用于戶外絕緣材料的通用型轉(zhuǎn)輪法試驗(yàn)裝置
高電壓工程課程是電氣工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，主要介紹高電壓絕緣、高電壓試驗(yàn)、過電壓防護(hù)及絕緣配合等內(nèi)容。在高電壓絕緣技術(shù)中，電力系統(tǒng)外絕緣及高壓絕緣子是其中的重要內(nèi)容，對輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。高壓絕緣子從材料上可分為3類，包括電工陶瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和有機(jī)材料復(fù)合絕緣子(也稱復(fù)合絕緣子)。復(fù)合絕緣子一般由玻璃鋼芯棒和硅橡膠傘裙、護(hù)套組成。由于復(fù)合絕緣子具有強(qiáng)度高、重量輕、無零值、污閃電壓高、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)，在國內(nèi)外的使用日益廣泛。值得特別指出的是，復(fù)合絕緣子已經(jīng)成為我國特高壓電網(wǎng)建設(shè)中線路絕緣子的首選。復(fù)合絕緣子具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但是作為一種有機(jī)材料，其長期運(yùn)行過程中的老化現(xiàn)象需要特別的關(guān)注。。在長期運(yùn)行過程中，復(fù)合絕緣子的護(hù)套、傘裙材料在潮濕、表面放電、紫外、熱等因素的環(huán)境應(yīng)力、電氣應(yīng)力的影響下，可能會(huì)發(fā)生粉化、燒蝕等不可逆轉(zhuǎn)的劣化現(xiàn)象，從而使得復(fù)合絕緣子的電氣性能和機(jī)械性能均有所降低。在復(fù)合絕緣子的各種耐老化性能中，耐漏電起痕及電蝕損性是反應(yīng)絕緣子質(zhì)量好壞、能否長期安全運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，亟需對其進(jìn)行深入的研究。轉(zhuǎn)輪法就是為了研究復(fù)合絕緣子耐漏電起痕及電蝕損性而設(shè)計(jì)的一套試驗(yàn)方法，已被IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)收錄。
眾所周知，高電壓是一門試驗(yàn)科學(xué)，很多規(guī)律和定律都是通過試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)得來的。但是針對高電壓工程課程，怎樣設(shè)計(jì)和安排課程試驗(yàn)一直是一件比較難解決的問題。雖然高電壓試驗(yàn)的種類繁多，但大多數(shù)試驗(yàn)要么設(shè)備龐大昂貴，要么針對性、專業(yè)性較強(qiáng)，并不適宜用于教學(xué)?，F(xiàn)在高電壓課程中的試驗(yàn)教學(xué)存在種類相對單一，演示性強(qiáng)于操作性等不足之處，而很多課程中的關(guān)鍵知識(shí)和規(guī)律只能以文字或圖片的形式出現(xiàn)在教科書中，不適于學(xué)生對知識(shí)的掌握。為了解決上述不足，我們以復(fù)合絕緣子的漏電起痕及電蝕損性試驗(yàn)為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套用于戶外絕緣材料的通用型轉(zhuǎn)輪法試驗(yàn)裝置，用于演示復(fù)合絕緣子老化過程中的放電、漏電起痕及電蝕損、泄漏電流波形及變化趨勢等現(xiàn)象，同時(shí)也通過實(shí)際操作讓學(xué)生們對于高電壓試驗(yàn)的特殊操作流程有切身的體驗(yàn)。
該試驗(yàn)裝置有兩大部分組成，分別為裝置主體和泄漏電流采集系統(tǒng)。其中裝置主體包括有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、支撐裝置和附屬裝置。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括有動(dòng)力設(shè)備、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、4個(gè)T型法蘭盤、4個(gè)兩端帶法蘭盤的底座絕緣子、電機(jī)屏蔽罩。支撐裝置包括前支架和后支架。附屬裝置包括水槽、高壓電極架、高壓電極。其中動(dòng)力設(shè)備裝設(shè)在前支架的承重板上，輸出軸與傳動(dòng)軸通過聯(lián)軸器聯(lián)接，4個(gè)T型法蘭盤兩兩之間呈90°角裝設(shè)在傳動(dòng)軸中部， 4個(gè)兩端帶法蘭盤的底座絕緣子分別裝設(shè)在4個(gè)T型法蘭盤上，高壓電極架的兩端分別通過高度調(diào)節(jié)裝置裝設(shè)在前支架和后支架上，高壓電極懸掛在高壓電極架上，水槽安放在前支架和后支架中間。
泄漏電流測量系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及上位機(jī)等部分組成，用于采集試驗(yàn)過程中的泄漏電流、電壓等裝置。
試驗(yàn)原理如下：1組4支試驗(yàn)用絕緣子裝設(shè)好相應(yīng)尺寸的法蘭盤和圓柱形金具后，分別裝設(shè)在4個(gè)兩端帶法蘭盤的底座絕緣子。試驗(yàn)時(shí)水槽中裝入正好能浸沒試驗(yàn)用絕緣子傘裙底端的鹽溶液，鹽水濃度和更換換周期根據(jù)IEC/TC 62730-2012而定。通過動(dòng)力設(shè)備實(shí)現(xiàn)8s轉(zhuǎn)90°，再停轉(zhuǎn)40s的間歇性運(yùn)動(dòng)，使每支絕緣子分別經(jīng)歷浸泡→滴落→加壓→冷卻→浸泡的循環(huán)。高壓從電源引出加在高壓支架的橫擔(dān)上，再通過高壓電極上方懸掛的金屬線加在高壓電極上。從試驗(yàn)絕緣子的法蘭盤上引出線纜接到泄漏電流測量裝置以試驗(yàn)中的泄漏電流。試驗(yàn)前預(yù)備四支不同老化階段的絕緣子以及四支不同直徑的絕緣子，以探究其泄漏電流的變化規(guī)律。
轉(zhuǎn)輪法試驗(yàn)雖然主要研究的是復(fù)合絕緣子的耐漏電起痕及電蝕損性能，但作為一個(gè)典型的高電壓試驗(yàn)，涉及到高電壓試驗(yàn)的各個(gè)方面，包括前期準(zhǔn)備工作，如接線、檢查接地、設(shè)置安全遮攔、標(biāo)示牌等、認(rèn)識(shí)試驗(yàn)設(shè)備及電源燈，加壓去壓過程以及試驗(yàn)本身的操作與數(shù)據(jù)記錄等，能夠使學(xué)生對高電壓試驗(yàn)有一個(gè)較為全面且深刻的理解。
本試驗(yàn)設(shè)備構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)新穎，目前正在申請兩項(xiàng)國家發(fā)明專利，用于試驗(yàn)教學(xué)中也屬首創(chuàng)，可以為高電壓工程課程的試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供一項(xiàng)新的選擇。
作品名稱：用于戶外絕緣材料的通用型轉(zhuǎn)輪法試驗(yàn)裝置
學(xué)?；騿挝唬呵迦A大學(xué)電機(jī)系
