一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统技术方案

一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统，包括交直流叠加高压源、高压穿墙套管、高低温控制箱、击穿箱、温度传感器、模数转换模块、计算机、电流互感器，涉及高电压与绝缘技术领域。它是为了解决目前绝缘材料击穿电压测量系统无法测量不同温度和复合电场下击穿电压的问题。它是通过交直流叠加高压源高压产生复合电压，通过高压穿墙套管将复合电压施加在击穿箱试验电极两端，并调节高低温控制箱对试样的温度进行控制和调节。通过调节一号调压器和二号调压器可以实现不同交直流比例电压的输出。通过温度传感器、模数转换模块、计算机、电流互感器可以实现对试样温度、击穿电压和击穿电流的精确控制和采集。因此具有复合电压交直流比例可调，试样温度精准可控等优点。

A measurement system for breakdown voltage of insulating materials under wide temperature range and composite electric field

Insulation breakdown voltage measurement system for a wide temperature range and complex electric field, including AC / DC high voltage source, high voltage bushing, high and low temperature control box, breakdown box, temperature sensor, ADC module, computer, current transformer, high voltage and insulation technical field relates to. It is to solve the problem that the current insulation material breakdown voltage measuring system can not measure the breakdown voltage under the different temperature and the complex electric field. The composite voltage is generated by alternating current and DC superposition high voltage source high voltage, and the composite voltage is applied to both ends of the electrode of the breakdown box through the high pressure through wall bushing, and the high and low temperature control box is adjusted to control and regulate the temperature of the sample. By adjusting the No.1 regulator and the two regulator, the output voltage of different AC / DC proportional circuits can be realized. Accurate control and acquisition of sample temperature, breakdown voltage and breakdown current can be realized by temperature sensor, analog to digital conversion module, computer and current transformer. Therefore, it has the advantages of compound voltage, adjustable AC / DC ratio, accurate temperature control of sample and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统
本技术涉及一种绝缘材料击穿电压测量系统，具体涉及一种宽温范围和复合电场下的绝缘材料击穿电压测量系统，属于高电压与绝缘

技术介绍
现如今，电能作为一种不可或缺的重要资源，已然渗透到国家经济、国防、科研教育乃至人民生活等各个方面。人们通过各种电力设备将其他能源转换为电能并进行分配和输送，而这些电气设备的稳定运行离不开绝缘材料，这就对绝缘材料的介电强度提出了更高的要求，因此需要对绝缘材料在其工作环境内的击穿电压进行测量。许多大型电力设备正常运行时会使其内部温度升高，同时考虑到我国地域广阔，各地区温度差异较大，尤其在东北部地区冬季气温可达-40℃，而温度的变化会使绝缘材料的介电性能发生显著变化，所以有必要对所用绝缘材料的介电强度随其承受温度的变化进行测量，同时不同电力设备运行时所承受的电压波形不同，故也需要对复合电场下绝缘材料的击穿电压进行测量。
技术实现思路
本技术旨在提出一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统，以解决目前绝缘材料击穿电压测量系统无法测量不同温度和复合电场下击穿电压的问题。本技术提出一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统，包括交直流叠加高压源、高压穿墙套管、高低温控制箱、击穿箱、温度传感器、模数转换模块、计算机、电流互感器；所述交直流叠加高压源高压端与高压穿墙套管一端相连；所述高压穿墙套管另一端与击穿箱顶部相连；所述击穿箱底部接地；所述击穿箱底部设有温度传感器，通过模数转换模块与计算机相连对击穿箱内温度进行实时监控；试样升压击穿时产生的大电流流经电流互感器，经过模数转换模块与计算机相连，对击穿电压与电流值进行采集。所述交直流叠加高压源包括升压变压器、一号调压器、滤波电容器、高压硅堆、阻交电阻、试样、阻容分压器、隔直电容、保护电阻、二号调压器；所述升压变压器原边与220V工频电源相连，副边分别与一号调压器原边和二号调压器原边相连；所述一号调压器副边与高压硅堆阳极相连；所述高压硅堆阴极与滤波电容器一端和阻交电阻一端相连；所述滤波电容器另一端接地；所述阻交电阻另一端分别于试样与阻容分压器上端相连；所述试样接地；所述阻容分压器接地；所述二号调压器副边与保护电阻一端相连；所述保护电阻另一端与隔直电容一端相连；所述隔直电容另一端与阻容分压器上端相连；所述阻容分压器并联在试样两端。所述击穿箱包括试验电极、密封盖、高压引线接头、气阀、箱体、温度传感器、排液管；所述密封盖顶端通过高压引线与高压穿墙套管相连，上端配有高压引线连接头和气阀；所述密封盖内侧通过高压引线与试验电极高压端相连；所述试验电极低压端与箱体相连；所述箱体侧面配有排液管并接地；所述温度传感器置于箱体底部。进一步地：所述阻容分压器包括高压臂电容、低压臂电容、高压臂电阻、低压臂电阻；所述高压臂电容一端同时与隔直电容和高压臂电阻一端相连，另一端同时与高压臂电阻另一端、低压臂电容一端和低压臂电阻一端相连；所述低压臂电容另一端与低压臂电阻另一端相连并接地。进一步地：所述密封盖材质为不锈钢。进一步地：所述箱体材质为环氧树脂。本技术所达到的效果为：实现了一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统；通过调节高低温控制箱内温度实现对试洋温度的控制，通过调节交流侧一号调压器和直流侧二号调压器的方式实现对不同交直流含量电压的输出；采用密闭击穿箱配合试验电极可以实现对气、液、固三种状态试样击穿电压的测试，同时采用温度传感器、电流互感器、模数转换模块、计算机对试样温度、击穿电流和击穿电压进行实时测量和采集，保证控制和记录的精确度。附图说明图1是本技术的一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统的总体结构示意图；图2是交直流叠加高压源的电路连接示意图；图3是击穿箱结构示意图；图中：1交直流叠加高压电源；2高压穿墙套管；3高低温控制箱；4击穿箱；5温度传感器；6模数转换模块；7计算机；8电流互感器；1-1升压变压器；1-2一号调压器；1-3滤波电容器；1-4高压硅堆；1-5阻交电阻；1-6试样；1-7阻容分压器；1-8隔直电容；1-9保护电阻；1-10二号调压器；4-1试验电极；4-2密封盖；4-3高压引线接头；4-4气阀；4-5箱体；4-6排液管。具体实施方式在下文中将结合附图对本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决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本技术公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本技术关系不大的其他细节。本实施方式的一种宽温范围和复合电场下绝缘材料击穿电压测量系统，参见图1可知，其包括交直流叠加高压源、高压穿墙套管、高低温控制箱、击穿箱、温度传感器、模数转换模块、计算机、电流互感器；所述交直流叠加高压源高压端与高压穿墙套管一端相连；所述高压穿墙套管另一端与击穿箱顶部相连；所述击穿箱底部接地；所述击穿箱底部设有温度传感器，通过模数转换模块与计算机相连对击穿箱内温度进行实时监控；试样升压击穿时产生的大电流流经电流互感器，经过模数转换模块与计算机相连，对击穿电压与击穿电流值进行采集。如图2所示，所述交直流叠加高压源包括升压变压器、一号调压器、滤波电容器、高压硅堆、阻交电阻、试样、阻容分压器、隔直电容、保护电阻、二号调压器；所述升压变压器原边与220V工频电源相连，副边分别与一号调压器原边和二号调压器原边相连；所述一号调压器副边与高压硅堆阳极相连；所述高压硅堆阴极与滤波电容器一端和阻交电阻一端相连；所述滤波电容器另一端接地；所述阻交电阻另一端分别于试样与阻容分压器上端相连；所述试样接地；所述阻容分压器接地；所述二号调压器副边与保护电阻一端相连；所述保护电阻另一端与隔直电容一端相连；所述隔直电容另一端与阻容分压器上端相连；所述阻容分压器并联在试样两端。如图1和图3所示，所述击穿箱包括试验电极、密封盖、高压引线接头、气阀、箱体、温度传感器、排液管；所述密封盖顶端通过高压引线与高压穿墙套管相连，上端配有高压引线连接头和气阀；所述密封盖内侧通过高压引线与试验电极高压端相连；所述试验电极低压端与箱体相连；所述箱体侧面配有排液管并接地；所述温度传感器置于箱体底部。更具体地：所述阻容分压器包括高压臂电容、低压臂电容、高压臂电阻、低压臂电阻；所述高压臂电容一端同时与隔直电容和高压臂电阻一端相连，另一端同时与高压臂电阻另一端、低压臂电容一端和低压臂电阻一端相连；所述低压臂电容另一端与低压臂电阻另一端相连并接地。更具体地：所述密封盖材质为不锈钢。更具体地：所述箱体材质为环氧树脂。交直流叠加高压源工作过程：本技术中单相220V交流电经升压变压器升压后通过一号调压器和二号调压器并联输出，流经一号调压器的交流电经高压硅堆和滤波电容器组成的半波整流电路变为直流电，通过阻交电阻施加到试样两端；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温范围和复合电场下的绝缘材料击穿电压测量系统，其特征在于：它包括交直流叠加高压源（1）、高压穿墙套管（2）、高低温控制箱（3）、击穿箱（4）、温度传感器（5）、模数转换模块（6）、计算机（7）、电流互感器（8）；所述交直流叠加高压源（1）高压端与高压穿墙套管（2）一端相连；所述高压穿墙套管（2）另一端与击穿箱（4）顶部相连；所述击穿箱（4）底部接地；所述击穿箱（4）底部设有温度传感器（5），通过模数转换模块（6）与计算机（7）相连对击穿箱（4）内温度进行实时监控；试样升压击穿时产生的大电流流经电流互感器（8），经过模数转换模块（6）与计算机（7）相连，对击穿电压与电流值进行采集；所述交直流叠加高压源包括升压变压器（1‑1）、一号调压器（1‑2）、滤波电容器（1‑3）、高压硅堆（1‑4）、阻交电阻（1‑5）、试样（1‑6）、阻容分压器（1‑7）、隔直电容（1‑8）、保护电阻（1‑9）、二号调压器（1‑10）；所述升压变压器（1‑1）原边与220V工频电源相连，副边分别与一号调压器（1‑2）原边和二号调压器（1‑10）原边相连；所述一号调压器（1‑2）副边与高压硅堆（1‑4）阳极相连；所述高压硅堆（1‑4）阴极与滤波电容器（1‑3）一端和阻交电阻（1‑5）一端相连；所述滤波电容器（1‑3）另一端接地；所述阻交电阻（1‑5）另一端分别于试样（1‑6）与阻容分压器（1‑7）上端相连；所述试样（1‑6）接地；所述阻容分压器（1‑7）接地；所述二号调压器（1‑10）副边与保护电阻（1‑9）一端相连；所述保护电阻（1‑9）另一端与隔直电容（1‑8）一端相连；所述隔直电容（1‑8）另一端与阻容分压器（1‑7）上端相连；所述阻容分压器（1‑7）并联在试样（1‑6）两端；所述击穿箱（4）包括试验电极（4‑1）、密封盖（4‑2）、高压引线接头（4‑3）、气阀（4‑4）、箱体（4‑5）、温度传感器（5）、排液管（4‑6）；所述密封盖（4‑2）顶端通过高压引线与高压穿墙套管（2）相连，上端配有高压引线连接头（4‑3）和气阀（4‑4）；所述密封盖（4‑2）内侧通过高压引线与试验电极（4‑1）高压端相连；所述试验电极（4‑1）低压端与箱体（4‑5）相连；所述箱体（4‑5）侧面配有排液管（4‑6）并接地；所述温度传感器（5）置于箱体（4‑5）底部。...

【技术特征摘要】
1.一种宽温范围和复合电场下的绝缘材料击穿电压测量系统，其特征在于：它包括交直流叠加高压源（1）、高压穿墙套管（2）、高低温控制箱（3）、击穿箱（4）、温度传感器（5）、模数转换模块（6）、计算机（7）、电流互感器（8）；所述交直流叠加高压源（1）高压端与高压穿墙套管（2）一端相连；所述高压穿墙套管（2）另一端与击穿箱（4）顶部相连；所述击穿箱（4）底部接地；所述击穿箱（4）底部设有温度传感器（5），通过模数转换模块（6）与计算机（7）相连对击穿箱（4）内温度进行实时监控；试样升压击穿时产生的大电流流经电流互感器（8），经过模数转换模块（6）与计算机（7）相连，对击穿电压与电流值进行采集；所述交直流叠加高压源包括升压变压器（1-1）、一号调压器（1-2）、滤波电容器（1-3）、高压硅堆（1-4）、阻交电阻（1-5）、试样（1-6）、阻容分压器（1-7）、隔直电容（1-8）、保护电阻（1-9）、二号调压器（1-10）；所述升压变压器（1-1）原边与220V工频电源相连，副边分别与一号调压器（1-2）原边和二号调压器（1-10）原边相连；所述一号调压器（1-2）副边与高压硅堆（1-4）阳极相连；所述高压硅堆（1-4）阴极与滤波电容器（1-3）一端和阻交电阻（1-5）一端相连；所述滤波电容器（1-3）另一端接地；所述阻交电阻（1-5）另一端分别于试样（1-6）与阻容分压器（1-7）上端相连；所述试样（1-6）接地；所述阻容分压器（1-7）接地；所述二号调压器（1-10）副边与保护电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭冲，郭政良，谭鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23