一种密闭式介质绝缘性能测试装置的制作方法

1.本发明涉及高电压下绝缘性能测试技术领域，具体涉及一种密闭式介质绝缘性能测试装置。


背景技术：

2.氟碳介质无毒、易挥发，且在不同工况下，其压力、温度、流速、两相流气体体积占有率等状态参数不同。因此，为精准测试氟碳介质应用于浸泡式蒸发冷却变压器时的绝缘性能，实验装置需满足密封、电极自加热、介质循环流动的要求，还要能实时测量氟碳介质的物性参数。
3.为此，现有技术公开了一种用于气液两相流状态下介质绝缘性能测量的装置，包括密封容器、加热装置、冷凝装置、高压电极、低压电极、高压电极密封装置和低压电极密封装置；加热装置位于密封容器的底部，冷凝装置处于密封容器的上部；冷凝装置的进水口和出水口穿过密封容器顶板，通向密封容器外；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入密封容器内；密封容器中加入待测液体介质，加热装置对待测液体介质加热至沸腾两相流状态，使低压电极接地，高压电极按照一定速率增压，直至发生击穿放电，记录击穿时间和电压，重复若干次，即可得到液体介质在气液两相流状态下的击穿电压特性。但是由于受加工精度或安装精度影响，在测试时，高压电极和低压电极难以调整至完全平行的同心位置，导致电极间隙不均匀，容易影响测试的准确性，而高压电极与低压电极需要与箱体间实现密封，安装固定后调节不便。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的装置高压电极的位置调节不便，影响测试的准确性的缺陷，从而提供一种方便调节高压电极的位置，测试准确度高的密闭式介质绝缘性能测试装置。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种密闭式介质绝缘性能测试装置，包括：
6.密封壳体，内设有一对相对设置的高压电极和低压电极；
7.加热结构，设于所述密封壳体中，用于对所述密封壳体中的介质进行加热使其处于气液两相流状态；
8.位置调节结构，包括与所述密封壳体固定的接头以及用于连接所述接头和高压电极的调节件，所述接头和所述高压电极至少之一设有允许所述调节件朝不同方向移动的调节空间，所述调节件设于所述调节空间中，并在所述高压电极移动至与所述低压电极平行时将所述高压电极和接头紧固。
9.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，所述调节空间为成型于所述接头和高压电极至少之一上的通孔，所述调节件包括贯穿所述通孔的螺杆和设于所述螺杆端部的螺母。
10.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，还包括至少部分设于所述密封壳体外部的
绝缘套管，所述接头与所述绝缘套管连接，且设于所述密封壳体内部。
11.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，还包括与所述密封壳体连通设置的流速调节结构，所述流速调节结构设于所述密封壳体外部，用于控制所述密封壳体中的介质按预定流速循环流动。
12.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，所述流速调节结构包括与所述密封壳体连通设置的管路以及设于所述管路上的泵体和流量计。
13.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，在所述管路上还设有冷凝结构，位于所述冷凝结构内部的管路上设有阀门和压力测量仪。
14.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，在所述冷凝结构和所述泵体之间设有蓄流箱。
15.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，在所述密封壳体的侧壁上设有鼓气结构，所述鼓气结构对应所述高压电极和低压电极之间的间隙设置。
16.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，在所述密封壳体内部、所述高压电极和低压电极放电区域的两侧分设有第一绝缘隔板和第二绝缘隔板，第一绝缘隔板和高压电极之间以及第二绝缘隔板和低压电极之间均预留有介质通道。
17.所述的密闭式介质绝缘性能测试装置，所述加热结构环设在所述低压电极的周向。
18.本发明技术方案，具有如下优点：
19.1.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，当需要调节高压电极的位置，以调节高压电极和低压电极之间的平行度时，由于接头和高压电极上至少之一设有允许调节件朝不同方向移动的调节空间，因此只需将高压电极进行微调，在调节到位后，通过调节件将高压电极与接头紧固即可，调节方式简单，易于操作，基本不会对密封壳体的密封性能产生影响，保证了最终测试的准确性。
20.2.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，至少部分设于密封壳体外部的绝缘套管的设置，使得在将高压电极与外部高压发生装置相连，以提供高电压进行测试时，只需将外部高压发生装置穿过绝缘套管与接头连接即可，保证高电压只存在于接头和高压电极上，而不会存在于密封壳体外部，提高了安全性；同时密封壳体可采用金属加工而成，选材更加广泛。
21.3.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，通过流速调节结构控制密封壳体中的介质按预定流速循环流动，将低压电极接地，高压电极和外部高压发生装置相连，加上测量需要的高电压，即可测量介质在预定流速下气液两相流状态下的绝缘特性，扩大了适用范围。
22.4.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，流速调节结构包括与密封壳体连通设置的管路以及设于管路上的泵体和流量计。泵体使密封壳体中的介质循环流动，通过流量计的读数调节泵体的功率以控制介质的流速，流速控制更加精准。
23.5.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，冷凝结构和流速调节结构设于同一管路上，通过调节冷凝结构的冷却功率，使其冷却功率与加热结构的加热功率相平衡，稳定装置内部压强，并配合阀门和压力测量仪使装置内压强维持在某一给定值，且稳定一段时间后，介质就处于该压力下的沸腾气液两相流状态，由此确定了介质的高电压试验前的
全部工况，且介质的循环效果好。
24.6.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，密封壳体的侧壁上鼓气结构的设置，使得该装置还可以测量介质在单气泡存在情况下的局部放电特性和击穿放电特性，进一步扩大了适用范围。
25.7.本发明提供的密闭式介质绝缘性能测试装置，加热结构环设在低压电极的周向，可以模拟电力设备中高压部件自身发热的工况，测量电极自身发热情况下两相流介质在电极表面的绝缘性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的第一种实施方式中提供的密闭式介质绝缘性能测试装置的示意图；
28.图2为本发明的第二种实施方式中提供的密闭式介质绝缘性能测试装置的示意图。
29.附图标记说明：
30.1、密封壳体；2、高压电极；3、低压电极；4、加热结构；5、介质出口；6、介质进口；7、冷凝结构；8、绝缘套管；9、阀门；10、压力测量仪；11、绝缘套管密封结构；12、低压电极密封结构；13、管路；14、泵体；15、流量计；16、接头；17、调节件；18、蓄流箱；19、第一绝缘隔板；20、第二绝缘隔板；21、鼓气结构；22、气针密封结构。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.如图1所示的密闭式介质绝缘性能测试装置的一种具体实施方式，包括密封壳体1和设于密封壳体1内部的一对相对设置的高压电极2和低压电极3、加热结构4以及位置调节结构。
34.密封壳体1为由金属材料一体化加工而成的圆柱体容器，内装有液态介质，例如氟碳化合物，氟碳化合物在加热结构4作用下沸腾产生的蒸汽在浮力作用下上浮至密封壳体1上部的蒸发空间。由于氟碳化合物实验温度远高于室温，可在密封壳体1和连接管路外包裹隔热材料，减少热量流失以降低对加热结构4功率的要求。
35.所述高压电极2和低压电极3沿所述密封壳体1的轴向相对间隔设置，且高压电极2靠近密封壳体1的顶部设置，所述低压电极3靠近所述密封壳体1的底部设置。高压电极2和低压电极3均使用金属材料制成，边缘需做圆倒角处理，其相对表面需抛光，不应有损坏或
凹痕。高压电极2可以根据所测量的绝缘性能不同制成不同形状，一般而言，使用球冠电极或平板电极测量介质击穿电压特性，使用针板电极或针球电极测量介质局部放电特性或冲击电压特性。
36.低压电极3通过低压电极密封结构12穿进密封壳体1中。密封壳体1的顶部设有绝缘套管8，绝缘套管8与密封壳体1的接触位置设有绝缘套管密封结构11；绝缘套管8的下部延伸至密封壳体1内部，且连接有位置调节结构。位置调节结构包括与绝缘套管8固定的接头16以及用于连接所述接头16和高压电极2的调节件17，所述接头16和所述高压电极2上分别设有允许所述调节件17朝不同方向移动的第一调节空间和第二调节空间，所述调节件17设于所述第一调节空间和第二调节空间中，并在所述高压电极2移动至与所述低压电极3平行时将所述高压电极2和接头16紧固。接头16、高压电极2和低压电极3均为t字形，且高压电极2和低压电极3的水平部相对设置，接头16的水平部与绝缘套管8固定，竖直部与高压电极2的竖直部通过调节件17连接。
37.具体的，所述第一调节空间和第二调节空间为分别沿垂直于高压电极2和低压电极3的对接方向、成型于所述接头16和高压电极2上的通孔，所述调节件17包括贯穿所述通孔的螺杆和设于所述螺杆两端的螺母。当将高压电极2移动至与低压电极3平行时，将螺杆两端的螺母拧紧，以实现二者位置的固定。由于在试验过程中仅需对高压电极2的位置进行微调，因此通孔直径略大于螺杆直径，使螺杆在通孔周向上具有一定的调节量即可。
38.加热结构4设于所述密封壳体1下部，且环设在所述低压电极3的周向，用于以一定热流密度对所述密封壳体1中的液体进行加热使其处于气液两相流状态。
39.密封壳体1通过侧壁上部设置的介质出口5和侧壁设下部设置的介质进口6以及二者之间的管路13与外部冷凝结构7相连。冷凝结构7为水冷冷凝器，水冷冷凝器是一个空腔容器，空腔容器套设在管路13外部，且位于空腔容器中的管路13还设有一支管，支管上设有阀门9和压力测量仪10。阀门9可用于灌注液态介质或是用于快速调节密封壳体1内气压，避免过压损坏容器，压力测量仪10可实时显示密封壳体1内压力，确定当前气压两相流介质工况。
40.在冷凝结构7和介质进口6之间的管路13上还依次设有蓄流箱18、泵体14和流量计15，管路13、泵体14和流量计15组成用于控制所述密封壳体1中的介质按预定流速循环流动的流速调节结构。泵体14为压力泵，利用压力泵将液态介质从密封壳体1上部介质出口5抽出，然后从密封壳体1下部介质进口6灌回，实现对两相流介质的循环流动。通过流量计15测量流回密封壳体1的介质流速，调整压力泵的功率，使介质循环流动速度稳定在预定值。测试时，液态氟碳介质受压力泵驱动从密封壳体1下方介质进口6流入，流经加热结构4后沸腾，以气液两相流态从密封壳体1上方介质出口5流出，进入水冷冷凝器内部冷却液化后，从蓄流箱18上方接头流入，继而从蓄流箱18下方接头流出的纯液态氟碳介质由压力泵驱动，继续整个循环过程。
41.为便于分隔密封壳体1中间的高压放电区域和上下部的蓄流区域，在所述密封壳体1内部、所述高压电极2和低压电极3放电区域的两侧分设有第一绝缘隔板19和第二绝缘隔板20，第一绝缘隔板19和第二绝缘隔板20均为环状，第一绝缘隔板19和高压电极2之间以及第二绝缘隔板20和低压电极3之间均预留有介质通道。
42.当需要测量液体介质在给定流速下气液两相流状态的绝缘特性时，首先对密封壳
体1进行清洗，待干燥后灌入待测液体介质，使其没过高压电极2一定高度，然后通过加热结构4对液体介质进行加热，使其沸腾，并打开阀门9一定时间，以排出密封壳体1内的空气。打开压力泵，使密封壳体1内液体介质循环流动，并通过流量计15读数调节压力泵功率以控制液体介质流速。此时通过加热结构4以一定热流密度对液体介质加热，通过调节水冷冷凝器的通水量，改变冷凝功率，使压力测量仪10上显示的密封壳体1内的压力持续稳定在某一特定数值，即表明该液体介质就处于该热流密度、压力和流速下的沸腾气液两相流稳定状态。此时将低压电极3接地，高压电极2和外部高压发生装置相连，加上测量需要的高电压，即可测量液体介质在给定流速下气液两相流状态的绝缘特性。
43.当在高压电极2和低压电极3之间放置固体绝缘试件时，重复上述测量步骤，即可测量在给定流速下气液两相流状态下液体介质环境中该固体介质材料的绝缘性能。
44.如图2所示，为便于测量氟碳介质在单气泡以及少量气泡存在情况下的局部放电特性和击穿放电特性，在所述密封壳体1的侧壁上设有鼓气结构21，所述鼓气结构21对应所述高压电极2和低压电极3之间的间隙设置。具体的，鼓气结构21为气针，气针通过气针密封结构22与密封壳体1连接。气泡可由外界沸腾箱产生或是通过鼓气装置将已有气体通过气针21导入密封壳体1中。
45.在进行该实验测试时，需要将密封壳体1水平放置，以使得气针输入的气泡在自身浮力作用下上升，然后调整高压电极2和低压电极3与气针21的相对位置，使气泡顺利进入高压电极2和低压电极3之间。实验通过对比气泡在不同电场作用下的运动状态，研究电场对气泡行为的影响。同时，还可以控制不同大小，形状的气泡通过高压电极2和低压电极3之间，研究气泡对氟碳介质的局部放电特性和击穿放电特性。
46.作为替代的实施方式，第一调节空间和第二调节空间其中之一为盲孔，则另一为通孔，只需要一个螺母就能将调节后的高压电极2与接头16固定。
47.作为替代的实施方式，调节空间为只设于接头16上的通孔，螺杆的一端与高压电极2固定，另一端贯穿通孔，在高压电极2调节至与低压电极3平行后，通过螺母实现高压电极2与接头16的固定；或者，调节空间为只设于高压电极2上的通孔，螺杆的一端与接头16固定，另一端贯穿通孔，在高压电极2调节至与低压电极3平行后，通过螺母实现高压电极2与接头16的固定。
48.作为替代的实施方式，水冷冷凝器还可以为风冷冷凝器或自然空冷散热器等散热器件。
49.作为替代的实施方式，加热结构4还可以固定于低压电极3内部。
50.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。