一种油‑纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，涉及一种电荷测量装置。本发明专利技术解决的技术问题是：在现有的温度梯度下空间电荷测量系统无法测量低温下温度梯度下空间电荷。本发明专利技术油‑纸在温度梯度下的空间电荷测量装置包括上电极、上电极屏蔽罩、电极固定槽、下电极、压电传感器、信号放大器、温度梯度加热装置；试样位于下电极的上表面的中心位置，上电极通过上电极固定槽固定，上电极连接高压脉冲和高压直流电源，压电传感器固定在下电极下表面。本发明专利技术用于电声脉冲法测量油‑纸在温度梯度下的空间电荷分布，本发明专利技术应用在高电压与绝缘领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电荷测量装置，具体涉及一种油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，属于高电压与绝缘
技术介绍
空间电荷问题普遍存在于固体介质、油纸绝缘等绝缘结构，是制约介质绝缘性能发展的难题。变压器、电缆、套管等电力设备在设计、运行时都应考虑空间电荷问题。国内外对于空间电荷的测试普遍采用电声脉冲法(Pulsedelectroacousticmethod简称PEA)。此方法由日本武藏工业大学高田达雄教授等人在上世纪九十年代提出,经过30多年的不断改进，此方法已经在测量空间电荷方面被广泛采用。其测量结构相对简单、操作方便，而且将外施直流高压与脉冲电压源相隔离，很好的保护了脉冲电压发生设备。因此此方法适用于研究高压直流电场下介质内部的空间电荷的分布情况。其原理是以一个纳秒级的高压脉冲作为激励，当电脉冲所引起的脉冲电场作用在空间电荷上时，会使其产生局部的微小位移而引起应力波，此应力波在绝缘介质中以声速传播，并经过下电极后由特定的压电传感器接收，压电传感器上电压信号经过放大器进行放大后经示波器测量、显示，再通过计算机分析再处理从而间接地获得空间电荷的分布信息。在现有的空间电荷温度梯度测量装置没有考虑在低温的情况下。因此，亟待设计一种专门针对低温下温度梯度下空间电荷测试系统。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术旨在提出一种油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，以解决在现有的温度梯度下空间电荷测量系统无法测量低温下温度梯度下空间电荷问题。本专利技术提出的一种油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，包括上电极系统、下电极系统、信号采集系统、纳秒高压脉冲和高压直流电源；上电极、油隙、油纸、下电极自上而下布置，油纸位于下电极的上表面的中心位置，上电极通过上电极固定圈固定，使油纸、上电极和下电极的中心线在一条线上；所述上电极系统包括上电极、上电极屏蔽壳、隔直电容、匹配电阻、加热装置、出线装置和上电极固定圈；上电极屏蔽壳上开有BNC安装孔、加热槽安装孔和套管安装孔，上电极屏蔽壳内部构成上电极屏蔽内腔，上电极屏蔽内腔内设置隔直电容和匹配电阻；所述出线装置包括高压脉冲BNC接头、高压套管和直流高压均压球，高压脉冲BNC接头穿过BNC安装孔安装在上电极屏蔽壳上，高压套管通过套管安装孔固定在上电极屏蔽壳上，高压套管内设置保护电阻，直流高压均压球安装在高压套管顶端；所述加热装置包括上电极加热盖子、上电极加热槽和上电极油循环管，上电极加热盖子与上电极加热槽紧密连接，上电极加热槽通过加热槽安装孔固定在上电极屏蔽壳上，上电极油循环管的进油管长出油管短，上电极加热槽上有开孔用来固定上电极；纳秒高压脉冲和高压直流电源通过出线装置连接到上电极屏蔽内腔，在纳秒高压脉冲终端连接匹配电阻和隔直电容，高压直流电源通过高压引线连接保护电阻经高压引线连接到上电极；所述下电极系统包括下电极、下电极屏蔽壳和下电极加热装置；所述下电极中心处的正下方开一个凹槽，下电极上还开有下电极油循环槽，用铝皮将下电极油循环槽焊接密封，下电极油循环槽侧面留两个带螺纹油口；所述下电极屏蔽壳固定在下电极上；信号采集系统包括压电传感器、吸音材料固定板、吸音垫块、放大器、示波器和计算机；所述凹槽正中心位置安装压电传感器，在压电传感器正下方安装吸音垫块，用螺钉将吸音材料固定板固定；所述压电传感器产生的信号用同轴电缆引出连接到放大器，放大器信号经同轴电缆引出到示波器，示波器经过传输线保存到计算机。进一步地：所述上电极屏蔽内腔内填充环氧树脂，将环氧树脂浇筑高度与上电极屏蔽壳下表面、上电极下表面在同一平面上；上电极屏蔽壳外围上下设置两个凸出圆盘，分别为上圆盘和下圆盘；下圆盘上有螺孔，通过螺钉与上电极固定圈实现紧密的机械连接。进一步地：所述出线装置的高压套管外部有伞裙，高压套管内放置的保护电阻用环氧树脂固定。进一步地：所述上电极加热盖子和上电极加热槽的材料均为聚四氟乙烯，上电极油循环管为硅胶管，上电极加热盖子上有两个过孔，硅胶管穿过过孔后用密封胶封严，上电极加热盖子与上电极加热槽之间用塑料螺钉紧密连接。进一步地：所述上电极固定圈材料为不锈钢，在上电极固定圈上开一个抽真空孔，抽真空孔外部焊接一个不锈钢管，并在不锈钢管上加工管螺纹，在上电极固定圈下垫上硅胶垫。本专利技术所达到的效果为：本专利技术将保护电阻浇注在高压套管内防止高压放电对实验的影响；同时用上电极固定圈实现了抽真空，避免了在低温下的温度梯度测量，实现了宽温度范围的温梯空间电荷测量。本专利技术可以测量固体介质的空间电荷特性，还能测量固体-液体的空间电荷特性；能在常温下测量，还能进行温度梯度下的测量。本专利技术可以实现在低温下的空间电荷测量，为了防止在测量过程中水汽凝结在电极处对实验结果的影响，加装了抽真空密闭装置；由于变压器油具有较高的沸点和凝固点，温梯系统采用油浴循环。附图说明图1是本专利技术一种油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷装置的总体结构示意图；图2是上电极系统示意图；图3是本专利技术所述的油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷装置的上电极屏蔽壳俯视具体结构示意图；图4是固定上电的上电极固定圈示意图；图5是本专利技术下电极系统的具体结构示意图；图6是图4的A-A剖视图；图7是下电极凹槽示意图。图中：1上电极屏蔽壳；2上电极加热盖子；3上电极加热槽；4高压套管；5上电极固定圈；6下电极；8吸音材料固定板；9吸音垫块；10上电极屏蔽内腔；11下电极屏蔽壳；12上电极；13直流高压均压球；15上电极油循环管；16下电极油循环槽；17高压脉冲BNC接头；18压电传感器；19硅胶垫；20凹槽；21油隙；22油纸；R1匹配电阻；C隔直电容；R2保护电阻；10-1上圆盘；10-2下圆盘；1-2BNC安装孔；1-3加热槽安装孔；1-4套管安装孔；5-1螺纹孔；5-2通孔；5-3抽真空口；5-4密封圈安装槽；5-6密封圈安装槽。具体实施方式在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种油‑纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，其特征在于：包括上电极系统、下电极系统、信号采集系统、纳秒高压脉冲和高压直流电源；上电极(12)、油隙(21)、油纸(22)、下电极(6)自上而下布置，油纸(22)位于下电极(6)的上表面的中心位置，上电极(12)通过上电极固定圈(5)固定，使油纸(22)、上电极(12)和下电极(6)的中心线在一条线上；所述上电极系统包括上电极(12)、上电极屏蔽壳(1)、隔直电容C、匹配电阻R1、加热装置、出线装置和上电极固定圈(5)；上电极屏蔽壳(1)上开有BNC安装孔(1‑2)、加热槽安装孔(1‑3)和套管安装孔(1‑4)，上电极屏蔽壳(1)内部构成上电极屏蔽内腔(10)，上电极屏蔽内腔(10)内设置隔直电容C和匹配电阻R1；所述出线装置包括高压脉冲BNC接头(17)、高压套管(4)和直流高压均压球(13)，高压脉冲BNC接头(17)穿过BNC安装孔(1‑2)安装在上电极屏蔽壳(1)上，高压套管(4)通过套管安装孔(1‑4)固定在上电极屏蔽壳(1)上，高压套管(4)内设置保护电阻R2，直流高压均压球(13)安装在高压套管(4)顶端；所述加热装置包括上电极加热盖子(2)、上电极加热槽(3)和上电极油循环管(15)，上电极加热盖子(2)与上电极加热槽(3)紧密连接，上电极加热槽(3)通过加热槽安装孔(1‑3)固定在上电极屏蔽壳(1)上，上电极油循环管(15)的进油管长出油管短，上电极加热槽(3)上有开孔用来固定上电极(12)；纳秒高压脉冲和高压直流电源通过出线装置连接到上电极屏蔽内腔(10)，在纳秒高压脉冲终端连接匹配电阻R1和隔直电容C，高压直流电源通过高压引线连接保护电阻R2经高压引线连接到上电极(12)；所述下电极系统包括下电极(6)、下电极屏蔽壳(11)和下电极加热装置；所述下电极(6)中心处的正下方开一个凹槽(20)，下电极(6)上还开有下电极油循环槽(16)，用铝皮将下电极油循环槽(16)焊接密封，下电极油循环槽(16)侧面留两个带螺纹油口；所述下电极屏蔽壳(11)固定在下电极(6)上；信号采集系统包括压电传感器(18)、吸音材料固定板(8)、吸音垫块(9)、放大器、示波器和计算机；所述凹槽(20)正中心位置安装压电传感器(18)，在压电传感器(18)正下方安装吸音垫块(9)，用螺钉将吸音材料固定板(8)固定；所述压电传感器(18)产生的信号用同轴电缆引出连接到放大器，放大器信号经同轴电缆引出到示波器，示波器经过传输线保存到计算机。...
【技术特征摘要】
1.一种油-纸双层介质在宽温度梯度下空间电荷测量装置，其特征在于：包括上电极系
统、下电极系统、信号采集系统、纳秒高压脉冲和高压直流电源；
上电极(12)、油隙(21)、油纸(22)、下电极(6)自上而下布置，油纸(22)位于下电极(6)
的上表面的中心位置，上电极(12)通过上电极固定圈(5)固定，使油纸(22)、上电极(12)和
下电极(6)的中心线在一条线上；
所述上电极系统包括上电极(12)、上电极屏蔽壳(1)、隔直电容C、匹配电阻R1、加热装
置、出线装置和上电极固定圈(5)；上电极屏蔽壳(1)上开有BNC安装孔(1-2)、加热槽安装孔
(1-3)和套管安装孔(1-4)，上电极屏蔽壳(1)内部构成上电极屏蔽内腔(10)，上电极屏蔽内
腔(10)内设置隔直电容C和匹配电阻R1；
所述出线装置包括高压脉冲BNC接头(17)、高压套管(4)和直流高压均压球(13)，高压
脉冲BNC接头(17)穿过BNC安装孔(1-2)安装在上电极屏蔽壳(1)上，高压套管(4)通过套管
安装孔(1-4)固定在上电极屏蔽壳(1)上，高压套管(4)内设置保护电阻R2，直流高压均压球
(13)安装在高压套管(4)顶端；所述加热装置包括上电极加热盖子(2)、上电极加热槽(3)和
上电极油循环管(15)，上电极加热盖子(2)与上电极加热槽(3)紧密连接，上电极加热槽(3)
通过加热槽安装孔(1-3)固定在上电极屏蔽壳(1)上，上电极油循环管(15)的进油管长出油
管短，上电极加热槽(3)上有开孔用来固定上电极(12)；
纳秒高压脉冲和高压直流电源通过出线装置连接到上电极屏蔽内腔(10)，在纳秒高压
脉冲终端连接匹配电阻R1和隔直电容C，高压直流电源通过高压引线连接保护电阻R2经高
压引线连接到上电极(12)；
所述下电极系统包括下电极(6)、下电极屏蔽壳(11)和下电极加热装置；所述下电极
(6)中心处的正下方开一个凹槽(20)，下电极(6)上还开有下电极油循环槽(16)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆国，张金烽，池明赫，殷丕盛，王新宇，王永红，聂洪岩，魏新劳，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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