一種高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開一種高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，包括直流高壓發(fā)生器、高阻計(jì)、控溫屏蔽箱，以及控溫屏蔽箱內(nèi)的測(cè)試電極；測(cè)試電極包括相互平行放置的兩個(gè)電極板，兩電極板之間設(shè)有試樣容置間隔；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端正極通過高壓引線連接測(cè)試電極的其中一個(gè)電極板；另一個(gè)電極板連接高阻計(jì)的測(cè)試端；所述高壓引線上串接有保護(hù)電阻；連接高阻計(jì)測(cè)試端的極板外側(cè)圍設(shè)有保護(hù)環(huán)；控溫屏蔽箱包括金屬殼體以及可改變箱體內(nèi)溫度的溫控模塊；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端負(fù)極、測(cè)試電極的另一個(gè)電極板、控溫屏蔽箱金屬殼體以及高阻計(jì)的接地端連接并接地。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠適應(yīng)絕緣樣品在高壓下的體積電阻測(cè)量，同時(shí)拓展測(cè)試環(huán)境溫度范圍，解決測(cè)試溫度單一和噪聲信號(hào)干擾問題。

A measurement system of volume resistivity under high temperature and high pressure

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)
本技術(shù)涉及電氣絕緣測(cè)試
，特別是一種高溫高壓下絕緣材料體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
聚合物因其具有優(yōu)異的電氣性能，其電阻率高、介電損耗小，電擊穿強(qiáng)度高等，已成為電氣工業(yè)不可或缺的材料。通常用做電氣系統(tǒng)中各部件相互絕緣和對(duì)地絕緣，希望材料有盡可能高的體積電阻率。絕緣材料的體積電阻率往往隨環(huán)境溫度和外加電場(chǎng)的變化，比如高壓直流電纜絕緣層所使用的交聯(lián)聚乙烯，其體積電阻率隨溫度和電場(chǎng)的變化非常明顯，有時(shí)能達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異，給高壓直流電纜絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來巨大挑戰(zhàn)。直流電壓下，電纜絕緣層的電場(chǎng)分布取決于交聯(lián)聚乙烯的體積電阻率，體積電阻率的變化將引起電纜絕緣層電場(chǎng)嚴(yán)重畸變，再加上絕緣材料本身的特性和環(huán)境條件的變化對(duì)體積電阻也有很大影響，因此精準(zhǔn)測(cè)量并合理評(píng)估絕緣材料的體積電阻率成為了直流電纜絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須攻克的技術(shù)難題。高阻計(jì)作為測(cè)量材料體積電阻率的重要儀器之一，廣泛用于測(cè)量絕緣材料、電工產(chǎn)品、各種元器件的絕緣電阻，具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，儀器的最高量程高達(dá)1017Ω。但是在實(shí)際應(yīng)用中存在兩個(gè)問題，一是測(cè)試溫度單一，只能測(cè)試室溫下的體積電阻率；二是測(cè)試電壓低，最高輸出電壓只有1kV，不能滿足絕緣材料在實(shí)際運(yùn)行電壓下的測(cè)試需求。為了研究絕緣材料體積電阻率隨溫度和電場(chǎng)的變化關(guān)系，必須對(duì)現(xiàn)有的高阻計(jì)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，拓寬測(cè)試溫度和電壓范圍，以實(shí)現(xiàn)高溫高電壓下絕緣材料體積電阻的精準(zhǔn)測(cè)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，解決測(cè)試溫度單一和噪聲信號(hào)干擾問題，能夠適應(yīng)絕緣樣品在高溫高壓下的體積電阻測(cè)量，拓寬測(cè)試溫度范圍，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。本技術(shù)采取的技術(shù)方案為：一種高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，包括直流高壓發(fā)生器、高阻計(jì)、控溫屏蔽箱，以及控溫屏蔽箱內(nèi)的測(cè)試電極；測(cè)試電極包括相互平行放置的高壓電極和測(cè)試電極，兩電極之間設(shè)有試樣容置間隔，高壓電極外設(shè)有保護(hù)環(huán)；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端正極通過高壓引線連接高壓電極；測(cè)量電極連接高阻計(jì)的測(cè)試端；所述高壓引線上串接有保護(hù)電阻；控溫屏蔽箱包括金屬殼體以及可改變箱體內(nèi)溫度的溫控模塊；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端負(fù)極、保護(hù)環(huán)、控溫屏蔽箱金屬殼體以及高阻計(jì)的接地端連接并接地。本技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，直流高壓發(fā)生器提供用來提供測(cè)試電壓，控溫屏蔽箱用來控制測(cè)試溫度和屏蔽噪聲干擾，保護(hù)電阻用來降低故障電壓或電流對(duì)電氣元件的影響，高壓引線用于連接直流高壓發(fā)生器和測(cè)試電極。高阻計(jì)采用直流放大法進(jìn)行體積電阻率的測(cè)量，通過試樣的電流用高阻計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓進(jìn)而計(jì)算得到。本技術(shù)控溫屏蔽箱為獲得不同環(huán)境溫度下的測(cè)試結(jié)果，設(shè)置控溫功能?？販仄帘蜗淇刹捎矛F(xiàn)有的烘箱作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后通過消除烘箱金屬外殼孔隙來實(shí)現(xiàn)屏蔽功能，并對(duì)烘箱內(nèi)部的絕緣距離進(jìn)行設(shè)計(jì)。優(yōu)選的，高壓引線外周設(shè)有繞包絕緣層；保護(hù)電阻以及保護(hù)電阻兩側(cè)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)的所述繞包絕緣層外周設(shè)有應(yīng)力錐，應(yīng)力錐中部外周還設(shè)有絕緣屏蔽層。高壓引線電纜本體即設(shè)有絕緣屏蔽層，繞包絕緣層繞包在高壓引線電纜本體的絕緣屏蔽層外，使得直流高壓發(fā)生器與測(cè)試電極之間的引線可以更好的適應(yīng)高電壓測(cè)試環(huán)境。進(jìn)一步的，所述應(yīng)力錐包括一體化設(shè)計(jì)的柱形中段與椎體兩端部，所述柱形中段與椎體兩端部的連接部為圓臺(tái)柱，圓臺(tái)柱朝向中段一端的直徑小于其朝向椎體端部的一端直徑。優(yōu)選的，保護(hù)電阻兩側(cè)的繞包絕緣層端部為錐尖部朝向保護(hù)電阻的錐形。優(yōu)選的，對(duì)于最大絕緣厚度為2mm的待測(cè)絕緣樣品，直流高壓發(fā)生器的最大輸出電壓為60kV，最大輸出電流為2mA，紋波系數(shù)≤0.5％，保護(hù)電阻大于3×107Ω，同時(shí)遠(yuǎn)小于絕緣電阻。最大絕緣厚度為2mm的待測(cè)絕緣樣品，絕緣電阻約為1010Ω。優(yōu)選的，保護(hù)電阻的阻值為1×108Ω，最大連續(xù)工作電壓大于60kV。可承受較高的工作電壓，保護(hù)電阻的阻值精度：±0.1％～±10％，采用無感設(shè)計(jì)。優(yōu)選的，連接高阻計(jì)測(cè)試端的極板為圓柱體極板，保護(hù)環(huán)為柱體圓環(huán)。保護(hù)環(huán)用于防止表面泄露電流對(duì)測(cè)試信號(hào)帶來干擾。保護(hù)環(huán)可采用不銹鋼材質(zhì)。進(jìn)一步的，高壓引線連接測(cè)試電極的一端端部設(shè)有均壓環(huán)。由于測(cè)試電極和高壓引線導(dǎo)體端面存在尖端，高壓下極易產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的安全可靠性，并對(duì)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生干擾，本技術(shù)通過在導(dǎo)體端部設(shè)置均壓環(huán)，解決導(dǎo)體端部的放電問題，保證系統(tǒng)在極端環(huán)境下仍然不產(chǎn)生電暈放電。優(yōu)選的，均壓環(huán)直徑為1cm，均壓環(huán)到屏蔽箱殼體的距離大于10cm?？蓾M足系統(tǒng)無電暈放電的要求。為了保障屏蔽效果，解決測(cè)試系統(tǒng)電磁兼容問題，本技術(shù)控溫屏蔽箱的屏蔽效能大于90dB，控溫屏蔽箱的金屬殼體厚度為0.008mm。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步：本技術(shù)高溫高電壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，基于高阻計(jì)利用電流放大法對(duì)絕緣樣品進(jìn)行體積電阻率的測(cè)量，同時(shí)通過設(shè)計(jì)保護(hù)電阻以及高壓引線結(jié)構(gòu)，并將測(cè)試電極以及試樣置于控溫屏蔽箱內(nèi)，使得絕緣材料體積電阻的測(cè)試能夠適應(yīng)高溫高壓的環(huán)境，如環(huán)境溫度從室溫變?yōu)槭覝亍?00℃，測(cè)試電壓從0～1kV變?yōu)?～60kV，并可長(zhǎng)期承受高達(dá)60kV的直流電壓；同時(shí)降低樣品擊穿對(duì)測(cè)試元器件的損壞風(fēng)險(xiǎn)；通過高壓引線端部設(shè)置均壓環(huán)，同時(shí)合理設(shè)置屏蔽箱內(nèi)的空氣絕緣距離，消除測(cè)試電極在高電壓下的電暈放電。附圖說明圖1所示為本技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)等效電路圖；圖3所示為保護(hù)電阻和高壓引線絕緣結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述。結(jié)合圖1和圖2，本技術(shù)高溫高壓下體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，包括直流高壓發(fā)生器、高阻計(jì)、控溫屏蔽箱，以及控溫屏蔽箱內(nèi)的測(cè)試電極；如圖2，測(cè)試電極包括相互平行放置的兩個(gè)電極板，高壓電極1和測(cè)量電極3，兩電極板之間設(shè)有試樣容置間隔；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端正極通過高壓引線連接測(cè)試電極的其中一個(gè)電極板，即高壓電極1；另一個(gè)電極板即測(cè)量電極3連接高阻計(jì)G的測(cè)試端；連接高阻計(jì)測(cè)試端的極板即測(cè)量電極3外側(cè)圍設(shè)有保護(hù)環(huán)2也即保護(hù)電極；所述高壓引線上串接有保護(hù)電阻R；控溫屏蔽箱包括金屬殼體以及可改變箱體內(nèi)溫度的溫控模塊；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端負(fù)極、保護(hù)環(huán)、控溫屏蔽箱金屬殼體以及高阻計(jì)的接地端連接并接地。本技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，直流高壓發(fā)生器提供用來提供測(cè)試電壓，控溫屏蔽箱用來控制測(cè)試溫度和屏蔽噪聲干擾，保護(hù)電阻用來降低故障電壓或電流對(duì)電氣元件的影響，高壓引線用于連接直流高壓發(fā)生器和測(cè)試電極。高阻計(jì)采用直流放大法進(jìn)行體積電阻率的測(cè)量，通過試樣的電流用高阻計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓進(jìn)而計(jì)算得到。體積電阻率公式為：其中，ρv-體積電阻率，單位Ω·m；U—測(cè)試電壓，單位kV；I-測(cè)試電流，單位μA；h—絕緣材料試樣的厚度，單位m；A-測(cè)量電極(圖2中電極3)的有效面積，單位m2，d1-測(cè)量電極直徑，單位m；g-測(cè)量電極與保護(hù)電極間隙寬度，單位m。實(shí)施例本實(shí)施例針對(duì)系統(tǒng)中各組成部分分別進(jìn)行說明。一、直流高壓發(fā)生器直流發(fā)生器在整個(gè)系統(tǒng)中的主要作用為給待測(cè)絕緣樣品提供一個(gè)直流高電壓，直流高壓發(fā)生器必須考慮三個(gè)重要指標(biāo)：最高輸出電壓、最大輸出電流和紋波系數(shù)。1.1、最高輸出電壓對(duì)于最大絕緣厚度為2mm的待測(cè)絕本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括直流高壓發(fā)生器、高阻計(jì)、控溫屏蔽箱，以及控溫屏蔽箱內(nèi)的測(cè)試電極；測(cè)試電極包括相互平行放置的高壓電極和測(cè)試電極，兩電極之間設(shè)有試樣容置間隔，高壓電極外設(shè)有保護(hù)環(huán)；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端正極通過高壓引線連接高壓電極；測(cè)量電極連接高阻計(jì)的測(cè)試端；所述高壓引線上串接有保護(hù)電阻；控溫屏蔽箱包括金屬殼體以及可改變箱體內(nèi)溫度的溫控模塊；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端負(fù)極、保護(hù)環(huán)、控溫屏蔽箱金屬殼體以及高阻計(jì)的接地端連接并接地。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括直流高壓發(fā)生器、高阻計(jì)、控溫屏蔽箱，以及控溫屏蔽箱內(nèi)的測(cè)試電極；測(cè)試電極包括相互平行放置的高壓電極和測(cè)試電極，兩電極之間設(shè)有試樣容置間隔，高壓電極外設(shè)有保護(hù)環(huán)；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端正極通過高壓引線連接高壓電極；測(cè)量電極連接高阻計(jì)的測(cè)試端；所述高壓引線上串接有保護(hù)電阻；控溫屏蔽箱包括金屬殼體以及可改變箱體內(nèi)溫度的溫控模塊；直流高壓發(fā)生器的直流輸出端負(fù)極、保護(hù)環(huán)、控溫屏蔽箱金屬殼體以及高阻計(jì)的接地端連接并接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，高壓引線外周設(shè)有繞包絕緣層；保護(hù)電阻以及保護(hù)電阻兩側(cè)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)的所述繞包絕緣層外周設(shè)有應(yīng)力錐，應(yīng)力錐中部外周還設(shè)有絕緣屏蔽層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體積電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，所述應(yīng)力錐包括一體化設(shè)計(jì)的柱形中段與椎體兩端部，所述柱形中段與椎體兩端部的連接部為圓臺(tái)柱，圓臺(tái)柱朝向中段一端的直徑小于其朝向椎體端部的一端直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李棟，朱智恩，陳龍嘯，江貞星，馬一力，楊黎明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南瑞集團(tuán)有限公司，國(guó)家電網(wǎng)有限公司，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇,32