输入端相连，示波器(18)与计算机(19)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于油纸绝缘材料内部空间电荷测量的系统，其特征在于，包括上电极系统和下电极系统，上电极系统包括上电极(6)、直流高压源(1)和脉冲源(2)，下电极系统包括下电极(12)、压电传感器(13)和宽带放大器(15);其中，下电极系统腔(20)具有中空的腔体，其一端固定在下电极(12)的上面，另一端开口，上电极系统外壳(10)伸入下电极系统腔(20)的开口端，并与下电极系统腔(20)的开口端通过密封圈(11)密封，铝金属盒(21)与下电极(12)的下面形成一个密封的腔体；试品(8)设置在下电极(12)的上面，且位于下电极系统腔(20)内，试品(8)上从下至上依次设有半导电层(7)和上电极(6)，压电传感器(13)通过吸收层(14)固定在与试品⑶相对的下电极(12)的下面；下电极系统腔(20)的侧壁上设有抽气管(22)，抽气管(22)的出口端安装有抽气阀(17);直流高压源(1)、脉冲源⑵以及下电极(12)均设有接地线，直流高压源⑴通过串联的高压接线端(9)和保护电阻(5)与上电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏艳慧，穆海宝，张冠军，李元，张伟政，李智敏，
申请(专利权)人：西安交通大学，国家电网公司，国网河南省电力公司郑州供电公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61