[发明专利]基于复合场的直流电缆绝缘材料高温老化评估装置

说明书

本发明公开一种基于复合场的直流电缆绝缘材料高温老化评估装置，主要由实验装置、电树枝观测装置、直流叠加脉冲电源装置和终端构成，所述终端内设置有Matlab语言数据分析平台，所述电树枝观测装置观测记录所述实验装置内试样变化数据，并将数据传输至所述终端。本发明有效的模拟了实际运行中直流电缆的工况。

技术领域

本发明属于高压设备领域，特别涉及一种基于直流叠加脉冲复合场的直流电缆绝缘材料高温老化程度评估装置。

背景技术

在高压直流电缆中，电缆绝缘的温度与电缆负载情况有关。在满额工作时，电流通过电缆导体产生的温度高达90℃。这个温度已经远远高于室温。而在故障时短时间内可高达150℃，严重影响电力电缆的安全运行。对于高压直流电缆的运行过程，本身就处于一定幅值的直流电压下，但由于雷击、换流失败、操作过电压等原因引入的脉冲电压，会对工作环境产生不利的影响，容易造成电缆绝缘的电树枝老化和击穿，严重威胁了电缆绝缘的安全性和使用寿命。交联聚乙烯作为高压直流电缆的绝缘材料，其最高可接受的连续工作温度仅为90℃。聚丙烯具有优异的热学性能，熔点高达160℃，长期使用温度达100-120℃。同时，聚丙烯具有优良的绝缘性能和抗腐蚀性。此外，由于其热塑性，在使用寿命结束时更容易回收利用，因此对环境友好的。聚丙烯作为潜在的环保型高压直流电缆绝缘材料有望代替交联聚乙烯作为高压直流电缆绝缘新材料。研究直流叠加脉冲复合场电场聚丙烯绝缘材料高温下老化状态评估装置具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于复合电场的高温绝缘材料老化评估装置，提供电树枝观测装置和高温环境下直流叠加脉冲电压实验装置，从而能够使用累积损伤的方法对直流电缆用绝缘材料老化程度进行有效评估。

本发明为所要解决的技术问题提供的技术方案是：基于复合场的直流电缆绝缘材料高温老化评估装置，主要由实验装置、电树枝观测装置、直流叠加脉冲电源装置和终端构成，所述终端内设置有Matlab语言数据分析平台，所述电树枝观测装置观测记录所述实验装置内试样变化数据，并将数据传输至所述终端；

所述实验装置用以制造高温环境，包括恒温箱、温度传感器、温度控制器和油罐；所述油罐内置加热装置，所述油罐以管道和阀门连接所述恒温箱，所述恒温箱内部设置有温度传感器，所述温度传感器以信号线连接所述温度控制器，所述温度控制器控制所述油罐液循环回路的开断；

所述恒温箱内设置有针-板电极系统，所述针-板电极系统内放置有电树枝试样，所述针-板电极系统上部连接所述直流叠加脉冲电源装置，所述直流叠加脉冲电源装置由一个电压复合单元构成，包括高压直流电源与脉冲电压发生器；

所述电树枝观测装置主要由光学显微镜、CCD数码摄像头、冷光源构成；所述CCD数码摄像头与所述终端相连，通过视频软件观测所述电树枝试样；

所述Matlab语言数据分析平台是运行于所述终端上的软件分析平台，采用Matlab语言进行计算，分析损伤区域占整个图片像素的数量来描述聚合物的破坏程度。

本发明所述恒温箱由耐热玻璃缸内层、耐热玻璃缸外层构成；所述油罐内热油以管道和阀门连接所述耐热玻璃缸外层，所述耐热玻璃缸内层内部设置有温度传感器，所述温度传感器由热电偶组成。

本发明所述针-板电极系统上部通过高压套管和限流电阻连接所述直流叠加脉冲电源装置。

本发明所述针-板电极系统采用聚丙烯试样模具制备电树枝试样。

本发明所述针-板电极系统底部通过低压套管接地。

与现有技术相比，本发明有益效果

1、本发明采用针-板电极系统模拟了直流电缆内部不可避免的缺陷。

2、本发明实验温度可控而准确。

3、有效的模拟了实际运行中直流电缆的工况。