CN107449995A - 一种直流穿墙套管sf6放电产生固体生成物的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统,包括交流电源、调压器、变压器、高压硅堆、充电电阻、脉冲电容器、放电腔体、金属电极、阻容分压器、电流传感器、固体生成物收集装置和示波器，本发明能够模拟直流穿墙套管内部SF6气体的各种放电形式、气体状态及金属电极下固体生成物的产生，能够准确测量得到放电电压和电流，并且通过固体生成物收集装置可以有效收集放电产生的固体生成物，方便对所产生的固体生成物做进一步的定性定量分析。

Description

一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统
技术领域
本发明属于电气设备中SF6放电监测技术领域，具体涉及一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统。
背景技术
近年来，穿墙套管经常发生介损异常、六氟化硫气体组分异常、内部闪络击穿等缺陷和故障。对穿墙套管解体后，在套管对接结构处、套管电容芯子端环上均发现了放电烧蚀痕迹以及产生大量固体生成物的现象。为了研究查明故障发生的机理及预防措施，需要模拟直流穿墙套管内部各种放电条件、气体状态、金属电极下固体生成物的产生过程，进而研究固体生成物对套管内部绝缘性能的影响。
发明内容
本发明的目的是提出一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，用于模拟穿墙套管内部SF6放电产生固体生成物以及回收所产生的固体生成物，进而研究固体生成物对套管内部绝缘性能的影响。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统,包括交流电源、调压器、变压器、高压硅堆、充电电阻、脉冲电容器、放电腔体、金属电极、阻容分压器、电流传感器、固体生成物收集装置和示波器，
所述变压器原边绕组与调压器并联连接，所述变压器副边绕组与脉冲电容器并联连接；所述高压硅堆与充电电阻串联连接，所述高压硅堆的输入端与交流电源的正极、调压器的正极和变压器副边绕组的正极连接，所述充电电阻的输出端与脉冲电容器的高压端连接；所述金属电极和固体生成物收集装置设置于放电腔体中，所述金属电极分为高压电极和地电极，高压电极和脉冲电容器的高压端连接，所述阻容分压器和高压电极连接；所述电流传感器和地电极串联；所述阻容分压器的输出端和电流传感器的输出端分别连接示波器；所述放电腔体中充有SF6气体。
进一步地，所述放电腔体为圆柱形不锈钢主体，上下端面固定有绝缘盖板，所述绝缘盖板和不锈钢主体之间压有两个密封圈，绝缘盖板通过不锈钢主体上的螺纹孔固定密封；所述绝缘盖板中间位置设有通孔，绝缘盖板内侧通孔附近设有密封槽，内敷密封圈，所述放电腔体设有用于观察腔体内部放电情况的石英玻璃观察窗；所述放电腔体还设有一个进气口和一个出气口，分别通过针阀和外界相连；所述进气口外接一个三通阀，通过三通阀的一个接口接气压表，三通阀的另一个接口通过球阀和气瓶相接，所述出气口接真空泵。
进一步地，所述金属电极中的高压电极和地电极分别设有与其固定连接的电极基座，所述电极基座为圆柱形不锈钢主体并且其内外两侧为凸台设计，内侧凸台为六边形棱柱体结构并设有用于固定连接金属电极中的高压电极和地电极的内螺纹，外侧凸台为圆柱形并设有用于穿过绝缘盖板中间通孔并与绝缘盖板外侧螺母固定连接以实现腔体密封的外螺纹。
进一步地，所述阻容分压器通过一个探头座直接与高压电极的电极基座外侧凸台相接。
进一步地，所述固体生成物收集装置材质为有机玻璃，所述固体生成物收集装置呈圆柱形杯状，底板中间开孔用于通过地电极，开孔的大小和形状与电极基座的内侧凸台相当，所述固体生成物收集装置通过螺母固定在地电极的电极基座上。
进一步地，所述绝缘盖板为聚四氟乙烯绝缘盖板。
本发明的优点是：本发明能够模拟直流穿墙套管内部SF6气体的各种放电形式、气体状态及金属电极下固体生成物的产生，能够准确测量得到放电电压和电流，并且通过固体生成物收集装置可以有效收集放电产生的固体生成物，方便对所产生的固体生成物做进一步的定性定量分析。
附图说明
附图1为本发明结构示意图；
图中附图标记含义：1、交流电源；2、调压器；3、变压器；4、高压硅堆；5、充电电阻；6、脉冲电容器；7、放电腔体；8、金属电极；9、阻容分压器；10、电流传感器；11、固体生成物收集装置；12、示波器。
具体实施方式
实施例
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统,包括交流电源1、调压器2、变压器3、高压硅堆4、充电电阻5、脉冲电容器6、放电腔体7、金属电极8、阻容分压器9、电流传感器10、固体生成物收集装置11和示波器12，
所述变压器3原边绕组与调压器2并联连接，所述变压器3副边绕组与脉冲电容器6并联连接；所述高压硅堆4与充电电阻5串联连接，所述高压硅堆4的输入端与交流电源1的正极、调压器2的正极和变压器3副边绕组的正极连接，所述充电电阻5的输出端与脉冲电容器6的高压端连接；所述金属电极8和固体生成物收集装置11设置于放电腔体7中，所述金属电极8分为高压电极和地电极，高压电极和脉冲电容器6的高压端连接，所述阻容分压器9和高压电极连接；所述电流传感器10和地电极串联；所述阻容分压器9的输出端和电流传感器10的输出端分别连接示波器12；所述放电腔体7中充有SF6气体。
其中，所述放电腔体7为圆柱形不锈钢主体，上下端面固定有绝缘盖板，所述绝缘盖板和不锈钢主体之间压有两个密封圈，绝缘盖板通过不锈钢主体上的螺纹孔固定密封；所述绝缘盖板中间位置设有通孔，绝缘盖板内侧通孔附近设有密封槽，内敷密封圈，所述放电腔体7设有用于观察腔体内部放电情况的石英玻璃观察窗；所述放电腔体7还设有一个进气口和一个出气口，分别通过针阀和外界相连；所述进气口外接一个三通阀，通过三通阀的一个接口接气压表，三通阀的另一个接口通过球阀和气瓶相接，所述出气口接真空泵。
所述金属电极8中的高压电极和地电极分别设有与其固定连接的电极基座，所述电极基座为圆柱形不锈钢主体并且其内外两侧为凸台设计，内侧凸台为六边形棱柱体结构并设有用于固定连接金属电极8中的高压电极和地电极的内螺纹，外侧凸台为圆柱形并设有用于穿过绝缘盖板中间通孔并与绝缘盖板外侧螺母固定连接以实现腔体密封的外螺纹。
所述阻容分压器9通过一个探头座直接与高压电极的电极基座外侧凸台相接，能够更为准确的测量放电过程中金属电极两端的电压。
所述固体生成物收集装置11材质为有机玻璃，所述固体生成物收集装置11呈圆柱形杯状，底板中间开孔用于通过地电极，开孔的大小和形状与电极基座的内侧凸台相当，所述固体生成物收集装置11通过螺母固定在地电极的电极基座上。
优选的，所述绝缘盖板为聚四氟乙烯绝缘盖板，具有良好的绝缘和耐高温性能。
所述调压器2用于调节交流电源1输出交流电压，所述变压器3用于放大交流电压输出交流高压，所述高压硅堆4用于整流输出直流高压，直流高压经充电电阻5给脉冲电容器6充电，脉冲电容器6上的电压达到一定值时，设置在放电腔体7中的金属电极8发生自击穿放电；放电过程中，金属电极8会和放电腔体7中的SF6气体发生反应产生固体生成物，固体生成物收集装置11用于收集产生的固体生成物。所述阻容分压器9和电流传感器10能够实时测量放电过程中金属电极两端的电压和流过金属电极的电流，并将测得的电压和电流信号传到示波器12。
通过改变金属电极8的形状可实现不同形式的放电，包括局部放电、火花放电、电弧放电。通过改变金属电极8中的高压电极和地电极之间的距离可改变放电的电压和电流。优选的，高压电极和地电极之间的距离在0～10mm可调。
本发明系统采用脉冲电容器6并联金属电极8的方式使其放电间隙自击穿放电，可以形成稳定、多次、重复放电。通过调节调压器2改变充电电压，使充电电阻5、脉冲电容器6可以改变自击穿放电的时间间隔。
本实施例中选用的电流传感器的性能参数为最大峰值电流200kA；稳态最大RMS电流400A；可用上升时间≤200ns；低频截止频率0.7Hz；高频截止频2MHz；灵敏度：0.001V/A；准确度：±1％。本实例中的阻容分压器为自制阻容分压器，电压测量范围0-50kV，分压比为4380。电流传感器、阻容分压器和示波器三者配合能够准确测量金属电极的放电电压和流过金属电极的电流，用来计算每次放电的弧道沉积能量和转移电荷量。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，包括交流电源(1)、调压器(2)、变压器(3)、高压硅堆(4)、充电电阻(5)、脉冲电容器(6)、放电腔体(7)、金属电极(8)、阻容分压器(9)、电流传感器(10)、固体生成物收集装置(11)和示波器(12)，其中，
所述变压器(3)原边绕组与调压器(2)并联连接，所述变压器(3)副边绕组与脉冲电容器(6)并联连接；所述高压硅堆(4)与充电电阻(5)串联连接，所述高压硅堆(4)的输入端与变压器(3)副边绕组的正极连接，所述充电电阻(5)的输出端与脉冲电容器(6)的高压端连接；所述金属电极(8)和固体生成物收集装置(11)设置于放电腔体(7)中，所述金属电极(8)分为高压电极和地电极，高压电极和脉冲电容器(6)的高压端连接，地电极和脉冲电容器(6)的低压端连接；所述阻容分压器(9)的输入端和高压电极连接，所述电流传感器(10)的输入端和地电极连接，所述阻容分压器(9)的输出端和电流传感器(10)的输出端分别连接示波器(12)；所述放电腔体(7)中充有SF6气体。
2.根据权利要求1所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述放电腔体(7)为圆柱形不锈钢主体，上下端面通过螺纹孔固定密封绝缘盖板，所述绝缘盖板和不锈钢主体之间设有密封圈，所述绝缘盖板的中间设有通孔，所述高压电极和地电极分别设有与其螺纹连接的电极基座，所述电极基座穿过绝缘盖板的通孔螺接在绝缘盖板上，所述电极基座和绝缘盖板之间也设有密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述放电腔体(7)设有用于观察腔体内部放电情况的石英玻璃观察窗、一个进气口和一个出气口，所述进气口通过接气压表的三通阀和气瓶相接，所述出气口接真空泵。
4.根据权利要求1或2所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述高压电极和地电极之间的距离为0～10mm。
5.根据权利要求1所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述阻容分压器(9)通过一个探头座直接与高压电极的电极基座相接。
6.根据权利要求1所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述固体生成物收集装置(11)呈圆柱形杯状，材质为有机玻璃，底板中间设有用于通过地电极的开孔，所述固体生成物收集装置(11)通过螺母固定在地电极的电极基座上。
7.根据权利要求2所述的直流穿墙套管SF6放电产生固体生成物的系统，其特征在于，所述绝缘盖板为聚四氟乙烯绝缘盖板。
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