聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法及装置，该方法包括：以交联前为液体组分的聚合物原料制备固体绝缘试样，将针电极预埋入未交联的液体试样内部，交联后得到圆柱形固体绝缘试样；将固体绝缘试样固定于四轴运动滑台的载物台上，对固体绝缘试样执行平移操作和旋转操作，使得针尖处的电树枝始终处于光学显微镜的焦点上；在聚合物电树枝老化与局部放电测试过程中，按照分级进阶通道切换策略，通过旋转转盘对多个通道进行切换并观测，得到针尖360

【技术实现步骤摘要】
聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法及装置


[0001]本申请涉及电力
，特别涉及一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法及装置。

技术介绍

[0002]电缆附件用于连接电缆本体，为了保证电缆附件内部绝缘的电场分布均匀，其结构一般设计较为复杂。然而，在电缆敷设和电缆附件制造过程中容易产生缺陷或引入杂质，使得局部电场集中，所以电缆附件绝缘是电缆系统的薄弱环节。目前，国内电缆附件的设计制造水平在国际上与领先国家尚有距离，而进口的固体绝缘电缆附件良莠不齐，导致现有的电缆附件给电力系统安全运行带来了极大的隐患。电缆接头故障是引发电网故障的重要因素之一，报道过的电力系统风机脱网事故中，电缆接头击穿是引发事故的主要原因。
[0003]电树枝是聚合物绝缘材料中常见的一种劣化缺陷，因为外型上与自然界的树木形态相似而得名。20世纪50年代首次在聚合物绝缘介质中被发现。电树枝老化是引起聚合物绝缘材料破坏的重要因素之一。随着电压等级的不断提高，高压电缆及其附件绝缘内部平均承受电场也在不断提高，而在局部电场集中处绝缘材料极易面临严重的电场畸变。电力电缆运行时间长、检修不便，因此电缆绝缘中的电树枝老化是影响电缆运行可靠性、限制电压等级的重要因素。
[0004]电树枝老化是一种多过程综合作用的复杂现象。在聚合物绝缘材料制备或电缆挤塑成型的过程中不可避免的混入杂质，形成气泡、微孔和毛刺。在外施电场的作用下，这些缺陷形成局部的电场集中。当缺陷处电场超过局部放电的起始电场，局部放电率先在缺陷处引发。在材料内部局部放电的作用下，临近气隙或气泡位置的绝缘物质发生分解、破坏，并沿电场方向逐渐向绝缘层深处发展，在有机绝缘材料中放电发展通道会呈树枝状。由于多个物理过程的综合作用，受研究手段和研究技术的限制，上述聚合物材料中电树枝的起始和生长过程还不甚明确，电树枝破坏通道形貌、微观形貌也并不明确，现有研究中主要针对电树枝的二维形态，而三维电树枝形态研究受限于测试技术而极少有相关报道，导致了对电树枝形成机理虽然提出了各种学说，但目前尚无定论。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的一个目的在于提出一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法，该方法解决了聚合物绝缘材料内部电树枝演化过程三维形态在线实时观测问题。
[0007]本申请的另一个目的在于设计一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量装置。
[0008]为达到上述目的，本申请一方面实施例提出了一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法，包括：
[0009]以交联前为液体组分的聚合物原料制备固体绝缘材料，将针电极预埋入未交联的液体试样内部，交联后得到圆柱形固体绝缘试样；
[0010]将所述固体绝缘试样固定于四轴运动滑台的载物台上，使得对所述固体绝缘试样和所述针电极执行平移操作和旋转操作，使得针尖处的电树枝始终处于光学显微镜的焦点上；以及
[0011]在聚合物电树枝老化与局部放电测试过程中，按照分级进阶通道切换策略，通过旋转转盘对多个通道进行切换并观测，得到针尖360
°
旋转后三维电树枝形态图像数据。
[0012]另外，根据本申请上述实施例的聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0013]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述将针电极预埋入未交联的液体试样内部，包括：调整所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线保持水平平行，使得所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线重合。
[0014]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述使得对所述固体绝缘试样和所述针电极执行平移操作和旋转操作，包括：
[0015]若所述针电极的中轴线与所述固体绝缘试样的中轴线未重合，所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线平行或不平行，利用所述四轴运动滑台沿着x轴移动第一距离，沿着y轴移动第二距离，沿着z轴移动第三距离，以将所述针尖第一次置于所述光学显微镜的焦点上测量电树枝形态数据；利用所述四轴运动滑台的旋转轴将所述固体绝缘试样旋转固定第一角度后，利用所述四轴运动滑台沿着x轴移动第四距离，沿着y轴移动第五距离，以将所述针尖第二次置于所述光学显微镜的焦点上测量电树枝形态数据；累计旋转360
°
后得到所述三维电树枝形态图像数据；
[0016]若所述针电极的中轴线与所述固体绝缘试样的中轴线重合，则利用所述四轴运动滑台沿着z轴移动第六距离以将针尖置于所述光学显微镜的焦点上，利用所述四轴运动滑台的旋转轴将所述固体绝缘试样旋转360
°
后，得到所述三维电树枝形态图像数据。
[0017]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述第一距离和所述第二距离由针电极中心坐标得到，其中，所述针电极中心坐标(x0，y0，z0)的计算公式为：
[0018]x0＝l0cosθ0，
[0019]y0＝l0sinθ0，
[0020]z0＝z
f
，
[0021]其中，θ0为所述固体绝缘试样中轴线与所述针电极中心的夹角，l0为所述固体绝缘试样中轴线与所述针电极中心位置的距离，z
f
为显微镜焦点在z轴上的坐标。
[0022]进一步地，在本申请的一个实施例中，所述第一角度、所述第四距离和所述第五距离由旋转第一角度前后针电极的中心坐标得到，所述旋转第一角度后针电极中心坐标(x1，y1)的计算公式为：
[0023]x1＝l0cos(θ0+n1)，
[0024]y1＝l0sin(θ0+n1)，
[0025]其中，n1为所述第一角度，l0为所述固体绝缘试样中轴线与所述针电极中心位置的距离，所述第四距离Δx和所述第五距离Δy的计算公式为：
[0026]Δx＝|x0‑
x1|，
[0027]Δy＝|y0‑
y1|。
[0028]进一步地，在本申请的一个实施例中，在所述的分级进阶通道切换策略中，所述聚合物电树枝老化与局部放电测试过程包括起树前、起树时、电树枝生长期、电树枝滞长期和电树枝快速生长期。
[0029]为达到上述目的，本申请另一方面实施例设计了一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量装置，包括：
[0030]制备模块，用于以交联前为液体组分的聚合物原料制备固体绝缘材料，将针电极预埋入未交联的液体试样内部，交联后得到圆柱形固体绝缘试样；
[0031]调节模块，用于将所述固体绝缘试样固定于四轴运动滑台的载物台上，使得对所述固体绝缘试样和所述针电极执行平移操作和旋转操作，使得针尖处的电树枝始终处于光学显微镜的焦点上；以及
[0032]测量模块，用于在聚合物电树枝老化与局部放电测试过程中，按照分级进阶通道切换策略，通过旋转转盘对多个通道进行切换并观测，得到针尖360
°
旋转后三维电树枝形态图像数据。
[0033]另外，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法，其特征在于，包括以下步骤：以交联前为液体组分的聚合物原料制备固体绝缘材料，将针电极预埋入未交联的液体试样内部，交联后得到圆柱形固体绝缘试样；将所述固体绝缘试样固定于四轴运动滑台的载物台上，使得对所述固体绝缘试样和所述针电极执行平移操作和旋转操作，使得针尖处的电树枝始终处于光学显微镜的焦点上；以及在聚合物电树枝老化与局部放电测试过程中，按照分级进阶通道切换策略，通过旋转转盘对多个通道进行切换并观测，得到针尖360
°
旋转后三维电树枝形态图像数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将针电极预埋入未交联的液体试样内部，包括：调整所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线保持水平平行，使得所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线重合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使得对所述固体绝缘试样和所述针电极执行平移操作和旋转操作，包括：若所述针电极的中轴线与所述固体绝缘试样的中轴线未重合，所述针电极与所述固体绝缘试样的中轴线平行或不平行，利用所述四轴运动滑台沿着x轴移动第一距离，沿着y轴移动第二距离，沿着z轴移动第三距离，以将所述针尖第一次置于所述光学显微镜的焦点上测量电树枝形态数据；利用所述四轴运动滑台的旋转轴将所述固体绝缘试样旋转固定第一角度后，利用所述四轴运动滑台沿着x轴移动第四距离，沿着y轴移动第五距离，以将所述针尖第二次置于所述光学显微镜的焦点上测量电树枝形态数据；累计旋转360
°
后得到所述三维电树枝形态图像数据；若所述针电极的中轴线与所述固体绝缘试样的中轴线重合，则利用所述四轴运动滑台沿着z轴移动第六距离以将针尖置于所述光学显微镜的焦点上，利用所述四轴运动滑台的旋转轴将所述固体绝缘试样旋转360
°
后，得到所述三维电树枝形态图像数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离由针电极中心坐标得到，其中，所述针电极中心坐标(x0，y0，z0)的计算公式为：x0＝l0cosθ0，y0＝l0sinθ0，z0＝z
f
，其中，θ0为所述固体绝缘试样中轴线与所述针电极中心的夹角，l0为所述固体绝缘试样中轴线与所述针电极中心位置的距离，z
f
为显微镜焦点在z轴上的坐标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一角度、所述第四距离和所述第五距离由旋转第一角度前后针电极的中心坐标得到，所述旋转第一角度后针电极中心坐标(x1，y1)的计算公式为：x1＝l0cos(θ0+n1)，y1＝l0sin(θ0+n1)，其中，n1为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灵，周远翔，格桑曲宗，伍旺松，陈健宁，刘林鹭，蒙绍新，刘健犇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：