CN114062986A - 一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置，包括有局部帕邢测试工装，用于接地的金属网格，测试真空度的真空测量***，真空抽组，调气压的精密阀门，气源及直流高压测试设备。测试工装包含有一个透明筒体、筒体两侧有侧板和两个紧固装置。测试工装安装于需要测试的低温超导绝缘表面，用真空泥或真空胶带密封。使用筒体内部的金属网作为接地电极，通过精密阀门调节气压，能方便的对低温超导绝缘局部进行可实时观测的帕邢测试。
Description
技术领域
本发明涉及超导磁体试验方法技术领域，主要涉及一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置。
背景技术
帕邢定律是一种气体放电基本特性，描述的是气体间隙击穿电压V与两电极间隙距离d和气体气压p之间非线性函数关系。
在超导托卡马克装置中，超导磁体作为其重要的必不可少的一部分，其运行的稳定直接关系到整个聚变装置的安全运行。对于大型超导磁体***而言，一旦真空***出现破坏或故障，如氦气冷却管路破裂、真空容器泄露事故等，超导磁体将直接暴露在低真空氦气环境中，Paschen条件极易达到，所以位于高电位的超导磁体必须进行固体绝缘处理，以隔绝高低电位之间的放电通路。
在大型超导磁体的制造前期，用来进行认证的超导磁体部件，为了模拟大型超导磁体运行时的现实工状，很多磁体部件一般都需要进行冷热循环测试，在冷热循环测试前后会进行交流高压测试，直流高压测试及帕邢测试，以判断绝缘部件在冷热冲击前后的绝缘工艺稳定性及绝缘性能的可靠性，如氦管绝缘样件，接头绝缘样件，尾段绝缘样件等。但由于帕邢测试是在真空环境中进行，被测部件经常被置于不锈钢真空容器之中，不便于人眼直接对部件进行观察，如果部件发生帕邢放电，放电的确切位置的判断将成为一个难题，这为后面部件帕邢放电的原因分析及部件绝缘修复造成困扰。特别是对于大型超导磁体的帕邢测试，由于大型超导磁体体量更为庞大，***更为复杂，包含各种高、低压引线，绝缘子装配件，氦管，接头等部件。如果某些绝缘存在缺陷，导致发生帕邢放电，那么判断发生帕邢放电的确切位置就显得更为困难，因此发展一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置就显得迫切和重要。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置，包括有局部帕邢测试工装，用于接地的金属网格，测试真空度的真空测量***，真空抽组，调气压的精密阀门，气源及直流高压测试设备。
所述局部帕邢测试工装，包括一个局部帕邢测试工装筒体；
所述用于接地的金属网格，安装于局部帕邢测试工装筒体的内表面，所述金属网格通过金属丝引出所述工装外部，作为所述直流高压测试设备的接地极；
所述测试真空度的真空测量***，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述真空抽组，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述调气压的精密阀门，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述气源，经过所述精密阀门连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述直流高压测试设备的低压端连接所述金属网格的金属丝。
进一步地，所述局部帕邢测试工装筒体一侧设置有第一侧板，所述筒体的另一侧设置有第二侧板；所述的局部帕邢测试工装的第一紧固装置和第二紧固装置，分布于所述局部帕邢测试工装筒体两边，起到固定所述局部帕邢测试工装的作用。
进一步地，所述局部帕邢测试工装筒体上挖有两个孔，每个孔用于安装一个快接法兰；其中一个快接法兰连接测试真空度的真空测量***，另一个快接法兰连接三通的第一接口；三通的第二接口依次连接精密阀门和气源，三通的第三接口连接真空抽组。
进一步地，所述局部帕邢测试工装通过第一侧板和第二侧板安装于低温超导绝缘需要测试的绝缘表面；所述局部帕邢测试工装筒体根据所测的低温超导绝缘的结构，设置为整体的透明塑料筒体或者对半(half)结构的透明塑料筒体；在所述局部帕邢测试工装筒体内表面铺设所述用于接地的金属网格，所述金属网格通过一根金属丝引出所述工装外部。
进一步地，所述直流高压测试设备的高压端连接所述超导磁体的导体，所述直流高压测试设备的低压端连接所述超导绝缘外部的金属网格上。
进一步地，用密封材料密封所述局部帕邢测试工装侧板与所述低温超导绝缘表面的间隙、所述局部帕邢测试工装两(half)对半结构侧板间间隙、所述局部帕邢测试工装筒体和局部帕邢测试工装侧板间的间隙。
进一步地，用密封材料密封所述局部帕邢测试工装筒体和两个快接法兰间的间隙。
进一步地，所述真空测量***为真空规。所述直流高压测试设备为直流高压测试仪。所述密封材料为真空泥或真空密封胶带。
进一步地，所述的快接法兰为KF快接法兰。
进一步地，所述局部帕邢测试工装包含有一个筒体、筒体两侧有侧板和两个紧固装置。所述局部帕邢测试工装的筒体上挖有两个孔，用于安装两个KF快接法兰。所述的局部帕邢测试工装的两个紧固装置，分布于所述局部帕邢测试工装筒体两边，起到固定所述局部帕邢测试工装的作用，可选用塑料捆扎带。所述局部帕邢测试工装安装于低温超导绝缘需要测试的绝缘表面，所述局部帕邢测试工装筒体根据所测的低温超导绝缘的结构，可以设计成整体的透明塑料筒体，也可以设计成对半结构的透明塑料筒体，所述的透明塑料可选亚克力塑料。在所述透明塑料筒体内表面铺设所述用于接地的金属网格，所述金属网格通过一根金属丝引出所述工装外部，作为所述直流高压测试设备的接地极。用真空泥或密封胶带之类的密封材料密封所述局部帕邢测试工装侧板与所述低温超导绝缘表面的间隙、所述局部帕邢测试工装两对半结构侧板间间隙、所述局部帕邢测试工装筒体和局部帕邢测试工装侧板间的间隙，所述局部帕邢测试工装筒体和所述两个KF快接法兰间的间隙。安装所述真空规于所述局部帕邢测试工装筒体的一个KF快接法兰上，并连接所述真空规的电源及相应真空计。连接一个三通于所述局部帕邢测试工装筒体的另一个KF快接法兰上，连接所述精密阀门于所述三通上的一个口上，并将所述精密阀门连接于气源，气源可以是干燥空气、氮气或是氦气。连接所述真空抽组于所述三通另一个口上。安装所述直流高压测试仪的高压端于所述低温超导绝缘的导体上，安装所述直流高压测试仪的低压端于所述金属网格的金属丝上。打开所述真空抽组并对所述局部帕邢测试工装抽真空，如果有漏，按压真空泥或真空密封胶带。当真空度达到1Pa以下时，调节所述精密阀门，使所述局部帕邢测试工装的真空度动态平衡1Pa，开启所述直流高压测试设备进行1Pa的帕邢测试，同理，进行10Pa，100Pa，1000Pa，10000Pa量级的帕邢测试操作。
本发明的优点是：
本发明方法简单，易于操作，具体表现为：
1)能够直接实时观测低温超导绝缘帕邢测试的整个过程，易于查找帕邢放电位置，极大方便测试分析及后期绝缘维修。
2)直接选用市场上已有的透明塑料管、金属网格等产品，基本无需额外机械加工，材料易得，便宜。
3)能够将所述局部帕邢测试工装抽至较好的真空度，比如容易将所述局部帕邢测试工装抽至1Pa以下，节省时间。
4)能够完成一个完整的1Pa-10000Pa 5个量级的帕邢测试，得到完整数据，便于分析。
5)使用真空泥或密封胶带密封，所述局部帕邢测试工装可多次使用，操作便捷。
6)经济实用，维护简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1低温超导绝缘，2-1第一聚四氟乙烯结构的侧板，2-2第二聚四氟乙烯结构的侧板，3-1第一真空泥或真空密封胶带，3-2第二真空泥或真空密封胶带，3-3第三真空泥或真空密封胶带，3-4第四真空泥或真空密封胶带，4-1第一紧固装置，4-2第二紧固装置，5局部帕邢测试工装筒体，6-1第一KF快接法兰，6-2第二KF快接法兰，7真空规，8金属网格，9金属丝，10超导磁体的导体，11直流高压测试仪的高压端，12直流高压测试仪，13直流高压测试仪的低压端，14三通，15真空抽组，16精密阀门，17气源。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
参见附图。
如图1所示，一种超导绝缘局部帕邢试验装置，包括有局部帕邢测试工装，用于接地的金属网格8，真空规7，真空抽组15，调气压的精密阀门16，气源17及直流高压测试仪12。所述局部帕邢测试工装包含有一个透明塑料结构筒体，筒体两侧有第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1，第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2，第一紧固装置4-1，和第二紧固装置4-2。第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1设置于筒体一侧。第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2设置于筒体另一侧。所述局部帕邢测试工装的筒体上挖有两个孔，每个孔用于安装一个KF快接法兰，共安装有两个KF快接法兰，所述两个KF快接法兰分别为第一KF快接法兰6-1和第二KF快接法兰6-2。所述的局部帕邢测试工装的第一紧固装置4-1和第二紧固装置4-2，分布于所述局部帕邢测试工装筒体5两边，起到固定所述局部帕邢测试工装的作用。在所述透明塑料结构筒体内表面铺设所述用于接地的金属网格8，所述金属网格8通过一根金属丝9引出所述工装外部，所述金属丝9通过第二真空泥或密封胶带3-2密封，作为所述直流高压测试仪12的接地极。
所述局部帕测试工装安装于需要进行帕邢测试的低温超导绝缘1表面，所述局部帕邢测试工装两侧的第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1，第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2抱卡在所述低温超导绝缘1表面，并应贴合，使两者之间的间隙尽量小。用第一真空泥或密封胶带3-1，密封所述局部帕邢测试工装第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1，与所述低温超导绝缘1表面的间隙、所述局部帕邢测试工装第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1对半结构的间隙、所述局部帕邢测试工装第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1和局部帕邢测试工装筒体5的间隙。用第二真空泥或密封胶带3-2，密封所述局部帕邢测试工装第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2，与所述低温超导绝缘1表面的间隙、所述局部帕邢测试工装第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2对半结构的间隙、所述局部帕邢测试工装第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2和局部帕邢测试工装筒体5的间隙。
用第三真空泥或密封胶带3-3密封第一KF快接法兰6-1和所述局部帕邢测试工装筒体。用第四真空泥或密封胶带3-4密封所述的第二KF快接法兰6-2和所述局部帕邢测试工装筒体。安装所述真空规7于所述局部帕邢测试工装筒体的第一KF快接法兰6-1上，并连接所述真空规的电源及相应真空计。连接一个三通14于所述局部帕邢测试工装筒体5的第二KF快接法兰6-2上，连接所述精密阀门16于所述三通14上的一个口上，并将所述精密阀门16连接于气源17，气源17可以是空气或是氦气。连接所述真空抽组15于所述三通14另一个口上。安装所述直流高压测试仪12的高压端11于所述超导绝缘包裹的导体10上，安装所述直流高压测试仪12的低压端13于所述金属网格8的金属丝9上。打开所述真空抽组15并对所述局部帕邢测试工装抽真空，如果有漏，按第一压真空泥或真空密封胶带3-1、第二压真空泥或真空密封胶带3-2、第三压真空泥或真空密封胶带3-3及第四压真空泥或真空密封胶带3-4。当真空度达到1Pa以下时，调节所述精密阀门16，使所述局部帕邢测试工装的真空度动态平衡1Pa，开启所述直流高压测试仪12进行1Pa的帕邢测试，同理，进行10Pa，100Pa，1000Pa，10000Pa量级的帕邢测试操作。
试验具体实施步骤如下：
安装金属网格8于局部帕邢测试工装筒体5内表面，并从金属网格上引出一根金属丝9于局部帕邢测试工装筒体外部。安装局部帕邢测试工装筒体5于需要进行测试的低温超导绝缘1表面，用局部帕邢测试工装的两个紧固装置即第一紧固装置4-1，第二紧固装置4-2固定局部帕邢测试工装筒体5，安装局部帕邢测试工装两侧的侧板即第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1，第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2。用第一真空泥或真空胶带3-1，第二真空泥或真空胶带3-2固定并密封局部帕邢测试工装两侧的第一聚四氟乙烯结构的侧板2-1，第二聚四氟乙烯结构的侧板2-2及金属丝9。安装真空规7于局部帕邢测试工装筒体的第一KF快接法兰6-1上，并连接真空规的电源及相应真空计。连接一个三通14于局部帕邢测试工装筒体5的第二KF快接法兰6-2上，连接精密阀门16于所述三通14上的一个口上，并将精密阀门16连接于气源17，气源17可以是空气或是氦气。连接真空抽组15于所述三通14另一个口上。安装直流高压测试仪12的高压端11于低温超导绝缘包裹的导体10上，安装直流高压测试仪12的低压端13于金属丝9上。打开真空抽组15并对局部帕邢测试工装抽真空，如果有漏，按压第一压真空泥或真空密封胶带3-1、第二压真空泥或真空密封胶带3-2、第三压真空泥或真空密封胶带3-3及第四压真空泥或真空密封胶带3-4。当真空度抽至1Pa以下时，调节精密阀门16，使局部帕邢测试工装的真空度动态平衡1Pa，开启直流高压测试仪12进行1Pa的帕邢测试，同理，进行10Pa，100Pa，1000Pa，10000Pa量级的帕邢测试操作。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可实时观测的低温超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：包括有局部帕邢测试工装，用于接地的金属网格，测试真空度的真空测量***，真空抽组，调气压的精密阀门，气源及直流高压测试设备；
所述局部帕邢测试工装，包括一个局部帕邢测试工装筒体；
所述用于接地的金属网格，安装于局部帕邢测试工装筒体的内表面，所述金属网格通过金属丝引出所述工装外部，作为所述直流高压测试设备的接地极；
所述测试真空度的真空测量***，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述真空抽组，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述调气压的精密阀门，连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述气源，经过所述精密阀门连接到所述局部帕邢测试工装筒体上；
所述直流高压测试设备的低压端连接所述金属网格的金属丝。
2.根据权利要求1所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述局部帕邢测试工装筒体一侧设置有第一侧板，所述筒体的另一侧设置有第二侧板；所述的局部帕邢测试工装的第一紧固装置和第二紧固装置，分布于所述局部帕邢测试工装筒体两边，起到固定所述局部帕邢测试工装的作用。
3.根据权利要求1所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述局部帕邢测试工装筒体上挖有两个孔，每个孔用于安装一个快接法兰；其中一个快接法兰连接测试真空度的真空测量***，另一个快接法兰连接三通的第一接口；三通的第二接口依次连接精密阀门和气源，三通的第三接口连接真空抽组。
4.根据权利要求2所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述局部帕邢测试工装通过第一侧板和第二侧板安装于低温超导绝缘需要测试的绝缘表面；所述局部帕邢测试工装筒体根据所测的低温超导绝缘的结构，设置为整体的透明塑料筒体或者对半结构的透明塑料筒体；在所述局部帕邢测试工装筒体内表面铺设所述用于接地的金属网格，所述金属网格通过一根金属丝引出所述工装外部。
5.根据权利要求2所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述直流高压测试设备的高压端连接超导磁体的导体，所述直流高压测试设备的低压端连接所述超导绝缘外部的金属网格上。
6.根据权利要求4所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：用密封材料密封所述局部帕邢测试工装侧板与所述低温超导绝缘表面的间隙、所述局部帕邢测试工装两对半结构侧板间间隙、所述局部帕邢测试工装筒体和局部帕邢测试工装侧板间的间隙。
7.根据权利要求3所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：用密封材料密封所述局部帕邢测试工装筒体和两个快接法兰间的间隙。
8.根据权利要求1-7任一项所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述真空测量***为真空规，所述直流高压测试设备为直流高压测试仪，所述密封材料为真空泥或真空密封胶带；安装所述真空规于所述局部帕邢测试工装筒体的一个快接法兰上，并连接所述真空规的电源及相应真空计；连接一个三通于所述局部帕邢测试工装筒体的另一个快接法兰上，连接所述精密阀门于所述三通上的一个口上，并将所述精密阀门连接于气源，气源是空气或是氦气；连接所述真空抽组于所述三通另一个口上；安装所述直流高压测试仪的高压端于所述低温超导绝缘的导体上，安装所述直流高压测试仪的低压端于所述金属网格的金属丝上；打开所述真空抽组并对所述局部帕邢测试工装抽真空，如果有漏，按压真空泥或真空密封胶带；当真空度达到1Pa以下时，调节所述精密阀门，使所述局部帕邢测试工装的真空度动态平衡1Pa，开启所述直流高压测试仪进行1Pa的帕邢测试，同理，进行10Pa，100Pa，1000Pa或10000Pa量级的帕邢测试操作。
9.根据权利要求3或7所述的超导绝缘局部帕邢试验装置，其特征在于：所述的快接法兰为KF快接法兰。
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- 2021-11-17 CN CN202111362832.4A patent/CN114062986A/zh active Pending
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