[发明专利]一种用于气液两相流状态的介质绝缘性能测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高电压绝缘性能测量的装置，特别涉及一种用于气液两相流状态下的介质绝缘性能测量装置。

背景技术

一些不燃型氟碳化合物由于其良好的绝缘和冷却特性，可以作为包括电力变压器在内的各种电力设备的绝缘和冷却介质使用。使用这种技术的电气设备具有体积小、重量轻、不燃不爆、安全可靠、绿色环保等特点，可以满足城市电网日渐增长的高电压大容量的需求，特别适用于城市中心变电站等用电负荷密集区、高层建筑群等安装空间比较狭小、消防要求比较高的场所。

在不燃型氟碳化合物作为绝缘介质使用时，蒸发后的蒸汽和沸腾状态的液体都要同时作为绝缘介质使用，介质的沸腾状态在热工学上又称为气液两相流状态。为了工程应用，进行氟碳化合物在气液共存的沸腾两相流状态下的绝缘性能的研究势在必行。

绝缘性能的测量主要包括击穿电压特性、局部放电特性和冲击电压特性，以及介电常数、介质损耗因数等的测量。目前在国内外所进行的工作中，有许多关于液体或气体介质的绝缘性能测量装置和测量结果的研究、报告，甚至国家标准。

现有国家标准中规定的进行绝缘性能的测量装置中，有以下几类：对绝缘液体的击穿电压特性测量的容器是敞口油杯，是碗型容器，高压电极和低压电极分别从其侧壁穿入油杯相对，油杯上方开口，无法密封，且无法加热；对绝缘液体的局部放电和冲击电压特性测量的是闭口油杯，管型容器，高压电极和低压电极分别从其顶部和底部穿入油杯，油杯顶部是闭口，但无法实现气体密封，也无法加热；对绝缘液体的介电常数和介质损耗因数进行测量的是三端电极杯，杯中容器，以容器壁和容器中的测量电极作为电极，容器开口，无法密封，但可以通过微波外部加热。

经过调研和检索表明，为进行不同温度下绝缘液体的绝缘性能的测量，有不少测试场合使用非标容器，可以做到对容器中的液体进行加热，但都不能做到气体密封。如专利号为93245356.2的“液体绝缘测量装置”实用新型，就是对现有三端电极杯进行了改进，使得可以内外同时加热，温度均匀且加热迅速，但仍不能保证气体密封。也就是说，现有的进行绝缘性能的测量装置，只能对装置中的液体或气体介质进行静态测量，无法加热；或者不具有密封性，无法对挥发性的氟碳化合物介质进行有效的测量。无法对挥发性的氟碳化合物进行有效的测量。

检索其他国内外专利文献，除了上述专利外，都是针对于击穿性能、局部放电性能等某种绝缘性能的测量方法，或基于某测量方法对测量装置所做的改进，但都没有从进行两相流状态下绝缘性能测量的需求入手，改进或制作测量装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术只能对装置中的液体或气体介质进行静态测量的不足，提出一种用于气液两相流状态下液体介质的绝缘性能测量装置。本发明可以测量液体介质本身在两相流状态下的各种绝缘性能，或者处于两相流状态下液体介质环境中的固体绝缘材料的各种绝缘性能，如击穿特性、局部放电特性或冲击电压特性等。

本发明由密封容器、加热装置、冷凝装置、高压电极、高压电极密封装置、低压电极、低压电极密封装置、阀门和压力测量仪表等组成。

本发明的主体是一台密封容器，该容器由具有一定机械强度的非金属材料或金属材料做成，能够承受一定的内部压力。在容器的底部有一个加热装置，可以对灌入密封容器的液体介质进行加热。液体介质被加热沸腾蒸发后产生的蒸汽被处于容器顶部的冷凝装置冷凝，重新变成液体，流回容器底部。冷凝装置是一个内部空心的金属管道或空心容器，有两个开口，称为进水口和出水口，处于密封容器顶板的上面。通过进水口和出水口对冷凝器通水，可以通过热量传递带走密封容器内部蒸汽的热量，达到冷凝介质蒸汽的目的。冷凝器的冷凝功率可由通水量的大小来线性调节，并可以间接调节密封容器内的蒸汽压力。

密封容器的顶板上还有阀门和压力测量仪表，与容器内部相通。通过阀门可以向容器内部灌入待测液体介质。压力测量仪表可以测出密封容器内部的气压，以确定气液两相流的工作状态。

本发明的高压电极和低压电极，处于密封容器的中部，分别通过高压电极密封装置和低压电极密封装置，从相对的两个方向穿进密封容器。两个电极间不接触，留有一定距离(参照国家标准为2.5mm，也可以为其他待测距离)，作为绝缘距离。高压电极和低压电极使用金属材料制成，根据所测量的绝缘性能的需要制成不同的电极形状，比如：测量击穿电压特性时一般但不限于使用球冠电极或平板电极，测量局部放电特性或冲击电压特性时一般但不限于使用针板电极或针球电极。