本發(fā)明涉及電樹枝實驗裝置領域，尤其是涉及一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置和實驗方法。

背景技術：

1、隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，固體介質(zhì)尤其是交聯(lián)聚乙烯材料正被廣泛應用于直流輸電以及絕緣等關鍵環(huán)節(jié)。然而固體介質(zhì)在電力設備運行過程中往往需要承受著高溫、高電壓等惡劣環(huán)境的考驗；隨著時間的推移，固體絕緣材料的內(nèi)部可能會因為生產(chǎn)過程中的缺陷、外部環(huán)境的影響或者其他位置的因素，導致絕緣材料內(nèi)部出現(xiàn)部分位置局部電場過高，從而引發(fā)電樹枝的生長等現(xiàn)象。

2、電樹枝的引發(fā)和生長會導致固體絕緣材料的絕緣性能逐漸下降，當電樹枝生長到一定程度會導致絕緣的擊穿，最終導致設備故障。

3、研究表明，電樹枝現(xiàn)象的產(chǎn)生和發(fā)展與電場強度、介質(zhì)本身特性以及介質(zhì)所處環(huán)境密切相關，特別是在不同溫度條件下，電樹枝的生長速率和特性存在著顯著差異。因此針對固體介質(zhì)的電樹枝引發(fā)和生長特性的研究就顯得尤為重要?，F(xiàn)有的電樹枝實驗裝置中大多直接對電樹枝試樣的兩端直接接入高壓直流電源進行實驗，如公開號為cn110057818a的發(fā)明公開的基于直流疊加諧波的低溫電樹枝老化實驗裝置，無法真實地模擬出固體介質(zhì)產(chǎn)生電樹枝現(xiàn)象時在不同溫度和電場下的環(huán)境。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在無法真實地模擬出固體介質(zhì)產(chǎn)生電樹枝現(xiàn)象時在不同溫度和電場下的環(huán)境的缺陷而提供一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置和實驗方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，包括插針電樹枝試樣、金屬電極底座、下電極、高壓引入端口、上電極、針狀金屬高壓套管、絕緣支撐柱、恒溫風熱裝置、電樹枝檢測裝置和金屬外殼，所述上電極和下電極之間的左右兩側(cè)均通過絕緣支撐柱相互連接，形成實驗腔；所述高壓引入端口連接上電極，所述插針電樹枝試樣通過金屬電極底座安裝在下電極頂部，所述針狀金屬高壓套管的一端連接上電極，另一端可拆卸連接插針電樹枝試樣；所述電樹枝檢測裝置安裝在上電極底部，并正對插針電樹枝試樣，所述恒溫風熱裝置安裝在實驗腔內(nèi)；

4、所述下電極連接金屬外殼的內(nèi)側(cè)底部，所述金屬外殼設有正對所述實驗腔的金屬窗口，該金屬窗口覆蓋有絕緣隔熱前板。

5、進一步地，所述裝置還包括試樣固定軋帶，所述金屬電極底座的底部設有安裝槽，所述試樣固定軋帶經(jīng)過插針電樹枝試樣的外側(cè)以及金屬電極底座的安裝槽，固定連接插針電樹枝試樣和金屬電極底座。

6、進一步地，所述針狀金屬高壓套管為鎢鋼材質(zhì)，并具有針狀的放電尖端。

7、進一步地，所述絕緣隔熱前板為聚四氟乙烯材質(zhì)。

8、進一步地，所述電樹枝檢測裝置通過超聲波對實驗腔內(nèi)進行檢測，當檢測到電樹枝的變化時，自動對電樹枝形貌進行采集。

9、進一步地，所述恒溫風熱裝置的數(shù)量為多個，分別安裝在實驗腔內(nèi)兩側(cè)的絕緣支撐柱上。

10、進一步地，所述恒溫風熱裝置包括風扇和可以控制溫度的加熱絲，通過風扇將加熱絲生成的穩(wěn)定熱風吹向插針電樹枝試樣。

11、進一步地，所述裝置還包括底座，該底座設置在所述下電極的下方，用于將下電極平衡設置在金屬外殼內(nèi)部。

12、進一步地，所述絕緣隔熱前板由金屬窗口配套焊接在所述金屬外殼上。

13、本發(fā)明還提供一種基于如上所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置的實驗方法，包括以下步驟：

14、s1：對所述電樹枝實驗裝置的各個部件進行表面清理，并檢查下電極是否接地良好；

15、s2：從所述電樹枝實驗裝置中取出金屬外殼內(nèi)的上電極和下電極的整體連接裝置，將待測的插針電樹枝試樣放置于金屬電極底座上，并用試樣固定軋帶固定插針電樹枝試樣和金屬電極底座，將針狀金屬高壓套管套在所述插針電樹枝試樣的針電極上，然后將上電極和下電極的整體連接裝置放回金屬外殼內(nèi)；

16、s3：檢查并確定高壓引入端口與高壓電源之間的金屬接線是否完好、下電極與金屬外殼接地狀況是否良好；

17、s4：將恒溫風熱裝置的各個部件通過風管連接，開啟恒溫風熱裝置直至整個實驗腔中的風速和溫度趨于穩(wěn)定；

18、s5：待整個實驗腔中的溫度上升至預設溫度時，啟動高壓電源，通過電樹枝檢測裝置對電樹枝的生長情況進行試驗記錄；待記錄完成后，依次停止高壓電源、恒溫風熱裝置的運行；

19、s6：重復步驟s2-s5，對不同的插針電樹枝試樣進行試驗，直至預設的實驗程序全部完成；

20、s7：待實驗程序全部完成后，斷開金屬連接線與高壓電源的連接，待恒溫風熱裝置內(nèi)的循環(huán)風降至室溫時，對所述用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置的各個部件進行清洗，結(jié)束實驗。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

22、（1）本發(fā)明用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置通過恒溫風熱裝置、上電極、下電極、插針電樹枝試樣和針狀金屬高壓套管的巧妙配合，由恒溫風熱裝置為插針電樹枝試樣提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，插針電樹枝試樣和針狀金屬高壓套管的插接式連接，能夠提供精確穩(wěn)定的放電尖端的電場強度，更真實地模擬出了固體介質(zhì)在不同溫度和電場下的環(huán)境，從而使得樣品上出現(xiàn)的電樹枝現(xiàn)象更貼合現(xiàn)實，提高所測結(jié)果的準確性。

23、（2）本發(fā)明用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置通過采用可拆卸的扎帶固定插針電樹枝試樣和金屬電極底座可以有效減少樣品在實驗過程中受到循環(huán)絕緣油流動的影響，使得實驗中更換樣品的效率更高，此外所述隔熱前板采用聚四氟乙烯制成，此設置不僅確保了實驗過程中的觀測的清晰度，還具有良好的絕緣效應，能夠有效保證實驗過程中觀測所用高速相機的安全。

24、（3）本發(fā)明用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置從整體上改善了實驗進行過程中的復雜程度，簡化了樣品與電極的連接方式，套管的形式使得樣品可以提前進行插針，并且軋帶的存在可以有效減少樣品在實驗過程中受到循環(huán)絕緣油流動的影響。并且裝置的可拆卸性可以在試驗結(jié)束后拆卸下來進行樣品的更換，在一定程度上減少了對于恒溫風熱機器開斷降溫和升溫過程的時間。

技術特征：

1.一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，包括插針電樹枝試樣（1）、金屬電極底座（3）、下電極（4）、高壓引入端口（5）、上電極（6）、針狀金屬高壓套管（7）、絕緣支撐柱（8）、恒溫風熱裝置（9）、電樹枝檢測裝置（10）和金屬外殼（13），所述上電極（6）和下電極（4）之間的左右兩側(cè)均通過絕緣支撐柱（8）相互連接，形成實驗腔；所述高壓引入端口（5）連接上電極（6），所述插針電樹枝試樣（1）通過金屬電極底座（3）安裝在下電極（4）頂部，所述針狀金屬高壓套管（7）的一端連接上電極（6），另一端可拆卸連接插針電樹枝試樣（1）；所述電樹枝檢測裝置（10）安裝在上電極（6）底部，并正對插針電樹枝試樣（1），所述恒溫風熱裝置（9）安裝在實驗腔內(nèi)；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述裝置還包括試樣固定軋帶（2），所述金屬電極底座（3）的底部設有安裝槽，所述試樣固定軋帶（2）經(jīng)過插針電樹枝試樣（1）的外側(cè)以及金屬電極底座（3）的安裝槽，固定連接插針電樹枝試樣（1）和金屬電極底座（3）。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述針狀金屬高壓套管（7）為鎢鋼材質(zhì)，并具有針狀的放電尖端。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述絕緣隔熱前板（12）為聚四氟乙烯材質(zhì)。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述電樹枝檢測裝置（10）通過超聲波對實驗腔內(nèi)進行檢測，當檢測到電樹枝的變化時，自動對電樹枝形貌進行采集。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述恒溫風熱裝置（9）的數(shù)量為多個，分別安裝在實驗腔內(nèi)兩側(cè)的絕緣支撐柱（8）上。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述恒溫風熱裝置（9）包括風扇和可以控制溫度的加熱絲，通過風扇將加熱絲生成的穩(wěn)定熱風吹向插針電樹枝試樣（1）。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述裝置還包括底座，該底座設置在所述下電極（4）的下方，用于將下電極（4）平衡設置在金屬外殼（13）內(nèi)部。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置，其特征在于，所述絕緣隔熱前板（12）由金屬窗口（11）配套焊接在所述金屬外殼（13）上。

10.一種基于如權利要求1-9任一所述的一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置的實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于固體介質(zhì)恒溫風熱的電樹枝實驗裝置和實驗方法，裝置包括插針電樹枝試樣、金屬電極底座、下電極、高壓引入端口、上電極、針狀金屬高壓套管、絕緣支撐柱、恒溫風熱裝置、電樹枝檢測裝置和金屬外殼，上電極和下電極之間的左右兩側(cè)均通過絕緣支撐柱相互連接，形成實驗腔；高壓引入端口連接上電極，插針電樹枝試樣通過金屬電極底座安裝在下電極頂部，針狀金屬高壓套管的一端連接上電極，另一端可拆卸連接插針電樹枝試樣；電樹枝檢測裝置和恒溫風熱裝置安裝在實驗腔內(nèi)；下電極連接金屬外殼的內(nèi)側(cè)底部。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能更真實地模擬出了固體介質(zhì)在不同溫度和電場下的環(huán)境，從而使得電樹枝現(xiàn)象更貼合現(xiàn)實，提高實驗準確性。

技術研發(fā)人員：楊舒婷,周韞捷,李海,周宏,周婕,葉頲,楊天宇,王之琦,顧黃晶,原佳亮,鄒翔宇,沈斌,楊勇誠,王平羽,周晶晶
受保護的技術使用者：國網(wǎng)上海市電力公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2