(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211034868.4 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 国网安徽省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 230000 安徽省合肥市经济技 术开发 区紫云路299号 (72)发明人 吴凯　吴少雷　冯玉　骆晨　 张云霄　戚振彪　甄超　葛明明　 张天峰　孟明明　 (74)专利代理 机构 合肥云道尔知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 3423 0 专利代理师 常雅雅 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) G01N 23/2251(2018.01)G01Q 60/24(2010.01) G01N 3/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测 试装置与方法 (57)摘要 本发明公开了一种电缆接头复合介质界面 击穿特性的测试装置与方法， 包括控制电路、 界 面施压装置、 观测装置； 控制电路包括谐振式变 压变频电源， 界面施压装置包括环氧框架、 油槽， 环氧框架的上层面板和 中层面板之间放置试验 样品， 中层面板与下层面板之间放置压力传感 器， 试验样品内埋入有两界板电极， 三层面板之 间通过贯穿面板的螺栓与螺母配合固定； 环氧框 架置于盛有变压器油的油槽中； 控制电路的高压 引出线、 低压引出线分别与试验样品内的两界板 电极连接， 观测装置与上位机连接。 本发明设计 了多物理场试验击穿平台和实时观测系统， 高度 模拟了电缆复杂的工作环境， 突破了现有试验 方 案无法对多物理场耦合作用下电缆附件击穿研 究的技术难点。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115407166 A 2022.11.29 CN 115407166 A 1.一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置， 其特征在于， 包括控制电路、 界面 施压装置(23)、 观测装置； 所述控制电路包括谐振式变压变频电源(2)， 所述谐振式变压变频电源(2)的高压引出 线(9)上串联有保护电阻(3)、 检测阻抗(14)， 所述保护电阻(3)和检测阻抗(147)之间有并 联在高压引出线(9)、 低压引出线(8)上的分压器(4)、 耦合电容(13)， 所述分压器(4)的分压 端与低压引出线(8)之间连接有示波器(5)； 所述界面施压装置(23)包括环氧框架、 油槽(6)， 所述环氧框架包括上、 中、 下三层面 板， 所述上层面板和中层面板之间放置试验样品(7)， 所述中层面板与下层面板 之间放置压 力传感器(17)， 所述试验样品(7)内埋入有两界板电极， 三层面板之间通过贯穿面板的螺栓 与螺母(18)配合固定； 所述环氧框架置 于盛有变压器油的油槽(6)中； 所述观测装置包括显微镜(11)和摄像头(12)， 所述观测装置置于界面施压装置(23)的 上方， 所述控制电路的高压引出线(9)、 低压引出线(8)分别与试验样品(7)内的两界板电极 连接， 所述观测装置与上位机连接 。 2.根据权利要求1所述的一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置， 其特征在 于， 所述谐振式变压变频电源由5 0Hz交流稳压电源供电。 3.根据权利要求1所述的一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置， 其特征在 于， 所述环氧框架的三层面板采用带有四角孔的有机玻璃面板(16)， 所述螺栓与螺母(18) 使用环氧 材料制成。 4.根据权利要求1所述的一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置， 其特征在 于， 所述试验样品(7)尺寸为40mm ×40mm、 厚度分别为4.5mm和10mm的XLPE试片(21)、 SIR界 面试片(20)， 采用厚度为50 μm的铜箔胶带作为界板电极， 界板电极采用尖 —板电极形式， 尖 电极(15)、 板电极(19)分别埋入XLPE试片(21)、 SIR界面试片(20)的复合界面之间， 尖电极 (15)呈三角形， 尖电极(15)的顶角为3 0°且顶角朝向板电极(19)。 5.根据权利要求1所述的一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置， 其特征在 于， 所述油槽(6)中设置有电加热装置(10)和温度探 头。 6.一种基于权利要求1所述的一种电缆接头复合介质界面击穿特性的测试装置的测试 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)制备试验样品： 制备XLPE/SIR界面试片， 并在XLPE/SIR界面试片的复合处涂上硅脂； 同时将尖电极、 板 电极埋入复合界面之间， 确保尖电极的尖端附近无气泡及盈利集中； (2)确保控制电路连接正确， 确保谐振式变压变频电源的安全可靠； (3)旋转界面施压装置的螺栓， 当通过智能仪表显示屏读到所需的压力值时， 即可固定 螺母， 并将整个界面施压装置放入油槽中； (4)采用电加热装置以电加热的方式对整个油槽进行加热， 将温度控制在一个恒定值； (5)开始试验前， 详细的记录实验室现场的环境温度和湿度； (6)启动50Hz的交流稳压电源， 样中采取短时快速升压的方式， 以500V/s的升压速率均 速升至界面发生击穿； 通过Weibul l分布法进行分析击穿电压的数据， 其满足 公式(1)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115407166 A 2其中， U是击穿电压,F(U, α, β )是累积密度函数， α为韦布尔分布的尺度参数， 其值为 63.2％的击穿 概率下的击穿电压； β 为形状参数， 表征击穿电压的分散程度； (7)通过扫描电子显微镜或原子力 显微镜探究绝缘材料界面的微观形貌特性及在不同 压力下的接触特性； 通过万能拉伸试验机， 测量双层材料的机械性能； 利用测量得到的参 数， 在上位机中通过Greenwood ‑Williamson(G ‑W)模型， 计算在不同变量状态下的多层界面 的有效接触面积； (8)结合绝缘材料的介电性能， 建立绝缘击穿与界面有效接触面积、 界面形貌、 压力、 温 度、 材料介电性能参数 的数学回归模型， 分析电缆附件绝缘界面击穿与有效接触面积等的 关联关系， 进 而理清电缆附件绝 缘界面击穿的关键影响因素。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115407166 A 3