用于户外绝缘材料的通用型转轮法试验装置
高电压工程课程是电气工程专业的专业基础课之一，主要介绍高电压绝缘、高电压试验、过电压防护及绝缘配合等内容。在高电压绝缘技术中，电力系统外绝缘及高压绝缘子是其中的重要内容，对输电线路的安全稳定运行起着至关重要的作用。高压绝缘子从材料上可分为3类，包括电工陶瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子和有机材料复合绝缘子(也称复合绝缘子)。复合绝缘子一般由玻璃钢芯棒和硅橡胶伞裙、护套组成。由于复合绝缘子具有强度高、重量轻、无零值、污闪电压高、运行维护方便等特点，在国内外的使用日益广泛。值得特别指出的是，复合绝缘子已经成为我国特高压电网建设中线路绝缘子的首选。复合绝缘子具有上述诸多优点，但是作为一种有机材料，其长期运行过程中的老化现象需要特别的关注。。在长期运行过程中，复合绝缘子的护套、伞裙材料在潮湿、表面放电、紫外、热等因素的环境应力、电气应力的影响下，可能会发生粉化、烧蚀等不可逆转的劣化现象，从而使得复合绝缘子的电气性能和机械性能均有所降低。在复合绝缘子的各种耐老化性能中，耐漏电起痕及电蚀损性是反应绝缘子质量好坏、能否长期安全运行的一个关键参数，亟需对其进行深入的研究。转轮法就是为了研究复合绝缘子耐漏电起痕及电蚀损性而设计的一套试验方法，已被IEC标准和我国国家标准收录。
众所周知，高电压是一门试验科学，很多规律和定律都是通过试验结果总结得来的。但是针对高电压工程课程，怎样设计和安排课程试验一直是一件比较难解决的问题。虽然高电压试验的种类繁多，但大多数试验要么设备庞大昂贵，要么针对性、专业性较强，并不适宜用于教学。现在高电压课程中的试验教学存在种类相对单一，演示性强于操作性等不足之处，而很多课程中的关键知识和规律只能以文字或图片的形式出现在教科书中，不适于学生对知识的掌握。为了解决上述不足，我们以复合绝缘子的漏电起痕及电蚀损性试验为切入点，设计开发了一套用于户外绝缘材料的通用型转轮法试验装置，用于演示复合绝缘子老化过程中的放电、漏电起痕及电蚀损、泄漏电流波形及变化趋势等现象，同时也通过实际操作让学生们对于高电压试验的特殊操作流程有切身的体验。
该试验装置有两大部分组成，分别为装置主体和泄漏电流采集系统。其中装置主体包括有旋转系统、支撑装置和附属装置。旋转系统包括有动力设备、联轴器、传动轴、4个T型法兰盘、4个两端带法兰盘的底座绝缘子、电机屏蔽罩。支撑装置包括前支架和后支架。附属装置包括水槽、高压电极架、高压电极。其中动力设备装设在前支架的承重板上，输出轴与传动轴通过联轴器联接，4个T型法兰盘两两之间呈90°角装设在传动轴中部， 4个两端带法兰盘的底座绝缘子分别装设在4个T型法兰盘上，高压电极架的两端分别通过高度调节装置装设在前支架和后支架上，高压电极悬挂在高压电极架上，水槽安放在前支架和后支架中间。
泄漏电流测量系统由传感器、信号调理电路、数据采集卡及上位机等部分组成，用于采集试验过程中的泄漏电流、电压等装置。
试验原理如下：1组4支试验用绝缘子装设好相应尺寸的法兰盘和圆柱形金具后，分别装设在4个两端带法兰盘的底座绝缘子。试验时水槽中装入正好能浸没试验用绝缘子伞裙底端的盐溶液，盐水浓度和更换换周期根据IEC/TC 62730-2012而定。通过动力设备实现8s转90°，再停转40s的间歇性运动，使每支绝缘子分别经历浸泡→滴落→加压→冷却→浸泡的循环。高压从电源引出加在高压支架的横担上，再通过高压电极上方悬挂的金属线加在高压电极上。从试验绝缘子的法兰盘上引出线缆接到泄漏电流测量装置以试验中的泄漏电流。试验前预备四支不同老化阶段的绝缘子以及四支不同直径的绝缘子，以探究其泄漏电流的变化规律。
转轮法试验虽然主要研究的是复合绝缘子的耐漏电起痕及电蚀损性能，但作为一个典型的高电压试验，涉及到高电压试验的各个方面，包括前期准备工作，如接线、检查接地、设置安全遮拦、标示牌等、认识试验设备及电源灯，加压去压过程以及试验本身的操作与数据记录等，能够使学生对高电压试验有一个较为全面且深刻的理解。
本试验设备构思巧妙，设计新颖，目前正在申请两项国家发明专利，用于试验教学中也属首创，可以为高电压工程课程的试验设计提供一项新的选择。
作品名称：用于户外绝缘材料的通用型转轮法试验装置
学校或单位：清华大学电机系
