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专利名称：一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210244685.9

专利申请（专利权）人：海南电网有限责任公司电力科学研究院
权利人地址：海南省海口市龙华区海瑞后路23号

专利发明（设计）人：李欣然,张瑞恩,符传福,陈林聪,陈晓琳,符小桃

专利摘要：本发明公开了一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，包括：第一电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第一端，其中，第一电极为高压电极；第二电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第二端；绝缘基底，用于固定第二电极；本发明通过采用高压电极、表面电极、界面电极和体电极同时对复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流进行测量，无需解剖复合绝缘子，极大的提高了工作效率。

主权利要求：
1.一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于，包括：第一电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第一端，其中，所述第一电极为高压电极；
第二电极，设置在所述悬式复合绝缘子试样的第二端；所述第二电极包括表面电极、界面电极和体电极；所述体电极的直径为所述复合绝缘子试样的芯棒直径的2/3；所述界面电极的内圆直径小于所述复合绝缘子试样的总体直径2mm；所述界面电极的外圆直径大于所述复合绝缘子试样的总体直径2mm；所述表面电极的外圆直径与所述第一电极的直径相同；
所述表面电极的内圆直径小于所述复合绝缘子试样的整体直径1mm；
绝缘基底，用于固定所述第二电极。
2.根据权利要求1所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述界面电极的径向厚度为2mm。
3.根据权利要求2所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述绝缘基底为聚四氟乙烯；
所述体电极、所述界面电极和所述表面电极同轴嵌入在绝缘基底上。
4.根据权利要求3所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述体电极、所述界面电极和所述表面电极的电极上表面高于基底1?2mm。
5.根据权利要求4所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述第二电极高度为8?10mm。
6.根据权利要求5所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述第一电极的直径为80mm，电极轴向厚度为20mm。
7.根据权利要求6所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述第一电极和第二电极为纯铜。
8.根据权利要求7所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：所述悬式复合绝缘子试样为不大于110kV的线路的长度为3?4cm；
所述悬式复合绝缘子试样大于110kV且不大于500kV的线路的长度为5?6cm；
所述悬式复合绝缘子试样大于500kV的线路的长度为7?8cm。
9.根据权利要求8所述一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，其特征在于：使用所述四电极装置测量所述悬式复合绝缘子试样的泄漏电流的方法，包括以下步骤：步骤1：将棒形悬式复合绝缘子排除首尾金具之后将任意两伞裙间的部分沿垂直于芯棒轴线方向进行分段切割，使切割面垂直于芯棒轴线，生成悬式复合绝缘子段；
步骤2：对所述悬式复合绝缘子段进行预处理，用于去除所述悬式复合绝缘子段试样断面的突起、护套表面的污秽，其中，将预处理后的所述悬式复合绝缘子段静置于恒温干燥箱内72小时，获得所述悬式复合绝缘子试样；
步骤3：分别使用所述第一电极和所述第二电极夹持住所述悬式复合绝缘子试样的两端断面，使得电极与试品间无缝隙，试品圆心与电极圆心重合，对所述第一电极进行加压，通过所述表面电极、所述界面电极和所述体电极，分别测量所述悬式复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流。 说明书 : 一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置技术领域[0001] 本发明涉及高压输变电领域，具体而言，涉及一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置。背景技术[0002] 自上世纪八十年代以来，复合绝缘子逐渐在我国得到了广泛应用，复合绝缘子在我国挂网运行的历史已经接近40年。随着复合绝缘子运行数量和时间的增加，并长期承受电场、机械负荷和复杂多变的环境作用，复合绝缘子逐渐老化，出现沿面闪络、异常发热、击穿断裂等事故。其中异常发热故障近年来发生最为频繁，并多次出现大面积异常温升现象，严重威胁电网的安全稳定运行。而在对复合绝缘子异常发热的研究中，测量复合绝缘子的泄漏电流是十分重要的。在对复合绝缘子发热机理的研究中，复合绝缘子的表面电流、界面电流和体电流可作为关键判据。因此，准确测量复合绝缘子的表面电流、界面电流和体电流，对于研究复合绝缘子异常温升，保护电力系统安全运行，保障人民生产生活具有重要意义。[0003] 引证文件：专利号CN202110122114.3的《一种复合绝缘子护套与芯棒界面电阻率的测试方法及装置》测量复合绝缘子的表面电流、界面电流和体电流时，需要先将复合绝缘子的护套和芯棒完全剥离，再分别测量护套电流和芯棒电流，此时会破坏试品的完整性，造成测量误差，而且界面电流无法直接测量。专利号CN202010734326.2的《棒形复合绝缘子的测试样品制作方法及样品制作辅助装置》中第二电极采用内电极，内环电极和外环电极，内电极采集试样的体电流，内环电极采集试样的表面电流，外环电极起均匀表面电场的作用，该专利无法测量试品护套?芯棒处的界面电流。综上，现有技术都无法在无损情况下直接测得复合绝缘子试品的护套?芯棒处的界面电流，急需一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，解决现有的技术问题。发明内容[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，包括：[0005] 第一电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第一端，其中，第一电极为高压电极；[0006] 第二电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第二端；[0007] 绝缘基底，用于固定第二电极。[0008] 优选地，第二电极包括表面电极、界面电极和体电极；[0009] 体电极的直径为复合绝缘子试样的芯棒直径的2/3；[0010] 界面电极的内圆直径小于复合绝缘子试样的总体直径2mm；[0011] 界面电极的外圆直径大于复合绝缘子试样的总体直径2mm；[0012] 表面电极的外圆直径与第一电极的直径相同；[0013] 表面电极的内圆直径小于复合绝缘子试样的整体直径1mm。[0014] 优选地，界面电极的径向厚度为2mm。[0015] 优选地，绝缘基底为聚四氟乙烯；[0016] 体电极、界面电极和表面电极同轴嵌入在绝缘基底上。[0017] 优选地，体电极、界面电极和表面电极的电极上表面高于基底1?2mm。[0018] 优选地，第二电极高度为8?10mm。[0019] 优选地，第一电极的直径为80mm，电极轴向厚度为20mm。[0020] 优选地，第一电极和第二电极为纯铜。[0021] 优选地，悬式复合绝缘子试样为不大于110kV的线路的长度为3?4cm；[0022] 悬式复合绝缘子试样大于110kV且不大于500kV的线路的长度为5?6cm；[0023] 悬式复合绝缘子试样大于500kV的线路的长度为7?8cm。[0024] 优选地，使用四电极装置测量悬式复合绝缘子试样的泄漏电流的方法，包括以下步骤：[0025] 步骤1：将棒形悬式复合绝缘子排除首尾金具之后将任意两伞裙间的部分沿垂直于芯棒轴线方向进行分段切割，使切割面垂直于芯棒轴线，生成悬式复合绝缘子段；[0026] 步骤2：对悬式复合绝缘子段进行预处理，用于去除悬式复合绝缘子段试样断面的突起、护套表面的污秽，其中，将预处理后的悬式复合绝缘子段静置于恒温干燥箱内72小时，获得悬式复合绝缘子试样；[0027] 步骤3：分别使用第一电极和第二电极夹持住悬式复合绝缘子试样的两端断面，使得电极与试品间无缝隙，试品圆心与电极圆心重合，对第一电极进行加压，通过表面电极、界面电极和体电极，分别测量悬式复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流。[0028] 本发明公开了以下技术效果：[0029] 本发明通过采用高压电极、表面电极、界面电极和体电极同时对复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流进行测量，无需解剖复合绝缘子，极大的提高了工作效率。附图说明[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0031] 图1是本发明所述的悬式复合绝子短缘试样示意图；[0032] 图2是本发明所述的四电极系统示意图；[0033] 图3是本发明所述的四电极系统对于悬式复合绝子短缘试样的横截面示意图。具体实施方式[0034] 下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。[0035] 如图1?3所示，本发明提供了一种测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的四电极装置，包括：[0036] 第一电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第一端，其中，第一电极为高压电极；[0037] 第二电极，设置在悬式复合绝缘子试样的第二端；[0038] 绝缘基底，用于固定第二电极。[0039] 进一步优选地，第二电极包括表面电极、界面电极和体电极；[0040] 体电极的直径为复合绝缘子试样的芯棒直径的2/3；[0041] 界面电极的内圆直径小于复合绝缘子试样的总体直径2mm；[0042] 界面电极的外圆直径大于复合绝缘子试样的总体直径2mm；[0043] 表面电极的外圆直径与第一电极的直径相同；[0044] 表面电极的内圆直径小于复合绝缘子试样的整体直径1mm。[0045] 进一步优选地，界面电极的径向厚度为2mm。[0046] 进一步优选地，绝缘基底为聚四氟乙烯；[0047] 体电极、界面电极和表面电极同轴嵌入在绝缘基底上。[0048] 进一步优选地，体电极、界面电极和表面电极的电极上表面高于基底1?2mm。[0049] 进一步优选地，第二电极高度为8?10mm。[0050] 进一步优选地，第一电极的直径为80mm，电极轴向厚度为20mm。[0051] 进一步优选地，第一电极和第二电极为纯铜。[0052] 进一步优选地，悬式复合绝缘子试样为不大于110kV的线路的长度为3?4cm；[0053] 悬式复合绝缘子试样大于110kV且不大于500kV的线路的长度为5?6cm；[0054] 悬式复合绝缘子试样大于500kV的线路的长度为7?8cm。[0055] 进一步优选地，使用四电极装置测量悬式复合绝缘子试样的泄漏电流的方法，包括以下步骤：[0056] 步骤1：将棒形悬式复合绝缘子排除首尾金具之后将任意两伞裙间的部分沿垂直于芯棒轴线方向进行分段切割，使切割面垂直于芯棒轴线，生成悬式复合绝缘子段；[0057] 步骤2：对悬式复合绝缘子段进行预处理，用于去除悬式复合绝缘子段试样断面的突起、护套表面的污秽，其中，将预处理后的悬式复合绝缘子段静置于恒温干燥箱内72小时，获得悬式复合绝缘子试样；[0058] 步骤3：分别使用第一电极和第二电极夹持住悬式复合绝缘子试样的两端断面，使得电极与试品间无缝隙，试品圆心与电极圆心重合，对第一电极进行加压，通过表面电极、界面电极和体电极，分别测量悬式复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流。[0059] 本发明由电极单元和绝缘基底组成，电极单元由第一电极和第二电极构成，第一电极为高压电极，第二电极由表面电极、界面电极和体电极构成，其中，(1)体电极的直径小于所述复合绝缘子试样的芯棒直径，其直径为芯棒直径的2/3；使得当所述复合绝缘子试样放置于第二电极上时，体电极的范围能够包含芯棒断面的大部分，但不能包含护套?芯棒界面处。(2)界面电极的内圆直径小于所述复合绝缘子试样的总体直径2mm，且外圆直径大于所述复合绝缘子试样的总体直径2mm，即界面电极径向厚度2mm，使得当所述复合绝缘子试样放置于第二电极上时，界面电极的范围能够包含护套?芯棒界面全部，但尽量少的包含芯棒和护套部分；(3)表面电极的外圆直径与第一电极直径保持一致，内圆直径于所述复合绝缘子试样的整体直径1mm，使得当所述复合绝缘子试样放置于第二电极上时，所述复合绝缘子试样的护套的边缘能够正好处于所述体电极的范围内，但不能包含护套?芯棒界面处。(4)上述体电极、界面电极和表面电极同轴嵌入式固定于聚四氟乙烯绝缘基底上，电极上表面高于基底1?2mm，下表面嵌在基底内部，第二电极整体高度8?10mm。(5)第一电极直径80mm，电极轴向厚度20mm。(6)上述上、第二电极材料均为纯铜。[0060] 例如，对于FXBW?500/300型500kV复合绝缘子试样，试样芯棒直径30mm，护套厚度3mm，试样整体直径36mm，长度80mm，如图1所示。测量该试样的四电极系统结构尺寸：高压电极直径80mm，厚度20mm；体电极直径为20mm，界面电极直径为32mm，表面电极直径为80mm，体电极与界面电极间隔4mm，界面电极与表面电极间隔1mm。如图2所示。[0061] 本发明还包括一种使用四电极装置测量悬式复合绝缘子试样泄漏电流的方法，包括以下步骤：[0062] 步骤1：将棒形复合绝缘子排除首尾金具之后将任意两伞裙间的部分沿垂直于芯棒轴线方向进行分段切割，使切割面垂直于芯棒轴线；[0063] 步骤2：对所述复合绝缘子段进行预处理，以去除所述复合绝缘子试样断面的突起、护套表面的污秽；所述复合绝缘子试样静置于恒温干燥箱内72小时；[0064] 步骤3：分别使用一个金属第一电极和一个金属第二电极夹持住预处理好的所述复合绝缘子段的两端断面，使得电极与试品间无缝隙，试品圆心与电极圆心重合。对高压电极进行加压，复合绝缘子试样将产生泄漏电流。四电极系统中的表面电极、界面电极和体电极同时分别对复合绝缘子试样的表面电流、界面电流和体电流进行测量。[0065] 在所述步骤1中切割线路悬式复合绝缘子时，用于不大于110kV线路的悬式复合绝缘子段的长度为3?4cm；用于大于110kV且不大于500kV线路的悬式复合绝缘子段的长度为5?6cm；用于大于500kV线路的悬式复合绝缘子段的长度为7?8cm。[0066] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0067] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

专利地区：海南

专利申请日期：2022-03-14

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114594406B