超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置及试验方法

摘要

本发明提供一种超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置及试验方法，设计了一种与标准电极连接的局部放电平台，其中标准电极用于连接超导复合绝缘试品的试验装置和在低温试验专用容器中加入液氮和氮气、将连接在局部放电平台两端的2个标准电极分别连接在超导复合绝缘试品的两端和依据试验方案进行局部放电发展过程的试验并在线记录试验结果的试验方法。和现有技术相比，本发明提供的试验装置和试验方法，满足了超导装置中低温绝缘材料的机理研究要求。该试验装置功能设计合理、该试验方法结构分布清晰准确，可以很好的实现低温复合绝缘材料在过冷液氮温区下中高电压等级的局部放电发展过程测试。

说明书

技术领域

本发明涉及低温与超导应用技术领域，具体讲涉及一种超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置及试验方法。

背景技术

随着超导电力技术的不断发展，超导设备的电压等级也不断提高，对超导绝缘材料的要求也越来越严格。超导绝缘材料的优劣决定着超导电气设备的运行状态，如果超导绝缘材料内部或者表面存在着局部性缺陷，在使用中便会出现局部放电现象，从而引起绝缘的电介质老化，到达一定程度后会导致超导电气设备的击穿和损坏。

因此，局部放电检测对于发现低温绝缘材料中的隐形缺陷和故障机理具有重要的作用。针对过冷液氮温区的局部放电测试，由于超导电力设备结构的特殊性，超导绝缘材料的在线检测和备品更换具有较高的难度，目前没有相关的测试装置和测试方法，因此无法获取相应的结果评估和诊断方案。

随着超导电力技术的不断发展，及时发现超导绝缘材料中的隐形缺陷和故障机理问题越来越紧迫，因此，如何及时发现超导绝缘材料中的局部放电现象，从而避免超导电气设备的击穿和损坏，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置及试验方法，满足了超导装置中低温绝缘材料的机理研究要求。该试验装置功能设计合理、该试验方法结构分布清晰准确，可以很好的实现低温复合绝缘材料在过冷液氮温区下中高电压等级的局部放电发展过程测试。

液氮温区下超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置，所述试验装置包括局部放电平台和低温试验专用容器，所述局部放电平台与标准电极连接；所述标准电极用于连接超导复合绝缘试品。

优选的，所述局部放电平台的一端依次与接地开关、接地端子和一个标准电极连接，其另一端依次与隔离开关、高压电极和另一个标准电极连接。

优选的，所述局部放电平台包括试验变压器、电容分压器、局部放电试验仪器、操作台、调压设备和数据采集及处理系统，所述电容分压器与所述局部放电平台并联。

优选的，所述低温试验专用容器为发泡设备，其上端设有与其活动连接的玻璃观察窗，其外壁上设有高速摄影机。

优选的，所述超导复合绝缘试品为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和PPLP的薄膜型绝缘材料中的一种与液氮复合的绝缘材料；所述标准电极为圆弧对平板电极、三角形对平板电极或板对板电极。

一种液氮温区超导绝缘材料局部放电发展过程的试验方法，所述试验方法包括如下步骤：

1)将过冷液氮温区下的与标准电极连接的局部放电平台和低温试验专用容器放置在屏蔽室内；

2)调试低温试验专用容器的试验环境；

3)在低温试验专用容器中加入液氮和氮气；

4)将连接在局部放电平台两端的2个标准电极分别连接在超导复合绝缘试品的两端；

5)将与标准电极连接后的超导复合绝缘试品放置于低温试验专用容器的液氮中；

6)在低温试验专用容器的上端盖上玻璃观察窗；

7)依据试验方案进行局部放电发展过程的试验并在线记录试验结果；

8)离线进行数据分析并打印报告。

优选的，步骤2)中，调试低温试验专用容器的试验环境的方式为对所述低温试验专用容器进行抽真空干燥处理。

优选的，步骤3)中，在低温试验专用容器中加入的液氮和氮气的体积均为低温试验专用容器的体积的1/2。

优选的，步骤7)依据试验方案进行局部放电发展过程试验时，根据设置在低温试验专用容器外壁上高速摄影机对试验过程进行观察和记录；

所述试验方案的具体方式为：以每隔5分钟的时间间隔对超导复合绝缘试品均匀升压1kV，并记录均匀升压后的局部放电量，若5分钟后若超导复合绝缘试品未击穿，继续匀速加压至超导复合绝缘试品发生沿面闪络后停止试验。

优选的，步骤7)中所述在线记录局部放电发展过程试验结果是在试验进行过程中，通过光纤将试验中获取的局部放电信号传送至电脑，由电脑实时记录试验结果。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置及试验方法，设计了一种与标准电极连接的局部放电平台，其中标准电极用于连接超导复合绝缘试品的试验装置和在低温试验专用容器中加入液氮和氮气、将连接在局部放电平台两端的2个标准电极分别连接在超导复合绝缘试品的两端和依据试验方案进行局部放电发展过程的试验并在线记录试验结果的试验方法。和现有技术相比，本发明提供的试验装置和试验方法，满足了超导装置中低温绝缘材料的机理研究要求。该试验装置功能设计合理、该试验方法结构分布清晰准确，可以很好的实现低温复合绝缘材料在过冷液氮温区下中高电压等级的局部放电发展过程测试。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的技术方案，试验装置中与标准电极连接的局部放电平台，其中标准电极用于连接超导复合绝缘试品的设计，使得该试验装置可以准确获取超导复合绝缘试品的局部放电参数，从而避免因超导复合绝缘试品的电介质老化引起的超导电气设备的击穿和损坏，保证了超导电气设备的工作安全与工作寿命。

2、本发明提供的技术方案，采用低温试验专用容器中加入液氮和氮气、将连接在局部放电平台两端的2个标准电极分别连接在超导复合绝缘试品的两端和依据试验方案进行局部放电发展过程的试验并在线记录试验结果的试验方法，使得可以准确发现低温绝缘材料中的隐形缺陷和故障机理，进而可以获取相应的结果评估和诊断方案，从而避免因超导复合绝缘试品的电介质老化引起的超导电气设备的击穿和损坏，保证了超导电气设备的工作安全与工作寿命。

3、本发明提供的技术方案，电容分压器的设置增加了电压检测的方便性，节省试验的时间成本并增加了试验的准确性。

4、本发明提供的技术方案，隔离开关和接地开关的使用能够更好的控制局放测试仪器，保证了实验的安全性和高效性。

5、本发明提供的技术方案，所有实验测试仪器均放置在屏蔽室内连接，能够有效屏蔽外界干扰，提高试验的准确性。

6、本发明提供的技术方案，离线进行数据分析的设置，是将取得的实验结果在脱离高压试验环境的情况下进行分析，保证了实验人员的安全。

7、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置的局部放电平台示意图。

图2是本发明的超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置的低温试验试验容器示意图。

图3是本发明的使用超导绝缘材料局部放电发展过程的试验方法的示意图。

图4是本发明的使用超导绝缘材料局部放电发展过程的试验方法时的实验装置示意图。

其中，1-超导复合绝缘试品，2-标准电极，3-低温试验专用容器，4-玻璃观察窗，5-高速摄像机，6-高压电极，7-接地端子，8-液氮，9-氮气，10-局部放电试验平台，11—电容分压器，12—隔离开关，13—接地开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至2所示，本发明的液氮温区下超导绝缘材料局部放电发展过程的试验装置包括局部放电平台10和低温试验专用容器3，局部放电平台10与标准电极2连接；标准电极2用于连接超导复合绝缘试品1；局部放电平台10的一端依次与接地开关13、接地端子7和一个标准电极2连接，其另一端依次与隔离开关12、高压电极6和另一个标准电极2连接。

其中，局部放电平台10包括电容分压器11和未在图中显示的试验变压器、、局部放电试验仪器、操作台、调压设备和数据采集及处理系统，电容分压器11与局部放电平台10并联；

低温试验专用容器2为发泡设备，其上端设有与其活动连接的玻璃观察窗4，其外壁上设有高速摄影机5；

超导复合绝缘试品1为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和PPLP的薄膜型绝缘材料中的一种与液氮复合的绝缘材料；

标准电极2采用圆弧对平板电极、三角形对平板电极或板对板电极。

如图3至4所示，本发明的液氮温区超导绝缘材料局部放电发展过程的试验方法，包括如下步骤：

1)将过冷液氮温区下的与标准电极2连接的局部放电平台10和低温试验专用容器3放置在未在图中显示的屏蔽室内；

2)调试低温试验专用容器3的试验环境；

3)在低温试验专用容器3中加入液氮8和氮气9；

4)将连接在局部放电平台10两端的2个标准电极2分别连接在超导复合绝缘试品1的两端；

5)将与标准电极2连接后的超导复合绝缘试品1放置于低温试验专用容器3的液氮8中；

6)在低温试验专用容器3的上端盖上玻璃观察窗4；

7)依据试验方案进行局部放电发展过程的试验并在线记录试验结果；

8)离线进行数据分析并打印报告。

其中，步骤2)中，调试低温试验专用容器3的试验环境的方式为对所述低温试验专用容器3进行抽真空干燥处理；将低温测试用专用容器进行抽真空干燥处理，之后加入液氮，注入氮气形成正压环境，对超导复合绝缘材料进行冷却降温处理，形成过冷液氮温区试验环境。依据试验方案进行局部放电性能测试；

步骤3)中，在低温试验专用容器3中加入的液氮8和氮气9的体积均为低温试验专用容器3的体积的1/2；

步骤7)依据试验方案进行局部放电发展过程试验时，根据设置在低温试验专用容器3外壁上高速摄影机5对试验过程进行观察和记录；

所述试验方案的具体方式为：以每隔5分钟的时间间隔对超导复合绝缘试品1均匀升压1kV，并记录均匀升压后的局部放电量，若5分钟后若超导复合绝缘试品1未击穿，继续匀速加压至超导复合绝缘试品1发生沿面闪络后停止试验；其中，测试的参数为中高耐压等级低温复合绝缘的局部放电性能。

步骤7)中所述在线记录局部放电发展过程试验结果是在试验进行过程中，通过光纤将试验中获取的局部放电信号传送至电脑，由电脑实时记录试验结果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。