[发明专利]一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测实验系统

说明书

本发明公开的一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测的实验系统，包括电力设备简化同轴模具，电力设备简化同轴模具上设置有热电偶传感器和光纤光栅传感器，热电偶传感器电连接有多路温度采集仪，光纤光栅传感器电连接有光纤解调仪，光纤解调仪和多路温度采集仪共同电连接有上位机控制装置。本发明一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测实验系统的电力设备简化同轴模具拆装、清洁方便，通过布置布拉格光栅传感器和热电偶实现了对金属导体与固体绝缘材料界面处应力的精准测量，通过上位机控制装置，同步读取光线波长数据和热电偶温度数据，实现了金属导体与固体绝缘材料界面应力的在线监测。

技术领域

本发明属于电力设备固体绝缘材料残余应力测量技术领域，具体涉及一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测实验系统。

背景技术

环氧基复合材料的固体绝缘广泛应用于电力电子封装和各电压等级的电力设备。在电力电缆、干式套管、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）等电力设备中，环氧基复合材料通过固化与中心导体相粘接，形成类同轴圆柱的结构。由于金属导体与固体绝缘材料属性的差异，导致其界面层在固化收缩和降温收缩过程中产生大量的残余应力。在实际运行过程中，界面层受到电场、热场和力场的叠加影响，由金属导体与固体绝缘界面处引发的裂纹和微气隙会加剧固体绝缘内部残余应力的影响，加速绝缘老化并引发绝缘破坏，因此需要对界面层的应力应变特性进行研究。

目前对复合材料界面应力的研究主要集中在固体绝缘的内部，或是以固化成型的构件为研究对象，对于金属导体与固体绝缘界面层的研究较少。如发明专利CN201810438393.2介绍了一种热压固化复合材料制件与模具界面应力监测系统，其所述的复合材料制件与模具之间涂有脱模剂，此类界面区别于金属导体与固体绝缘之间形成的界面，该界面层是物理粘接和化学键合的共同产物。此外，该方法中采用应变片传感器在测量前需与数据采集片相粘接，粘接工艺严苛，胶层分布的不平整会直接影响测量精度，该方法中使用的应变片面积较大，导致其测量范围受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测实验系统，测量方便、结果精准且可实现实时监测。

本发明所采用的技术方案是：一种金属导体与固体绝缘材料界面应力检测的实验系统，包括电力设备简化同轴模具，电力设备简化同轴模具上设置有热电偶传感器和光纤光栅传感器，热电偶传感器电连接有多路温度采集仪，光纤光栅传感器电连接有光纤解调仪，光纤解调仪和多路温度采集仪共同电连接有上位机控制装置。

本发明的特点还在于，

电力设备简化同轴模具包括底托板，底托板上开设有环形凹槽，底托板上位于环形凹槽的中心开设有容置孔，环形凹槽内设置有位于底托板上方的圆筒形容置壳，容置壳内同轴设置有底端伸入容置孔内并与之卡合的圆柱形金属导体，金属导体与容置壳之间填充有固体绝缘材料。

热电偶传感器和光纤光栅传感器均敷设在金属导体与固体绝缘材料的界面处，热电偶传感器和光纤光栅传感器分别位于金属导体相对的两侧。

光纤光栅传感器上刻有布拉格光栅，光纤光栅传感器的栅区中心与热电偶传感器的测量点位于同一高度。

光纤光栅传感器的栅区长度为12 mm，带宽为0.182 nm，反射率为90.55%。

热电偶传感器的量程为0-300℃。

金属导体和底托板均为铝合金材质，容置壳为钢材质。

固体绝缘材料为环氧树脂基复合材料。

光纤解调仪由MICRON OPTICS公司生产，型号为SM130。

多路温度采集仪由韦度电子公司生产，型号为WD-08A。