一种复合绝缘材料沿面闪络实验装置及实验方法与流程

本发明涉及高压电力设备复合绝缘材料的绝缘性能检测领域，具体涉及一种复合绝缘材料沿面闪络实验装置及实验方法。

背景技术：

近年来，相较于普通的瓷质绝缘外套，高温硫化硅橡胶(htv)凭借其有益的憎水性、憎水迁移性、耐电腐蚀性等性能受到电网公司青睐，逐渐应用于绝缘子、避雷器、套管等电气设备；不同于一般绝缘设备，复合套管会因过热、涉及制造缺陷等原因，随着时间推移而发生相应的老化现象；老化后的高温硫化硅橡胶(htv)憎水性会降低，并伴有绝缘油漏出；漏出的绝缘油以油膜的形式覆盖在外套表面并逐渐渗入硅橡胶内部，严重影响htv的憎水迁移特性，提高套管发生污闪事故的危险；而传统的污闪评估方法与实验平台已经不能满足新型复合绝缘材料的绝缘性能的测试与表征。

技术实现要素：

本发明提供一种高温、高压条件下复合绝缘材料硅橡胶沿面闪络实验方法及实验装置。

本发明采用的技术方案是：一种复合绝缘材料沿面闪络实验装置，包括密闭的透明老化箱，老化箱内设置有加热装置和用于放置试样的绝缘板；老化箱外试样对应位置设置有摄像机；试样上连接第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间按预设距离设置；第一电极和第二电极连接闪络发生装置；闪络发生装置连接电压测量仪；还设置有控制装置和用于老化箱抽真空的真空泵；摄像机、加热装置、真空泵、电压测量仪和闪络发生装置均连接到控制装置；老化箱内还设置有温度传感器，温度传感器连接控制装置。

进一步的，所述绝缘板通过支架设置在老化箱内。

进一步的，所述闪络发生装置包括依次连接的调压器、变压器、分压限流电阻和分压机；调压器连接到交流电源；调压器、变压器和分压器均接地；第一电极接地，第二电极连接到分压限流电阻和分压机之间。

进一步的，所述支架包括竖向设置的第一立杆和第二立杆；第一立杆和第二立杆之间设置有横杆；绝缘板设置在横杆中部。

进一步的，所述老化箱为立方体结构，加热装置包括四根加热管；四根加热管分别设置在老化箱的四根棱上。

进一步的，所述绝缘板为环氧云母制备。

一种硅橡胶沿面闪络实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：控制装置控制真空泵对老化箱进行抽真空；

步骤2：控制装置控制加热装置加热，当温度传感器检测温度值达到设定值后，控制装置控制加热装置停止加热，从而保持老化箱的恒温；

步骤3：控制装置控制闪络发生装置和摄像机启动，闪络发生装置持续升压；通过摄像机观察试样表面情况，当发生闪络时，控制装置识别摄像机拍摄图像；记录发生闪络时电压测量仪测量数据；

步骤4：重复步骤1-3，n次，取与初始计算平均值误差在设定阈值内的闪络电压值的平均值作为该条件下的污闪电压uf：

式中：ui为第i次测量得到的闪络电压值，n为测量次数。

本发明的有益效果是：

(1)本发明可真实模拟闪络发生情况，通过测量所得的污闪电压绘制曲线，来合理分析不同材质、配方和不同外界条件下对硅橡胶试样的绝缘性能产生的影响；

(2)本发明通过摄像机可记录从加压开始到硅橡胶试样发生闪络的整个过程，并对整个过程进行高速截图处理，通过这些图片可以清晰地对不同外界条件，不同材质、配方的硅橡胶试样进行对比分析，得到相应条件和材质配方下的试样的闪络电压特性，从而分析其对硅橡胶试样绝缘性能的影响。

附图说明

图1为本发明实验装置结构示意图。

图2为本发明中闪络发生装置结构示意图。

图中：1-老化箱，2-加热装置，3a-第一立杆，3b-第二立杆，4-横杆，5-绝缘板，6a-第一电极，6b-第二电极，7-试样，8-温度传感器，9-闪络发生装置，10-电压测量仪，11-管道，12-真空泵，13-摄像机，14-控制装置，15-交流电源，16-调压器，17-变压器，18-分压限流电阻，19-分压机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，一种复合绝缘材料沿面闪络实验装置，包括密闭的透明老化箱1，老化箱1内设置有加热装置2和用于放置试样7的绝缘板5；老化箱1外试样对应位置设置有摄像机13；试样7上连接第一电极6a和第二电极6b，第一电极6a和第二电极6b之间按预设距离设置；第一电极6a和第二电极6b连接闪络发生装置9；闪络发生装置9连接电压测量仪10；还设置有控制装置14和用于老化箱1抽真空的真空泵12；摄像机13、加热装置2、真空泵12、电压测量仪10和闪络发生装置9均连接到控制装置14；老化箱1内还设置有温度传感器8，温度传感器8连接控制装置14。

绝缘板5通过支架设置在老化箱1内；支架包括竖向设置的第一立杆3a和第二立杆3b；第一立杆3a和第二立杆3b之间设置有横杆4；绝缘板5设置在横杆4中部。

闪络发生装置9包括依次连接的调压器16、变压器17、分压限流电阻18和分压机19；调压器16连接到交流电源15；调压器16、变压器17和分压器19均接地；第一电极6a接地，第二电极6b连接到分压限流电阻18和分压机19之间。

老化箱1为立方体结构，加热装置2包括四根加热管；四根加热管分别设置在老化箱1的四根棱上；绝缘板5为环氧云母制备。

一种硅橡胶沿面闪络实验方法，包括以下步骤：

首先，搭建实验平台；第一电极6a和第二电极6b采用指形铜电极，控制装置14采用集成了通讯模块、a/d转换装置等结构的上位机；真空泵12通过管道11接通老化箱1，为老化箱1抽真空；摄像机13采用高速摄像机，上位机接收摄像机13、电压测量仪10、温度传感器8采集到的信号，并控制闪络发生装置9、加热装置2和真空泵12的开断。

第二步：开启真空泵12，并启动加热装置2

通过上位机发送控制指令开启真空泵12，对透明老化箱1的箱体内进行抽真空；当抽真空处理结束后，上位机设定实验测试温度，启动加热装置2对老化箱1内进行加热，通过温度传感器8接收信号，可实时观测老化箱1内温度的变化；当到达设定温度后，关闭加热装置2，当检测到温度低于设定值后重新启动加热装置2，从而保持老化箱1内的温度恒定。

第三步：测试闪络电压，记录闪络过程

通过上位机发送指令给闪络发生装置9和摄像机13，启动闪络发生装置9和摄像机13；控制闪络发生装置9通过均匀升压持续升压，当观察到硅橡胶试样7发生沿面闪络时，通过上位机记录由电压测量仪10传输的闪络电压数据；同时保存摄像机13采集到的闪络过程发生的影响资料。

第四步：获得闪络电压的拟合曲线

通过上位机取测量数据中与初始计算平均值相差不超过10％的闪络电压值的平均值作为该条件下的硅橡胶的污闪电压。

式中：ui为第i次测量得到的闪络电压值单位为kv，n为测量次数。

通过所得到的污闪电压，进行拟合后得到的拟合曲线存储到上位机。

本发明通过摄像机可记录从加压开始到试样发生闪络的整个过程，将视频资料自动存储到上位机，同时电压测量仪10将测得的数据参数发送到上位机；通过上位机筛除偏差数据后，通过平均值法将所得参数拟合成一条函数曲线，即可得到其闪络电压；本实验装盒子有效的模拟了恒温条件下的复合绝缘材料硅橡胶沿面闪络状态，可精确得到试样的闪络电压值。