用于测试绝缘高电压设备的装置和方法与流程

用于测试绝缘高电压设备的装置和方法
关联申请的交叉引用
1.本技术要求2021年8月16日提交的美国专利申请第17/402,770号的优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
2.本专利申请涉及用于测试在高电压应用(例如，超过200伏)中使用的设备的装置和方法，尤其涉及用于测试高电压设备的绝缘完整性的装置和方法。


背景技术：

3.高电压电气设备(诸如汇流条、线束或其组合)优选地在利用与接地平面接触的高电压通电时进行测试，以验证设备上电气绝缘的完整性和充分性，并确保不会由于绝缘缺陷而产生电弧。
4.用于执行此类测试的现有装置涉及各种装置和方法。第一示例测试装置包括机械加工金属板，用作围绕被测设备的接地平面。金属板具有特殊形状，以符合被测设备的特定几何形状。因为这些金属板是为每个设备定制的，所以第一示例测试装置的缺点是需要单独的接地平面，这些接地平面是针对被测的每个独特设备配置而特别配置的，以及制造每个接地平面的制造成本和时间，以及在被测设备的设计周期期间由工程变化驱使的接地平面的变化。第二示例测试装置包括包含连接到地面的金属球链的腔室，金属球链被布置在被测设备的上方和下方。由于设备下方的金属球链是不可压缩的，该第二示例测试装置不太适合不灵活的设备(诸如汇流条)。第三示例测试装置是金属真空腔室，其中放置了被测装置。腔室中的真空增加了电弧距离。该第三示例测试装置的缺点是需要密封接口来测试设备。第三示例测试装置的气动特征在设计、集成和维护方面具有较高的成本。此外，某些被测设备不能够承受所需的压差。第四示例测试装置是棒(wand)或套袖(cuff)，其用惰性气体来替换被测设备周围的环境空气。第四示例测试装置是为手动使用而设计的，具有低测试可重复性，因此不适合常规的大量生产使用。


技术实现要素：

5.根据本公开的一个或多个方面，一种用于测试绝缘高电压设备的装置包括：连接到参考电压电势的第一接地平面，第一接地平面具有从其延伸的第一多个弹性可压缩导电纤维；以及连接到参考电压电势的第二接地平面，第二接地平面具有从其延伸的第二多个弹性可压缩导电纤维。第一和第二接地平面被布置成在它们之间接收被连接到大于或小于参考电压电势的电压电势的被测绝缘高电压设备，并且被配置成使得第一和第二多个弹性可压缩导电纤维的至少一部分与被测绝缘高电压设备压缩接触。
6.在根据前述段落的装置的一个或多个实施例中，第一和第二多个弹性可压缩导电纤维由载碳卷绕展开的聚合物泡沫材料形成。
7.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，第一和第二多个弹
性可压缩导电纤维由金属材料形成。
8.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，第一和第二多个弹性可压缩导电纤维形成螺旋形状。
9.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，第一和第二多个弹性可压缩导电纤维由粗不锈钢绒、铜绒或黄铜绒材料形成。
10.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，第一接地平面通过铰接式铰链被连接到第二接地平面。
11.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，参考电压电势是接地电势，并且其中被测绝缘高电压设备的电压电势比接地电势大至少200伏。
12.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，装置进一步包括电连接器，电连接器将被测绝缘高电压设备电气地附接到被设置在绝缘罩内的电压电势。
13.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，电连接器被配置成用于将被测绝缘高电压设备的未绝缘部分接收在绝缘罩内。
14.在根据前述段落中的任一段落的装置的一个或多个实施例中，电连接器是第一电连接器，并且其中装置进一步包括第二电连接器，第二电连接器将被测绝缘高电压设备电气地附接到被测绝缘高电压设备上的不同位置处的电压电势。
15.根据本公开的一个或多个方面，一种测试绝缘高电压设备的方法包括以下步骤：提供具有从其延伸的第一多个弹性可压缩导电纤维的第一接地平面和具有从其延伸的第二多个弹性可压缩导电纤维的第二接地平面、将第一和第二接地平面连接到参考电压电势、以及连接被测绝缘高电压设备，被测绝缘高电压设备被连接到大于或小于参考电压电势的电压电势。
16.在根据前述段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括从载碳卷绕展开的聚合物泡沫材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维的步骤。
17.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括从金属材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维的步骤。
18.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括将第一和第二多个弹性可压缩导电纤维形成为螺旋形状的步骤。
19.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括从粗不锈钢绒、铜绒或黄铜绒材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维的步骤。
20.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括通过铰接式铰链将第一接地平面连接到第二接地平面的步骤。
21.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，参考电压电势是接地电势，并且被测绝缘高电压设备的电压电势比接地电势大至少200伏。
22.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括提供绝缘罩内的电连接器，以及经由电连接器将被测绝缘高电压设备电气地附接到电压电势的步骤。
23.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，电连接器被配置成用于将被测绝缘高电压设备的未绝缘部分接收在绝缘罩内。
24.在根据前述段落中的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括以
下步骤：提供第二电连接器，以及经由第二电连接器将被测绝缘高电压设备电气地附接到被测绝缘高电压设备上的不同位置处的电压电势。
附图说明
25.现在将通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：
26.图1是根据一些实施例的用于测试高电压设备的装置的透视图；
27.图2a是根据一些实施例的在图1的装置内的高电压设备相对于装置的压缩之前该高电压设备的侧视图；
28.图2b是根据一些实施例的在图1的装置内的高电压设备相对于装置的压缩之后该高电压设备的侧视图；
29.图3是根据一些实施例的被设置在绝缘罩内的图1的装置的电连接器；以及
30.图4是根据一些实施例的测试高电压设备的方法的流程图。
具体实施方式
31.本文呈现了一种克服用于高电压绝缘测试的先前装置的缺点的测试装置和测试方法。
32.图1中示出的测试装置10具有第一接地平面，在下文中称为上接地平面12，其连接到参考电压电势14，例如，接地电势。上接地平面12具有从上接地板18延伸的第一多个弹性可压缩导电纤维16。测试装置10还具有第二接地平面，在下文中称为下接地平面20，其也连接到相同参考电压电势14。下接地平面20具有从下接地板24延伸的第二多个弹性可压缩导电纤维22。上接地平面12和下接地平面20被布置成以便接收被测绝缘高电压设备2，诸如绝缘汇流条、绝缘电缆或它们之间的绝缘线束。被测设备2被连接到测试电压电势26，测试电压电势26大于或小于参考电压电势14。测试电压电势26和参考电压电势14之间的差值可以是至少200伏。参考电压电势14优选地处于接地电势，并且测试电压电势26大于接地电势。上接地板18可以具有平面配置，而下接地板24可以具有框状配置。
33.如图2a和图2b中所示，上接地平面12和下接地平面20被配置为使得第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22中的至少一部分与图2b中所示的被测设备2压缩接触。
34.如图1-图2b中所示出，第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22由金属材料形成，诸如粗金属网或粗不锈钢绒(wool)、铜绒或黄铜绒材料。第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22可以形成在载碳卷绕展开的聚合物泡沫材料(carbon loaded convoluted expanded polymer foam material)上，诸如由美国加利福利亚州圣地亚哥市的mast technologies制造的卷绕泡沫吸收器(convoluted foam absorber)mf32-0002-00。在所示的示例中，第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22形成螺旋弹簧状形状，如图2a、图2b中最佳所示。这些螺旋弹簧状形状纤维随后被布置成球形状，并电气和机械地附接到上接地板18和下接地板24。当这些螺旋形状纤维被布置成球形状时，已经发现它们在上下接地平面12、20和被测设备2之间提供了大量电触点，并提供了成功测试具有不同形状的设备的弹性。这是有利的，因为这允许测试装置10容纳不同设计的被测设备2(例如汇流条与线缆)，或具有不同形状的被测设备(例如，具有相同配置但不同形状的两个柔性线束)。上接地板18和下接地板24由导电金属(诸如铜、铝或不锈钢)片形成。
35.在图1的示出示例中，上接地平面12通过铰接式铰链28连接到下接地平面20。该铰接式铰链28允许被测设备2放置在下接地平面20上，从而如图2a中所示将被测设备2放置成与下接地平面20接触，然后允许上接地平面12被移动到上接地平面12也与被测设备2接触的位置，并如图2b中所示压缩第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22。
36.装置进一步包括图3中所示的第一电连接器30，第一电连接器30被设置在绝缘罩32内，绝缘罩32将被测设备2电气地附接到测试电压电势26，并且装置可以进一步包括相同设计的第二电连接器30，第二电连接器30将被测电压设备2附接到不同位置处的测试电压电势26，例如，如图1中所示的被测设备的相对端。第一和第二电连接器30被配置为在绝缘罩32内接收被测电压设备2的未绝缘部分。装置还包括附加电连接器(未示出)，附加电连接器将上接地平面和下接地平面附接到参考电势。
37.图4示出了可以应用于上述测试装置10的测试绝缘高电压设备的方法100的流程图。方法100包括以下步骤：
38.步骤102，提供具有从其延伸的第一多个弹性可压缩导电纤维的第一接地平面和具有从其延伸的第二多个弹性可压缩导电纤维的第二接地平面包括：提供第一和第二接地平面12、20，每个接地平面具有从其延伸的多个弹性可压缩导电纤维16、22；
39.步骤104，将第一和第二接地平面连接到参考电压电势，包括将第一和第二接地平面12、20连接到参考电压电势14；
40.步骤106，连接被测绝缘高电压设备，该被测绝缘高电压设备连接到大于或小于参考电压电势的电压电势，包括将被测绝缘高电压设备2连接到大于或小于参考电压电势14的测试电压电势26。参考电压电势14可以是接地电势，并且测试电压电势26可以比接地电势大至少200伏；
41.步骤108，从金属材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维，包括从金属材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22；
42.步骤110，将第一和第二多个弹性可压缩导电纤维形成为螺旋形状，包括将第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22形成为螺旋形状；
43.步骤112，从粗金属网或粗不锈钢绒、铜绒或黄铜绒材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维，包括从粗金属网或粗不锈钢绒、铜绒或黄铜绒材料形成第一和第二多个弹性可压缩导电纤维16、22；
44.步骤114，提供绝缘罩内的电连接器，包括提供被设置在绝缘罩32内的电连接器30；
45.步骤116，经由电连接器将被测绝缘高电压设备电气地附接到电压电势，包括经由电连接器30将被测设备2电气地附接到测试电压电势26。电连接器30可以是第一电连接器，并且该方法可以进一步包括以下步骤：提供第二电连接器，以及经由该第二电连接器将被测设备2电气地附接到被测设备2上的不同位置处的测试电压电势26；以及
46.方法100可以进一步包括通过铰接式铰链28将第一接地平面12连接到第二接地平面20的步骤。
47.虽然已参照一个或多个示例性实施例对本发明进行了描述，然而本领域的技术人员将理解，可作出各种变化并且可用等效物替代其中的要素而不背离本发明的范围。此外，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导而不脱离本发明的本质范围。因
此，本发明不限于所公开的一个或多个实施例，但本发明将包括落入随附权利要求的范围内的所有实施例。
48.如本文中使用的，“一个或多个”包括由一个要素执行的功能，由多于一个要素例如以分布式方式执行的功能，由一个要素执行的若干功能，由若干要素执行的若干功能，或上述情况的任何组合。
49.将会理解，虽然在一些实例中，术语第一、第二等在本文中用于描述各种要素，但这些要素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个要素与另一个要素。例如，第一接触件可以被称为第二接触件，并且类似地，第二接触件可以被称为第一接触件，而没有背离各种所描述的实施例的范围。第一接触件和第二接触件两者都是接触件，但它们并非相同的接触件。
50.在对本文中各种所描述的实施例的描述中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。如在对各种所描述的实施例和所附权利要求的描述中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文以其他方式明确指出。还将理解，如本文所使用的术语“和/或”是指并涵盖一个或多个相关联所列项目的任何和所有可能的组合。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”当在本说明书中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。
51.如本文中所使用的，取决于上下文，术语“如果(if)”可选地被解释为表示“当...时”或“在
…
后”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，取决于上下文，短语“如果被确定”或如果检测到“[所陈述的状况或事件]”被可选地解释为表示“在确定
…
后”或“响应于确定”或“在检测到[所陈述的状况或事件]后”或“响应于检测到[所陈述的状况或事件]”。
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附加地，尽管本文中可以使用法则或取向的术语，但这些要素不应受这些术语的限制。除非另有说明，否则所有法则或取向的术语用于将一个要素与另一个要素区分开的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。