CN105606850A - 高压直流支撑绝缘子试验装置、试验系统及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压直流支撑绝缘子试验领域，特别是涉及到了一种高压直流支撑绝缘子试验装置、试验系统及试验方法。高压直流支撑绝缘子试验装置包括密闭的试验容器，所述试验容器中设有一组用于安装被试直流支撑绝缘子的试验位和用于向被试直流支撑绝缘子提供试验电压的公共供电装置，该试验装置还包括与试验位对应的、用于在设定条件下断开公共供电装置与对应被试直流支撑绝缘子的断开装置。本发明通过在相同的条件下对一组直流支撑绝缘子进行试验，可更加准确地掌握直流支撑绝缘子的特性，提高直流支撑绝缘子的试验结果的准确性。

Description

高压直流支撑绝缘子试验装置、试验系统及试验方法
技术领域
本发明涉及高压直流支撑绝缘子试验领域，特别是涉及到了一种高压直流支撑绝缘子试验装置、试验系统及试验方法。
背景技术
与交流输电相比，高压直流在长距离输电中具有输电能力强、线路损耗小、两侧交流无需同步运行，故障损失小等优点，是未来输电线路建设的重点。但是，直流条件下电场具有单向稳定性，绝缘材料内产生电荷积聚效应，使其绝缘和闪络特性与交流条件下有很大差别，由此引起的击穿或放电后果比交流条件下更为严重，直接影响到直流输电系统的可靠性。这种影响对于环氧浇注绝缘子等内绝缘部件更为显著。
国内外对直流内绝缘的研究主要集中在环氧浇注绝缘子的表面电荷积聚和电场优化。目前主要通过对绝缘子结构设计优化、浇注工艺改进来提升绝缘子的整体性能。国外方面，ABB等企业针对直流支撑绝缘子进行了相关研究，但真正用于内绝缘的绝缘材料和部件未见报道。由日本的日立公司、关西电力公司、四国电力公司、电源开发公司共同研制的±500kV直流GIS已投入试验运行，但都是在原有交流GIS的基础上进行改装而成，其绝缘子沿用交流绝缘子。国内方面，目前仅有直流穿墙套管需要用到直流支撑绝缘子，近年来，对于直流支撑绝缘子闪络特性的研究逐渐增多，主要在西安交通大学、湖南大学和清华大学开展。
然而，目前对直流支撑绝缘子的闪络特性的研究，均是停留在对个体直流支撑绝缘子的试验研究上。每次进行试验的试验条件各有差异，这将会在一定程度上给试验结果带来偏差，通过试验无法准确的掌握直流支撑绝缘子的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压直流支撑绝缘子试验装置，以提高直流支撑绝缘子的试验结果的准确性。
同时，本发明的目的还在于提供高压直流支撑绝缘子试验系统及试验方法。
为实现上述目的，本发明高压直流支撑绝缘子试验装置采用以下技术方案：高压直流支撑绝缘子试验装置，包括密闭的试验容器，所述试验容器中设有一组用于安装被试直流支撑绝缘子的试验位和用于向被试直流支撑绝缘子提供试验电压的公共供电装置，该试验装置还包括与试验位对应的、用于在设定条件下断开公共供电装置与对应被试直流支撑绝缘子的断开装置。
所述公共供电装置包括导电杆，导电杆上设有用于在试验时与各试验位上的被试直流支撑绝缘子接触的接触供电部。
所述试验位设于导电杆的径向一侧处。
试验容器中设有用于在试验时测量局部放电的直流局放测量装置。
所述断开装置包括用于驱使被试直流支撑绝缘子沿直线与所述公共供电装置接通或者分离的驱动杆，驱动杆的一端伸入至试验容器并且与试验容器之间密封配合。
所述试验位设于驱动杆的伸入至试验容器中的一端与公共供电装置之间。
所述断开装置还包括安装在试验容器上的丝母装置，驱动杆具有与丝母装置对应的螺纹段，丝母装置与驱动杆一起构成丝杠螺母机构。
所述试验容器包括封盖，所述驱动杆的一端透过对应的封盖而伸入至试验容器，驱动杆与对应的封盖配合的一段为圆柱形的光杆段，光杆段与封盖通过二者之间所设的密封装置而密封配合。
所述丝母装置包括支架和设于支架上的丝母，所述支架安装在对应的端盖外侧。
试验容器上还设有用于在使用时将各被试直流支撑绝缘子单独接地的绝缘子接地装置，绝缘子接地装置与试验容器密封配合。
所述试验容器上设有与试验位对应的、用于向试验位拆装被试直流支撑绝缘子的操作孔，操作孔通过相应的盖子密封。
所述试验容器上设有充放气口。
高压直流支撑绝缘子试验系统采用以下技术方案：高压直流支撑绝缘子试验系统，包括上述的高压直流支撑绝缘子试验装置，试验装置的试验容器连接有抽气装置，该系统还包括用于监测被试直流支撑绝缘子的漏电现象的漏电监测装置。
高压直流支撑绝缘子试验方法采用以下技术方案：高压直流支撑绝缘子试验方法，该方法是在相同的环境下将一组直流支撑绝缘子一端接共用的供电装置，另一端单独接地，通过监测各直流支撑绝缘子的漏电的方法来研究直流支撑绝缘子的特性，在监测过程中，若发现某一被试直流支撑绝缘子发生设定程度的闪络现象，则将其与供电装置切断，直至全部被试直流支撑绝缘子都被与供电装置切断。
试验过程中，全程监测局部放电量。
本发明的有益效果是：由于在一个密闭容器中设置了一组，即多个试验位，因此可将一组被试直流支撑绝缘子置于相同的环境下进行试验，这首先保证了试验环境的绝对相同，同时由于设置了公共供电装置，试验时各被试直流支撑绝缘子所接受的试验电压也是相同的，可进一步保证试验条件的一致性，另外，断开装置可在设定条件下将相应的被试直流支撑绝缘子与公共供电装置断开，而不会影响其它被试直流支撑绝缘子的后续试验。通过在相同的条件下对一组直流支撑绝缘子进行试验，即可更加准确地掌握直流支撑绝缘子的特性，提高直流支撑绝缘子的试验结果的准确性。
附图说明
图1是高压直流支撑绝缘子试验装置的实施例的结构示意图；
图2是断开装置与试验容器的配合示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的高压直流支撑绝缘子试验装置的具体实施例，该高压直流支撑绝缘子试验装置仅仅是试验系统中的一部分，其在试验系统中相当于被试直流支撑绝缘子的安装工装，用于安装被试直流支撑绝缘子，并为其提供试验环境。图1显示了该高压直流支撑绝缘子试验装置的结构，同时该图中还显示了被试直流支撑绝缘子101。该装置包括试验容器，试验容器为密闭式的试验容器，其可用于抽真空或者充入六氟化硫等惰性气体，以满足试验的需要，因此其上还设置有充放气口，充放气口处设有气嘴11。在本实施例中，试验容器具体采用的是筒体12与套管13相结合的结构，筒体12与套管13之间固定密封连接，为了保证试验安全，筒体单独接地。
筒体12具体采用的是分段式的结构，其包括一端的第一竖筒部121、另一端的第二竖筒部122和连接在第一、第二端之间的平筒部123，由此使得筒体构成了“H”形结构。由图1中可以看出，筒体12的下部设有支撑架14，支撑架14与筒体12的第一、第二竖筒部之间分别采用法兰连接，此处设置支撑架14一方面是为了给试验装置提供一个可靠的基础，另一方面也是为了腾出空间，满足在必要时可以在筒体12的下方处进行相应的操作。
套管13具体是与第一竖筒部121的上端连接，其中设有电源引入杆15，电源引入杆15具体是用于将外部的电源引入至试验容器，以供试验使用。
第一竖筒部121中设置有第一绝缘支架16，第二竖筒部122中设置有第二绝缘支架17，第一绝缘支架16与第二绝缘支架17一起架起了一个导电杆18，导电杆18采用的是三段式结构，其包括两端的支撑段181和位于两支撑段之间的供电段182，支撑段181的靠近供电段182的一端形成公端，供电段182的两端形成与所述公端对应的母端，支撑段181与供电段182之间互相插接而形成导电连接。为了方便对导电杆18的安装，筒体的两竖筒部（第一竖筒部、第二竖筒部）上还分别设置了操作孔，操作孔通过与筒体法兰连接的竖筒端盖19封闭，需要时可以随时打开。导电杆18的靠近第一竖筒部的一端与电源引入杆15连接。此处设置导电杆18是为了给被试直流支撑绝缘子101提供试验电压，导电杆18的供电段上间隔设置了五个接触供电部1821，接触供电部1821是用于在试验时与被试直流支撑绝缘子101接触以向其施加电压。此处之所以设置了五个接触供电部，是因为筒体中设置了五个试验位20，接触供电部1821与试验位20之间是一一对应的关系，试验位20即用于在试验时安装被试直流支撑绝缘子的安装位，在本实施例中，五个试验位均20分布在导电杆的径向一侧处。此处需要特别指出的是，试验位20的数量可不必局限于五个，其具体是根据单次要试验的直流支撑绝缘子的数量来确定，根据实际情况为两个以上皆可，当然由此也不难看出，导电杆在试验时实际上构成了各被试直流支撑绝缘子的公共供电装置。
筒体12上与试验位20一一对应还设置有断开装置。断开装置的作用是在设定条件下断开公共供电装置与对应被试直流支撑绝缘子。这也是该装置的核心所在，由于设置了上述断开装置，在试验时，可通过导电杆向多个被试直流支撑绝缘子同时施加电压，当其中是个被试直流支撑绝缘子出现闪络现象时，通过相应的断开装置将其与导电杆断开，则可将其从试验中退出，从而不会影响其它被试直流支撑绝缘子的后续试验，由此可见，断开装置的主要作用是在设定条件（相应的被试直流支撑绝缘子出现闪络，或者闪络达到一定程度时）下将相应的被试直流支撑绝缘子与导电杆“断电”。
断开装置的结构如图2所示，在本实施例中，断开装置包括驱动杆21和丝母装置，试验位20设于驱动杆21的伸入至试验容器中的一端与公共供电装置之间，驱动杆21的作用是驱使被试直流支撑绝缘子沿直线与公共供电装置，即导电杆18接通（接触）或者分离，为了实现上述功能，驱动杆21的一端伸入至了试验容器。为了既能够与丝母装置配合实现往复运动，又能与试验容器密封配合，此处驱动杆21采用了一段设置螺纹、另一段为圆柱形光杆的形式，设置螺纹的一段为螺纹段211，光杆部分为光杆段212。试验容器的与断开装置配合的部位设置了法兰口，断开装置还包括与所述法兰口对应的封盖22，驱动杆21便是通过封盖22上所设的穿孔伸入至试验容器中的，为了保证试验容器的密封，穿孔中设置有法兰式密封套23，法兰式密封套23与封盖22之间分别设置了周向密封圈24和端面密封圈25，同时，驱动杆21的光杆段与法兰式密封套的内孔之间也设置了多道光杆密封圈26。此处设置法兰式密封套23的意义在于，加厚了封盖22在此处的厚度，从而可以设置更多的与光杆段配合的密封圈，保证密封效果。丝母装置包括支架和设于支架上的丝母27，支架是由丝母安装座28和连接在丝母安装座28上的连接杆29构成，连接杆29通过其端部所设的螺纹安装在对应的封盖外侧。
驱动杆21的内端（伸入至试验容器中的一端）还设置有被试直流支撑绝缘子安装结构，此处该安装结构具体采用的是连接螺柱213，使用时，仅需将被试直流支撑绝缘子螺纹装配在连接螺柱213上即可（直流支撑绝缘子本身端部带有螺纹孔），通过驱动杆外端安装的手轮30旋转驱动杆，进而便可实现相应被试直流支撑绝缘子与导电杆18之间的接触和断开。试验时，各被试直流支撑绝缘子需要单独接地，在本实施例中，驱动杆21采用的是导体材料制成，被试直流支撑绝缘子的单独接地便是依靠对应的驱动杆实现的。当然，既然要实现单独接地，则被试直流支撑绝缘子是必须与试验容器之间绝缘的，因此驱动杆21与筒体之间必须保证绝缘，此处驱动杆21与筒体12之间的绝缘是靠设于相应封盖与试验容器之间的法兰绝缘垫31以及设于封盖与试验容器之间的法兰连接螺栓与试验容器之间的螺栓绝缘垫32实现的，当然，在不采用螺栓绝缘垫32的情况下，还可以采用绝缘螺栓，或者表面包覆了绝缘层的螺栓。
为了方便对被试直流支撑绝缘子的拆装，试验容器上设置了操作孔，本实施例中，操作孔位于筒体12的平筒部123上，具体位于与试验位相对的一侧处，操作孔通过相应的盖子33密封。
筒体12的第二竖筒部122中还设有直流局放测量装置34，直流局放测量装置用于在试验时测量局部放电，在试验过程中，监测并自动识别不同位置的局部放电。
在使用该高压直流支撑绝缘子试验装置对直流支撑绝缘子进行试验时，可将一组五个被试直流支撑绝缘子分别与不同的驱动杆配合安装在相应的试验位上，通过驱动杆驱动相应的被试直流支撑绝缘子分别与导电杆的供电接触部接触并向试验容器中充入惰性保护气体或者抽真空，然后通过电源引入杆接通外部电源，此时所有被试直流支撑绝缘子均被施加电压，当某一被试直流支撑绝缘子出现闪络现象时，用监测漏电的方法，与驱动杆配合而将其测出，然后通过驱动杆将闪络的被测直流支撑绝缘子与导电杆断开，使之退出试验，后续以同样的方式，直至全部被试直流支撑绝缘子发生闪络后，试验结束。在试验过程中，直流局放测量装置全程监测局部放电量。以不同被试直流支撑绝缘子的不同闪络特性及局放特性，即可为直流支撑绝缘子的研究提供依据，解决直流SF6气体环境中绝缘子的结构设计问题，同时验证直流环氧材料配方的实用性，这些研究结果可直接应用于特高压直流穿墙套管、高压直流断路器、直流管道母线等设备的研制中。
在高压直流支撑绝缘子试验装置的其它实施例中，上述实施例中的导电杆还可以通过多个触头来代替，此种情况下，公共供电装置还可以采用导线加触头的形式，仅需为接触式的即可；断开装置还可以采用开关，此种情况下，开关仅需要在试验时位于被试直流支撑绝缘子与公共供电装置之间即可；驱动杆还可以采用伸缩式的滑动杆，此种情况下，若想要保证被试直流支撑绝缘子与公共供电装置之间的良好接触，仅需设置预紧力弹簧即可，由此可见，驱动杆仅需要为可沿直线往复运动的杆即可；另外，被试直流支撑绝缘子的接地还可以通过设置专门的接地线来实现，此种情况下，接地线仅需要与试验容器绝缘并且密封配合即可。在上述实施例中，试验位均是位于导电杆的同一侧处，在其它实施例中，其还可以是绕导电杆错开的。
高压直流支撑绝缘子试验系统的实施例，该高压直流支撑绝缘子试验系统包括高压直流支撑绝缘子试验装置，该试验装置的结构与上述高压直流支撑绝缘子试验装置的结构相同，此处不予赘述，其中试验装置的试验容器连接有抽气装置，驱动杆连接有用于监测被试直流支撑绝缘子的漏电现象的漏电监测装置，漏电监测装置具体可以是电流检测装置或者电压监测装置等。
高压直流支撑绝缘子试验方法的实施例，该方法是在相同的环境下将一组直流支撑绝缘子一端接共用的供电装置，另一端单独接地，通过监测各直流支撑绝缘子的漏电的方法来研究直流支撑绝缘子的特性，在监测过程中，若发现某一被试直流支撑绝缘子发生设定程度的闪络现象，则将其与供电装置切断，直至全部被试直流支撑绝缘子都被与供电装置切断。试验过程中，全程监测局部放电量。其中监测直流支撑绝缘子的漏电是靠漏电监测装置实现的，具体可以是电流检测装置或者电压监测装置；对局部放电量的监测是靠直流局放测量装置实现的。

Claims (15)

1.高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，包括密闭的试验容器，所述试验容器中设有一组用于安装被试直流支撑绝缘子的试验位和用于向被试直流支撑绝缘子提供试验电压的接触式的公共供电装置，该试验装置还包括与试验位对应的、用于在设定条件下断开公共供电装置与对应被试直流支撑绝缘子的断开装置。
2.根据权利要求1所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述公共供电装置包括导电杆，导电杆上设有用于在试验时与各试验位上的被试直流支撑绝缘子接触的接触供电部。
3.根据权利要求2所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述试验位设于导电杆的径向一侧处。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，试验容器中设有用于在试验时测量局部放电的直流局放测量装置。
5.根据权利要求1-3所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述断开装置包括用于驱使被试直流支撑绝缘子沿直线与所述公共供电装置接通或者分离的驱动杆，驱动杆的一端伸入至试验容器并且与试验容器之间密封配合。
6.根据权利要求5所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述试验位设于驱动杆的伸入至试验容器中的一端与公共供电装置之间。
7.根据权利要求5所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述断开装置还包括安装在试验容器上的丝母装置，驱动杆具有与丝母装置对应的螺纹段，丝母装置与驱动杆一起构成丝杠螺母机构。
8.根据权利要求7所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述试验容器上设有与断开装置对应的开口，断开装置还包括与对应的开口密封配合的封盖，所述驱动杆的一端透过对应的封盖而伸入至试验容器，驱动杆与对应的封盖配合的一段为圆柱形的光杆段，光杆段与封盖通过二者之间所设的密封装置而密封配合。
9.根据权利要求8所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述丝母装置包括支架和设于支架上的丝母，所述支架安装在对应的端盖外侧。
10.根据权利要求1-3任一项所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，试验容器上还设有用于在使用时将各被试直流支撑绝缘子单独接地的绝缘子接地装置，绝缘子接地装置与试验容器密封配合。
11.根据权利要求1-3任一项所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述试验容器上设有与试验位对应的、用于向试验位拆装被试直流支撑绝缘子的操作孔，操作孔通过相应的盖子密封。
12.根据权利要求1-3任一项所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，其特征在于，所述试验容器上设有充放气口。
13.高压直流支撑绝缘子试验系统，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的高压直流支撑绝缘子试验装置，试验装置的试验容器连接有抽气装置，该系统还包括用于监测被试直流支撑绝缘子的漏电现象的漏电监测装置。
14.高压直流支撑绝缘子试验方法，其特征在于，该方法是在相同的环境下将一组直流支撑绝缘子一端接共用的供电装置，另一端单独接地，通过监测各直流支撑绝缘子的漏电的方法来研究直流支撑绝缘子的特性，在监测过程中，若发现某一被试直流支撑绝缘子发生设定程度的闪络现象，则将其与供电装置切断，直至全部被试直流支撑绝缘子都被与供电装置切断。
15.根据权利要求14所述的高压直流支撑绝缘子试验方法，其特征在于，试验过程中，全程监测局部放电量。
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