[发明专利]用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样

说明书

技术领域

本发明涉及低温电物理应用领域，尤其是固体绝缘材料耐电压性能测试试样，具体为用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样。

背景技术

帕邢定律描述的是气体击穿电压与两电极间距和气压之间的非线性函数关系。帕邢放电现象是一种气体放电性质，与气体自身的物理特性有着密切的关系，同时当放电电极间位置的变化也对放电性质有着直接的影响。当电极位置固定后，气体气压达到某一特定范围内，只需极低电压就会发生放电现象。室温环境下，氦气在150V，3.3Pa-m(气压与电极距离乘积)就会发生帕邢放电。

所有托卡马克超导磁体以及其馈线系统必须在低温与真空环境下才能正常运行。在工况下磁体中的高电位部件对地电压仅为几十至百伏量级，但是一旦出现等离子体破裂或磁体失超等情况，数兆焦的能量需在短时泄放，整个系统的对地电压将迅速爬升至万伏量级。为了防止高电位部件与零电位部件之间发生帕邢放电，处在高电位的磁体、冷却与测量管线等都必须使用固体绝缘层进行高低电位隔绝，这样在理论上切断了放电路径。但是由于磁体系统运行的电磁力载荷以及热应力，绝缘材料经长时间低温环境运行之后都可能会产生开裂、老化等物理损伤，而且绝缘材料制造工艺本身也可能存在一些固有缺陷，这些不利因素的累积都会为帕邢放电提供必要的放电路径。如果当绝缘缺陷已经产生，同时又出现一定程度真空泄露或管路氦漏，此时就很容易发生帕邢放电事故。

因此所有绝缘材料必须严格控制质量，采用一定措施模拟帕邢放电环境进行耐压性能测试，合格后在部件上使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，能够实现低温低气压环境测试，高电压馈入方便，电极布置简单，电场分布均匀，同时有效的解决了试样沿面漏电流对测试结果的影响。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，其特征在于：包括一端敞口、一端为弧形管底的试管状的绝缘支撑管，待测试绝缘层覆在绝缘支撑管管壁外，有连接套管套在一段待测试绝缘层外并与待测试绝缘层粘接为一体，所述连接套管外套有法兰连接件，所述连接套管和绝缘支撑管弧形管底之间的待测试绝缘层外缠绕有金属包带，所述金属包带与连接套管对应端部点连接为一体，靠近绝缘支撑管的弧形管底的金属包带外套有收紧的卡套，所述卡套下端通过弹簧电学接地。

所述的用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，其特征在于：所述法兰连接件包括具有应力锥结构的不锈钢材料的法兰连接件应力锥、包覆在法兰连接件应力锥的锥体外且与法兰连接件应力锥成型为一体的法兰连接件增绕绝缘层，所述法兰连接件应力锥套在连接套管外，所述法兰连接件增绕绝缘层套在连接套管和绝缘支撑管敞口端之间的待测试绝缘层外。

所述的用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，其特征在于：所述法兰连接件应力锥攻有内螺纹，连接套管攻有外螺纹，所述法兰连接件应力锥螺合在连接套管外，并套装在测试容器的法兰中；所述法兰连接件应力锥和连接套管之间、法兰连接件应力锥和测试容器的法兰之间均设置有橡胶密封圈。

所述的用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，其特征在于：所述绝缘支撑管敞口端超出所述待测试绝缘层。

所述的用于帕邢条件下固定绝缘材料直流耐压性能测试试样，其特征在于：所述绝缘支撑管、连接套管、金属包带、卡套均为不锈钢材料制成。

本发明由两部分组成，绝缘测试本体与法兰连接件。

绝缘测试本体采用了不锈钢圆管作为绝缘支撑管结构，之所以设计成管状考虑到两方面因素：一是大型超导磁体所用导体外形多为圆管结构，具有一定代表性，二是管状试样更易于绝缘缠绕加工。不锈钢绝缘支撑管单端密封成试管状，绝缘材料可沿管壁整体缠绕固化成所需厚度，作为待测试绝缘层。待测试绝缘层外套入不锈钢连接套管，采用低温环氧胶粘接的方法与待测试绝缘层固定，连接套管外攻螺纹以便与法兰连接件连接，从此连接套管上点焊薄不锈钢的金属包带，半迭包延待测试绝缘层外缠绕，收尾部分使用不锈钢卡套卡紧，卡套下端安有弹簧，作为与测试容器的共地连接。以圆管状的不锈钢绝缘支撑管作为高电位引入极，以不锈钢金属包带作为接地极，这样高电位极完全被待测试绝缘层所覆盖，有效杜绝了沿面放电的发生对于测试结果的不利影响，另外端部延伸出的不锈钢卡套对于试样端部电场均匀化有好处。