CN107831419B - 局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于安全检测的技术领域。本发明提供了局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统，包括：S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测反应物的离子浓度；S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测过滤液体的离子浓度；S103：将过滤气体在注入S101的密闭环境进行循环反应。本发明还公开了一种局部放电产酸的模拟装置及自动模拟系统。该发明解决了现有技术中介质阻挡放电产酸的方法难以完全模拟实际的高电压设备局部放电产酸的技术缺陷。

Description

局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统
技术领域
本发明属于安全检测的技术领域，尤其涉及局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统。
背景技术
电力行业中高电压设备局部放电是威胁设备运行的一种常见故障，电晕放电是由于金具、绝缘子设计安装不当，雾或露带来的潮湿等，金具端部场强过高或水珠等畸变周围场强分布，一旦超过了空气的击穿场强就会产生，在该故障中，伴随着放电过程中会产生臭氧、氮氧化物、硝酸等副产物，硝酸盐的存在是推测硝酸产生的重要依据。硝酸会对绝缘设备中常用到的聚合物产生腐蚀作用，长期作用下会造成绝缘失效，危害较大。然而，硝酸的产生机理目前仍不明确，研究人员往往将其归于臭氧与氮气反应生成氮氧化物，进一步与水、氧气结合生成硝酸这一过程。但是目前尚无完备的模拟装置和模拟方法能够对其验证。
目前采用的验证产酸的方法是通过介质阻挡放电的形式将空气中的氮气、氧气反应经过水形成硝酸，但是，这种放电的原理与局部放电是有差别的，难以充分证明是局部放电导致硝酸的产生。因此，寻找一种能完全模拟局部放电的过程以验证产酸过程的模拟方法及模拟装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统，能有效解决现有技术中介质阻挡放电产酸的方法难以完全模拟实际的高电压设备局部放电产酸的技术缺陷。
本发明还提供了一种局部放电产酸的模拟方法，包括以下步骤：
S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测所述反应物的离子浓度；
S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测所述过滤液体的离子浓度；
S103：将所述过滤气体重新通入所述S101的密闭环境进行循环反应。
进一步的，所述预置电压具体为1-50KV
作为优选，所述预置湿度具体为湿度在80％-100％。
进一步的，所述放电电极为多针电极。
作为优选，所述S102的过滤具体为将空气与水反应得到过滤液体和过滤气体。
作为优选，所述S101和所述S102中采用离子色谱法检测离子浓度。
本发明还提供了一种局部放电产酸的模拟装置，包括：密闭外壳、设置在所述密闭外壳内部的放电电极、设置在所述密闭外壳内部的含水开口器皿、湿度控制器、过滤装置、抽气装置和高压电源；
所述高压电源与所述放电电极的通电端电连接，使得所述高压电源对所述放电电极施加预置电压；
所述湿度控制器与所述密闭外壳连接，使得所述密闭外壳的密闭环境具有预置湿度；
所述密闭外壳与所述过滤装置连接，使得所述密闭外壳的空气通入所述过滤装置内，所述密闭外壳的空气经过所述过滤装置后得到过滤液体和过滤气体；
所述抽气装置通过管道分别与所述过滤装置和所述密闭外壳管道连接，使得抽气装置将所述过滤装置过滤得到的过滤气体重新通入所述密闭外壳的内部，从而形成循环回路。
进一步的，湿度控制器控制密闭外壳的内部的湿度在80％-100％。
进一步的，所述过滤装置包括水，所述过滤装置的水与所述密闭外壳的空气反应得到过滤液体和过滤气体。
作为优选，本模拟装置还包括离子浓度检测器；
所述离子浓度检测器分别与所述含水开口器皿和所述过滤装置连接，使得所述离子浓度检测器检测所述含水开口器皿和所述过滤装置的离子浓度。
进一步的，离子浓度检测器具体为离子色谱仪。
作为优选，本模拟装置还包括计时器；
所述计时器与放电电极电连接，当所述放电电极放电时，所述计时器通电计时。
作为优选，所述放电电极的导电端设置在所述含水开口器皿的上方。
进一步的，所述放电电极的导电端与所述水的距离为20mm。
作为优选，所述放电电极具体为多针电极。
本发明还提供了一种局部放电产酸的自动模拟系统，包括：控制器和所述的局部放电产酸的模拟装置；
所述控制器分别与所述局部放电产酸的模拟装置的高压电源、所述湿度控制器、所述计时器和所述离子浓度检测器连接，使得所述控制器控制所述高压电源、所述湿度控制器、所述计时器和所述离子浓度检测器的运行。
作为优选，所述的局部放电产酸的自动模拟系统，还包括数据处理输出装置；
所述数据处理输出装置分别与所述计时器和所述离子浓度检测器连接，使得所述数据处理输出装置获得所述计时器和所述离子浓度检测器的数据，并进行数据处理和结果输出。
因此，为了研究局部放电中是否会产酸，并明确硝酸的产生机理，本发明提供了一种局部放电产酸的模拟方法，包括：S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测反应物的离子浓度；S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测过滤液体的离子浓度；S103：将过滤气体在注入S101的密闭环境进行循环反应。本发明公开的模拟方法通过在放电条件下，控制环境湿度，测试长时间局部放电后产生的酸性物质的含量，验证局部放电条件下产生酸性物质的原理；该模拟方法中S101和S102均能收集局部放电产生的硝酸，最大限度的在这两个环节收集硝酸，同时该模拟方法的气体是循环利用的，避免了外界因此的影响。本发明还提供了一种局部放电产酸的模拟装置，包括：密闭外壳、设置在所述密闭外壳内部的放电电极、设置在所述密闭外壳内部的含水开口器皿、湿度控制器、过滤装置、抽气装置和高压电源；高压电源与放电电极的通电端电连接；湿度控制器与密闭外壳连接；密闭外壳与过滤装置连接，使得密闭外壳的空气通入过滤装置内；抽气装置通过管道分别与过滤装置和密闭外壳管道连接，使得抽气装置将过滤装置过滤得到的空气通入密闭外壳，从而形成回路。本发明是通过含水开口器皿与过滤装置两个环节确保尽可能把局部放电产生的大部分硝酸都能收集到。本装置考虑了湿度、放电、注入气体多种因素，符合实际的局部放电产生硝酸的条件。且本装置具有密闭性，避免外界因素导致的偏差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示一种局部放电产酸的模拟方法的流程图；
图2示一种局部放电产酸的模拟装置的结构图；
其中，附图标记，高压电源1、放电电极2、含水开口器皿3、密闭外壳4、湿度控制器5、过滤装置6、抽气装置7、管道8、调压器9、变压器10、放电电极的通电端a、放电电极的导电端b。
具体实施方式
本发明提供了局部放电产酸的模拟方法、模拟装置及自动模拟系统，用于解决现有技术中介质阻挡放电产酸的方法难以完全模拟实际的高电压设备局部放电产酸的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，以下实施例所用的原料均为市售或自制。
实施例1
请参阅图1，图1为局部放电产酸的模拟方法的流程图，本发明公开了一种局部放电产酸的模拟方法，实施例1包括以下步骤：S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测反应物的离子浓度；S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测过滤液体的离子浓度；S103：将过滤气体在注入S101的密闭环境进行循环反应。
实施例2
请参阅图1，图1为局部放电产酸的模拟方法的流程图，本发明公开了一种局部放电产酸的模拟方法，实施例2包括以下步骤：S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测反应物的离子浓度；S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测过滤液体的离子浓度；S103：将过滤气体在注入S101的密闭环境进行循环反应。
进一步的，预置电压具体为20KV。
进一步的，预置湿度具体为湿度在80％-100％
进一步的，放电电极为多针电极。
进一步的，S102的过滤具体为将空气与水反应得到过滤液体和过滤气体。
进一步的，S101和S102中采用离子色谱法检测离子浓度。
实施例3
请参阅图2，图2为局部放电产酸的模拟装置的结构图，本发明公开了一种局部放电产酸的模拟装置，实施例3包括：密闭外壳4、设置在密闭外壳内部的放电电极2、设置在密闭外壳内部的含水开口器皿3、湿度控制器5、过滤装置6、抽气装置7和高压电源；高压电源1与放电电极的通电端a电连接；湿度控制器5与密闭外壳4连接；密闭外壳4与过滤装置6连接，使得密闭外壳4的空气通入过滤装置6内，密闭外壳4的空气经过过滤装置6后得到过滤液体和过滤气体；抽气装置7通过管道8分别与过滤装置6和密闭外壳4管道连接，使得抽气装置7将过滤装置6过滤得到的过滤气体通入密闭外壳4的内部，从而形成循环回路。
实施例4
请参阅图2，图2为局部放电产酸的模拟装置的结构图，本发明公开了一种局部放电产酸的模拟装置，实施例4包括：密闭外壳4、设置在密闭外壳内部的放电电极2、设置在密闭外壳内部的含水开口器皿3、湿度控制器5、过滤装置6、抽气装置7和高压电源；高压电源1与放电电极的通电端a电连接；湿度控制器5与密闭外壳4连接；密闭外壳4与过滤装置6连接，使得密闭外壳4的空气通入过滤装置6内，密闭外壳4的空气经过过滤装置6后得到过滤液体和过滤气体；抽气装置7通过管道8分别与过滤装置6和密闭外壳4管道连接，使得抽气装置7将过滤装置6过滤得到的过滤气体通入密闭外壳4的内部，从而形成循环回路。
进一步的，还包括离子浓度检测器；离子浓度检测器分别与含水开口器皿3和过滤装置6连接，使得离子浓度检测器检测含水开口器皿3和过滤装置6的离子浓度。
进一步的，离子浓度检测器具体为高效液相色谱。
进一步的，还包括计时器；计时器与放电电极2电连接，当放电电极2放电时，计时器通电计时。
进一步的，放电电极的导电端b设置在含水开口器皿3的上方。
进一步的，放电电极2具体为多针电极。
进一步的，多针电极的针尖(放电电极的导电端b)与含水开口器皿3的水面的距离为20mm。
进一步的，过滤装置6中含有水与密闭外壳4的空气的氮氧化物发生反应生成硝酸等酸性物质。
进一步的，控制器和局部放电产酸的模拟装置；
控制器分别与局部放电产酸的模拟装置的高压电源、湿度控制器、计时器和离子浓度检测器连接，使得控制器控制所述高压电源、湿度控制器、计时器和离子浓度检测器的运行。
进一步的，局部放电产酸的自动模拟系统，还包括数据处理输出装置；
数据处理输出装置分别与计时器和所述离子浓度检测器连接，使得数据处理输出装置获得计时器和离子浓度检测器的数据，并进行数据处理和结果输出。
需要说明的是，调压器9和变压器10连接提供高压电源1。
实施例5
本发明公开了一种局部放电产酸的模拟装置，实施例4具体为高压电源1(调压器9和变压器10连接提供高压电源1)通过导线与放电电极2接通，放电电极上施加20kV的交流高压，含水开口器皿3放置在放电电极2的下面，含水开口器皿3的水面与放电电极的导电端b的距离为20mm。含水开口器皿3和放电电极2均放置在密闭外壳4的内部，湿度控制器5可向密闭外壳4中通入水分，保持实验装置中湿度在80％以上，保持密闭环境的高湿度。密闭外壳4的下方与过滤装置6连通，可以收集密闭外壳4的空气中的氮氧化物，将收集的密闭外壳4的空气与过滤装置6中的水反应生成硝酸等酸性物质。抽气装置7将过滤装置6过滤后的过滤气体抽出，通过管道8再次通入密闭外壳4中进行循环回路；还包括离子浓度检测器；离子浓度检测器分别与含水开口器皿3和过滤装置6连接，使得离子浓度检测器检测含水开口器皿3和过滤装置6的离子浓度；还包括计时器；计时器与放电电极2电连接，当放电电极2放电时，计时器通电计时，在经过24h、48h、72h、96h试验后分别利用离子浓度检测器(利用离子色谱法)测量含水开口器皿3及过滤装置6中硝酸根离子的浓度，同时根据计时器计算该装置在局部放电情况下产生硝酸的速率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种局部放电产酸的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：将施加预置电压的放电电极在预置湿度的密闭环境中进行电晕反应，收集在密闭环境中产生的反应物，并检测所述反应物的离子浓度；所述预置湿度具体为湿度在80％-100％；
S102：收集密闭环境的空气后，将空气经过过滤后得到过滤液体和过滤气体，并检测所述过滤液体的离子浓度；所述S102的过滤具体为将空气与水反应得到过滤液体和过滤气体；
S103：将所述过滤气体重新通入所述S101的密闭环境进行循环反应。
2.根据权利要求1所述的局部放电产酸的模拟方法，其特征在于，所述S101和所述S102中采用离子色谱法检测离子浓度。
3.一种局部放电产酸的模拟装置，其特征在于，包括：密闭外壳、设置在所述密闭外壳内部的放电电极、设置在所述密闭外壳内部的含水开口器皿、湿度控制器、过滤装置、抽气装置和高压电源；
所述高压电源与所述放电电极的通电端电连接，使得所述高压电源对所述放电电极施加预置电压；
所述湿度控制器与所述密闭外壳连接，使得所述密闭外壳的密闭环境具有预置湿度；
所述密闭外壳与所述过滤装置连接，使得所述密闭外壳的空气通入所述过滤装置内，所述密闭外壳的空气经过所述过滤装置后得到过滤液体和过滤气体；
所述抽气装置通过管道分别与所述过滤装置和所述密闭外壳管道连接，使得抽气装置将所述过滤装置过滤得到的过滤气体重新通入所述密闭外壳的内部，从而形成循环回路；
还包括离子浓度检测器；
所述离子浓度检测器分别与所述含水开口器皿和所述过滤装置连接，使得所述离子浓度检测器检测所述含水开口器皿和所述过滤装置的离子浓度。
4.根据权利要求3所述的局部放电产酸的模拟装置，其特征在于，还包括计时器；
所述计时器与放电电极电连接，当所述放电电极放电时，所述计时器通电计时。
5.根据权利要求4所述的局部放电产酸的模拟装置，其特征在于，所述过滤装置包括水，所述过滤装置的水与所述密闭外壳的空气反应得到过滤液体和过滤气体。
6.一种局部放电产酸的自动模拟系统，其特征在于，包括：控制器和如权利要求5所述的局部放电产酸的模拟装置；
所述控制器分别与所述局部放电产酸的模拟装置的高压电源、所述湿度控制器、所述计时器和所述离子浓度检测器连接，使得所述控制器控制所述高压电源、所述湿度控制器、所述计时器和所述离子浓度检测器的运行。
7.根据权利要求6所述的局部放电产酸的自动模拟系统，其特征在于，还包括数据处理输出装置；
所述数据处理输出装置分别与所述计时器和所述离子浓度检测器连接，使得所述数据处理输出装置获得所述计时器和所述离子浓度检测器的数据，并进行数据处理和结果输出。
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