[发明专利]一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷测量装置及方法

权利要求书

1.一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于：该装置包括封闭气室（40）、导电杆（9）、均压环（11）、保护电阻（38）和高压电源（39），所述均压环（11）的顶端电连接保护电阻（38），所述保护电阻（38）的另一端电连接高压电源（39），且高压电源（39）的另一端接地；

所述封闭气室（40）的顶部设有密封用盆式绝缘子（1），所述密封用盆式绝缘子（1）的中心插接有导电杆（9），所述导电杆（9）的顶端套接有均压环（11），所述导电杆（9）的底部内腔固定安装有弹簧销（10），所述弹簧销（10）的个数为2个，且两个弹簧销（10）并联连接，所述弹簧销（10）的底端螺接有中空电极（12），所述中空电极（12）的底端固定连接有第二均压罩（17），所述中空电极（12）的外壁上依次螺接有高温流体进管（13）和高温流体出管（14），所述高温流体进管（13）和高温流体出管（14）的末端连通有高温储油箱（15），所述高温储油箱（15）电连接第一控温装置（16）；

所述密封用盆式绝缘子（1）左右两端底部安装有空心圆柱桶（2），所述空心圆柱桶（2）的左右两侧壁分别开设有左侧密封盖板（4）和右侧密封盖板（5），所述高温流体进管（13）和高温流体出管（14）贯穿左侧密封盖板（4），所述右侧密封盖板（5）插接有Kelvin探头控制轴（34），且Kelvin探头控制轴（34）一端转动连接有Kelvin探头（36），所述Kelvin探头（36）的检测输出端电连接电位计（37），且Kelvin探头控制轴（34）的另一端连接第一步进电机（35）的输出端；

所述空心圆柱桶（2）的底端铆接有底部密封盖板（3），所述底部密封盖板（3）的左侧部开设有充气孔（6），所述充气孔（6）的内腔插接有通气管（7），所述通气管（7）的外侧壁固定安装有阀门（8），所述底部密封盖板（3）上从左到右依次插接有低温流体进管（18）、第一纵向支撑轴（22）、第一纵向旋转轴（24）、第二纵向支撑轴（23）和低温流体出管（19），所述第一纵向支撑轴（22）的底端连接第二步进电机（32）的输出端，所述第一纵向支撑轴（22）、第二纵向支撑轴（23）和第一纵向旋转轴（24）的底部均接地，所述第一纵向旋转轴（24）的底端连接有第三步进电机（31）的输出端，所述第二纵向支撑轴（23）的底端连接有第四步进电机（33）的输出端，所述第一纵向支撑轴（22）和第二纵向支撑轴（23）的顶端螺接有圆筒（30），所述圆筒（30）的侧壁上螺接有空心圆环（29），所述空心圆环（29）的两个中心对称位置上分别设有低温流体进管（18）和低温流体出管（19），所述低温流体进管（18）和低温流体出管（19）的末端连通有低温储油箱（20），所述低温储油箱（20）电连接第二控温装置（21），所述第一纵向旋转轴（24）的顶部套接有绝缘台（25），所述绝缘台（25）的顶端插接有第二纵向旋转轴（26），所述第二纵向旋转轴（26）的顶部焊接有第一均压罩（27），所述第一均压罩（27）的上表面固定连接有测试用绝缘子（28）中部高压电极端的下表面，且测试用绝缘子（28）的低压电极端紧贴圆筒（30）内壁；

所述高温储油箱（15）包括第一加热装置（1501）、第一油泵（1502）和第一温度传感器（1503），所述第一油泵（1502）连接高温流体进管（13），所述第一温度传感器（1503）连接高温流体出管（14），所述第一加热装置（1501）、第一油泵（1502）和第一温度传感器（1503）均电连接第一控温装置（16）；

所述低温储油箱（20）包括第二加热装置（2001）、第二油泵（2002）和第二温度传感器（2003），所述第二油泵（2002）连接低温流体进管（18），所述第二温度传感器（2003）连接低温流体出管（19），所述第二加热装置（2001）、第二油泵（2002）和第二温度传感器（2003）均电连接第二控温装置（21）。

2.根据权利要求1所述的一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量装置，其特征在于，所述第一控温装置（16）和第二控温装置（21）均采用SSR固态的继电器输出方式的温度控制器。

3.一种温度梯度场下盆式绝缘子表面电荷量测量方法，采用权利要求1所述的一种温度梯度下盆式绝缘子表面电荷量测量装置实现，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、安装好封闭气室（40）中的结构，安装好后，通过充气孔（6）向封闭气室（40）中充入具有一定压力的气体；

步骤2、在第一控温装置（16）和第二控温装置（21）上分别设置高温储油箱（15）和低温储油箱（20）的温度，设置好后，接通外部电源，使第一控温装置（16）和第二控温装置（21）分别控制第一加热装置（1501）和第二加热装置（2001）对高温储油箱（15）和低温储油箱（20）中的油进行预加热，同时用第一温度传感器（1503）和第二温度传感器（2003）分别监测高温储油箱（15）和低温储油箱（20）中的油温，当油温达到预设值时，第一温度传感器（1503）和第二温度传感器（2003）分别将温度信号传递给第一控温装置（16）和第二控温装置（21），使得第一控温装置（16）和第二控温装置（21）控制第一加热装置（1501）和第二加热装置（2001）停止加热；

步骤3、接通并控制第三步进电机（31），使测试用绝缘子（28）的顶端与第二均压罩（17）良好接触，保证中空电极（12）与测试用绝缘子（28）的高压电极端连接，然后控制第二步进电机（32）和第四步进电机（33），使得测试用绝缘子（28）左右两端与圆形空心槽（29）在同一个水平高度，且测试用绝缘子（28）外部接地；

步骤4、控制第一控温装置（16）和第二控温装置（21）打开第一油泵（1502）和第二油泵（2002），将加热好的油不断地输入中空电极（12）中，给测试用绝缘子（28）的高压电极端和低压电机端进行加热，待测试用绝缘子（28）电极温度稳定后，采用逐步升压法，手动给测试用绝缘子（28）的高压电极端和低压电机端施加电压，并控制第一步进电机（35）将Kelvin探头（36）撤回；

步骤5、等测试用绝缘子（28）闪络后，通过观察电位计（37）的读数测得闪络电压，立即将测试用绝缘子（28）的高压电极端和低压电机端的电压将为零，并使第一纵向旋转轴（24）带动测试用绝缘子（28）下移，使得中空电极（12）和第二均压罩（17）分别与测试用绝缘子（28）的上下两端脱离，且第一纵向支撑轴（22）和第二纵向支撑轴（23）带动圆筒（30）向下移动，使测试用绝缘子（28）与高低压电极分离，同时使第一控温装置（16）和第二控温装置（21）分别控制第一加热装置（1501）、第一油泵（1502）和第二加热装置（2001）、第二油泵（2002）关闭，使高低温加热循环停止；

步骤6、通过第三步进电机（31）控制第一纵向旋转轴（24）和第二纵向旋转轴（26）上下移动，从而带动测试用绝缘子（28）上下移动，同时使第一步进电机（35）得输出端带动Kelvin探头控制轴（34）运动，使得Kelvin探头（36）左右移动，能与测试用绝缘子（28）充分接触，从而测得整个测试用绝缘子（28）表面的电荷，电位计（37）通过Kelvin探头（36）输出的电位得到测试用绝缘子（28）表面的电位，然后通过反演算法计算出测试用绝缘子（28）表面的电荷分布；

步骤7、取出测试用绝缘子（28），用无水乙醇擦拭后放置1到2天，再重复步骤1到步骤6，进行下一次实验。