[发明专利]基于直流叠加谐波的低温电树枝老化实验装置

说明书

本发明公开一种基于直流叠加谐波的低温电树枝老化实验装置，主要由实验装置、电树枝观察装置、直流叠加谐波电压装置和终端构成，其特征在于，所述终端内设置有ScreenRuler长度测量平台，所述电树枝观察装置观测记录所述实验装置内试样变化数据，并将数据传输至终端，所述终端内ScreenRuler长度测量平台进行电树枝长度测量,提供电树枝观察装置和低温环境下直流叠加谐波电压实验装置，从而能够使用测量电树枝长度的方法对高温超导直流电压电缆用绝缘材料老化程度进行有效评估。

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谐波的低温电树枝老化实验装置。

背景技术

随着电力工业产业的迅猛发展和电网规模的扩大，对电力传输要求也越来越高，超导电缆成为了今后发展的热门方向。高温超导(HTS)电缆作为下一代电力传输介质，因其几乎无电阻的特性，可以实现大容量、低损耗的传输，且结构紧凑铺设方便，从而在国内外输电系统中得到广泛应用。在实际应用中，环氧树脂绝缘材料以其优秀的电性能和物理化学性能而广泛应用于高温超导电缆的附件中，其性能的好坏与输电线路的安全运行与否有直接关系。电树枝老化和击穿是环氧树脂绝缘材料绝缘损坏的重要原因。由于电缆的工作环境复杂，环氧树脂需要承受低温、谐波电压以及直流电压等多方面的考验。随着电网传输容量的不断增大，电压等级的不断提高，外界环境的更加复杂化，绝缘材料的电树枝老化问题愈显严重。而其最终导致的绝缘击穿则严重危险了电力系统的安全稳定运行。

对于高温超导直流电缆的运行过程，本身就处于一定幅值的直流电压下，而换流变压器会因为交直流电压的转换而出现谐波电压，从而导致超导直流电缆中直流叠加谐波的复合电压的出现，会对直流电缆的正常运行产生不利的影响，容易造成直流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。因此，研究直流叠加谐波复合电场条件下浇注式绝缘材料老化状态评估方法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，提供一种基于直流叠加谐波的低温电树枝老化实验装置，提供电树枝观察装置和低温环境下直流叠加谐波电压实验装置，从而能够使用测量电树枝长度的方法对高温超导直流电压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：基于直流叠加谐波的低温电树枝老化实验装置，主要由实验装置、电树枝观察装置、直流叠加谐波电压装置和终端构成，所述终端内设置有ScreenRuler长度测量平台，所述电树枝观察装置观测记录所述实验装置内试样变化数据，并将数据传输至终端，所述终端内ScreenRuler长度测量平台进行电树枝长度测量。

所述实验装置用以制造低温环境，包括恒温箱、温度传感器、温度控制器和液氮储存器；所述液氮储存器以管道和阀门连接所述恒温箱，所述恒温箱顶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液氮储存器出口管线上的阀门开度；

所述电树枝观察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，通过视频软件观测试样内部电树枝的是否产生；

所述冷光源装置用以清晰的观测环氧树脂试样内部情形；

所述直流电压叠加谐波电压装置由一个电压复合单元构成，包括高压直流电压电源与谐波电压发生器；

所述ScreenRuler长度测量平台是运行于所述终端上的软件分析平台，是一种测量屏幕的虚拟尺，可以随意调整长度、刻度、透明度，通过测量电树枝长度来描述聚合物的破坏程度。

所述针-板电极系统采用环氧树脂试样模具制备电树枝试样。

所述针-板电极系统设置于所述恒温箱内，所述针-板电极系统内放置有电树枝试样。

所述针-板电极系统上部通过高压套管和限流电阻连接所述直流叠加谐波电压装置，所述针-板电极系统底部通过低压套管接地。