CN108919073B - 一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置及方法属于高电压绝缘子沿面闪络测量技术领域，包括封闭气室、高压直流电源、多通道示波器、盆式绝缘子、密封罐体、高压导电杆、均压环、绝缘子模型、低压电极、低压导电杆、高频电流互感器、高频电容、第一绝缘密封导线杆、第二绝缘密封导线杆、第一阻容分压器、第二阻容分压器和保护电阻，本发明装置结构简单，安全可靠，可以应用于直流、交流、冲击等电压条件，适应性强；本发明装置可以应用盆式绝缘子、支柱绝缘子、鼓型绝缘子以及绝缘子薄片试样，本发明装置适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于高电压绝缘子沿面闪络测量技术领域，具体涉及一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置及方法。
背景技术
随着国家内输变电等级逐步提高运行时间不断变长，电力设备的安全稳定运行显得格外重要，运行实践发现GIS内部故障与盆式绝缘子有很大关系，其中盆式绝缘子沿面闪络造成的故障所占比例最高，盆式绝缘子沿面闪络电压远低于同等条件下空气击穿，所以对盆式绝缘子沿面闪络的研究很有价值。目前工程上所用的绝缘材料均属于不可自恢复的绝缘介质，一旦表面发生闪络对其损伤可能导致绝缘失效。因此，每次发生闪络对绝缘材料的破坏程度可以成为该绝缘装置的可用性以及损坏程度进行评估的标准，绝缘子沿面闪络所释放的能量可以作为一种闪络对绝缘材料破坏程度的界定因素之一，近年国内、外学者对沿面闪络的研究多集中于对闪络电压、电荷的研究，本发明意在通过对沿面闪络的电压、电流信号的测量，用两种方式同时测量计算绝缘子沿面闪络能量，进而得出绝缘子在不同能量作用下的破坏能力。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置，包括封闭气室、高压直流电源和多通道示波器，所述封闭气室包括盆式绝缘子，盆式绝缘子底部设置有密封罐体，所述盆式绝缘子中部设置有高压导电杆，高压导电杆顶部设置有均压环，所述高压导电杆中下端设置有绝缘子模型，且绝缘子模型位于密封罐体内腔，所述绝缘子模型低电位侧与低压电极相连，低压电极通过导线与低压导电杆相连，且低压导电杆底端与密封罐体底部固定安装，所述低压导线杆从上至下依次设置有高频电流互感器和高频电容，所述密封罐体右端侧壁设置有第一绝缘密封导线杆和第二绝缘密封导线杆，所述高频电流互感器与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第一绝缘密封导线杆与封闭气室外部的多通道示波器相连，所述高频电容与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第二绝缘密封导线杆与封闭气室外部的第一阻容分压器相连，所述多通道示波器分别与第一阻容分压器和第二阻容分压器相连，所述高压直流电源正极通过导线连接保护电阻，保护电阻输出端分别通过导线与封闭气室顶端的均压环和第二阻容分压器输入端相连，第二阻容分压器输出端、第一阻容分压器输出端和封闭气室输出端通过导线与高压直流电源负极相连。
所述第一绝缘密封导线杆和第二绝缘密封导线杆均设置为聚四氟乙烯绝缘密封导线杆。
所述第一阻容分压器和第二阻容分压器型号均设置为FRC分压器，且分压比例为1：1000。
所述多通道示波器型号设置为MSO54多通道示波器，且带宽为350MHz-2GHz。
一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，采用一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置，包括以下步骤，
步骤1，连接回路，接通高压直流电源，并通过实验人员手动控制均速升压，直至绝缘子模型发生闪络，停止升压；
步骤2，重复步骤1，根据试样的特性反复的测量电容，直至选择出合适的电容值；
步骤3，开始正式试验，手动控制进行升压，随着电压的不断上升，绝缘子模型发生闪络，通过多通道示波器测量高压端电压信号、回路电流信号和高频电容端电压信号；
步骤4，根据步骤3测量的不同时段的高压端电压和回路电流，通过Q＝UIT，计算绝缘子模型沿面闪络的放电能量，其中Q为放电能量，U为高压端电压，I为回路电流；
步骤5，根据步骤3测量高频电容端电压信号，并且利用李萨如图性法画出电压的变化图，并且通过曲线闭合区域的面积得到放电能量，通过步骤4和步骤5的对比，计算出更准确的放电能量，方便实验人员的分析，进而通过放电能量判断闪络对绝缘子的破坏能力。
本发明的有益效果：
1、本发明装置结构简单，安全可靠，可以应用于直流、交流、冲击等电压条件，适应性强。
2、本发明装置可以应用盆式绝缘子、支柱绝缘子、鼓型绝缘子以及绝缘子薄片试样，本发明装置适用范围广。
3、本发明装置结合Q＝UIT公式以及李萨如图性原理对沿面闪络能量进行分析，传统Q＝UIT方式存在高频电流信号采集同步的问题，由于要经过高频电容，会存在相位差，导致计算结果存在误差；而李萨如图形电容大小的选取相对复杂，但是李萨如图形法计算结果更理想，因此结合两种方法计算出放电能量的准确值，并且通过放电能量判断绝缘子的破坏能力。
附图说明
图1本发明装置结构示意图；
1-封闭气室，2-高压直流电源，3-多通道示波器，4-盆式绝缘子，5-密封罐体，6-高压导电杆，7-均压环，8-绝缘子模型，9-低压电极，10-低压导电杆，11-高频电流互感器，12-高频电容，13-第一绝缘密封导线杆，14-第二绝缘密封导线杆，15-第一阻容分压器，16-第二阻容分压器，17-保护电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置，包括封闭气室1、高压直流电源2和多通道示波器3，所述封闭气室1包括盆式绝缘子4，盆式绝缘子4底部设置有密封罐体5，密封罐体5内最大可承受0.6MPa的气压，所述盆式绝缘子4中部设置有高压导电杆6，高压导电杆6顶部设置有均压环7，所述高压导电杆6中下端设置有绝缘子模型8，且绝缘子模型8位于密封罐体5内腔，绝缘子模型8材料、形状与盆式绝缘子4相同，且为2:1比例缩小的绝缘子模型8，绝缘子模型8低电位侧与低压电极9相连，低压电极9通过导线与低压导电杆10相连，且低压导电杆10底端与密封罐体5底部固定安装，低压导电杆10从上至下依次设置有高频电流互感器11和高频电容12，所述密封罐体5右端侧壁设置有第一绝缘密封导线杆13和第二绝缘密封导线杆14，所述高频电流互感器11与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第一绝缘密封导线杆13与封闭气室1外部的多通道示波器3相连，所述高频电容12与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第二绝缘密封导线杆14与封闭气室1外部的第一阻容分压器15相连，所述多通道示波器3分别与第一阻容分压器15和第二阻容分压器16相连，所述高压直流电源2正极通过导线连接保护电阻17，保护电阻17防止由于闪络发生瞬间大电流损坏回路其他部件，保护电阻17根据具体的闪络电压以及气体装置最大耐受电流决定，保护电阻17输出端分别通过导线与封闭气室1顶端的均压环7和第二阻容分压器16输入端相连，第二阻容分压器16输出端、第一阻容分压器15输出端和封闭气室1输出端通过导线与高压直流电源2负极相连。
所述第一绝缘密封导线杆13和第二绝缘密封导线杆14均设置为聚四氟乙烯绝缘密封导线杆。
所述第一阻容分压器15和第二阻容分压器16型号均设置为FRC分压器，且分压比例为1：1000，工作时高压部分和低压分布分开，工作安全可靠。
所述多通道示波器3型号设置为MSO54多通道示波器，且带宽为350MHz-2GHz。
一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，采用一种绝缘子沿面闪络放电能量测量装置，包括以下步骤，
步骤1，连接回路，接通高压直流电源2，并通过实验人员手动控制均速升压，直至绝缘子模型8发生闪络，停止升压；
步骤2，重复步骤1，根据试样的特性反复的测量电容，直至选择出合适的电容值；
步骤3，开始正式试验，手动控制进行升压，随着电压的不断上升，绝缘子模型8发生闪络，通过多通道示波器3测量高压端电压信号、回路电流信号和高频电容端电压信号；
步骤4，根据步骤3测量的不同时段的高压端电压和回路电流，通过Q＝UIT，计算绝缘子模型8沿面闪络的放电能量，
其中Q为放电能量，U为高压端电压，I为回路电流；
步骤5，根据步骤3测量高频电容端电压信号，并且利用李萨如图性法画出电压的变化图，并且通过曲线闭合区域的面积得到放电能量，通过步骤4和步骤5的对比，计算出更准确的放电能量，方便实验人员的分析，进而通过放电能量判断闪络对绝缘子的破坏能力。
Claims (4)
1.一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，其中绝缘子沿面闪络放电能量测量装置，包括封闭气室、高压直流电源和多通道示波器，所述封闭气室包括盆式绝缘子，盆式绝缘子底部设置有密封罐体，所述盆式绝缘子中部设置有高压导电杆，高压导电杆顶部设置有均压环，所述高压导电杆中下端设置有绝缘子模型，且绝缘子模型位于密封罐体内腔，所述绝缘子模型低电位侧与低压电极相连，低压电极通过导线与低压导电杆相连，且低压导电杆底端与密封罐体底部固定安装，所述低压导电杆从上至下依次设置有高频电流互感器和高频电容，所述密封罐体右端侧壁设置有第一绝缘密封导线杆和第二绝缘密封导线杆，所述高频电流互感器与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第一绝缘密封导线杆与封闭气室外部的多通道示波器相连，所述高频电容与导线一端相连，所述导线另一端贯穿第二绝缘密封导线杆与封闭气室外部的第一阻容分压器相连，所述多通道示波器分别与第一阻容分压器和第二阻容分压器相连，所述高压直流电源正极通过导线连接保护电阻，保护电阻输出端分别通过导线与封闭气室顶端的均压环和第二阻容分压器输入端相连，第二阻容分压器输出端、第一阻容分压器输出端和封闭气室输出端通过导线与高压直流电源负极相连，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，连接回路，接通高压直流电源，并通过实验人员手动控制均速升压，直至绝缘子模型发生闪络，停止升压；
步骤2，重复步骤1，根据试样的特性反复的测量电容，直至选择出合适的电容值；
步骤3，开始正式试验，手动控制进行升压，随着电压的不断上升，绝缘子模型发生闪络，通过多通道示波器测量高压端电压信号、回路电流信号和高频电容端电压信号；
步骤4，根据步骤3测量的不同时段的高压端电压和回路电流，通过Q＝UIT，计算绝缘子模型沿面闪络的放电能量，其中Q为放电能量，U为高压端电压，I为回路电流；
步骤5，根据步骤3测量高频电容端电压信号，并且利用李萨如图性法画出电压的变化图，并且通过曲线闭合区域的面积得到放电能量，通过步骤4和步骤5的对比，计算出更准确的放电能量，方便实验人员的分析，进而通过放电能量判断闪络对绝缘子的破坏能力。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，其特征在于：所述第一绝缘密封导线杆和第二绝缘密封导线杆均设置为聚四氟乙烯绝缘密封导线杆。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，其特征在于：所述第一阻容分压器和第二阻容分压器型号均设置为FRC分压器，且分压比例为1：1000。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘子沿面闪络放电能量测量方法，其特征在于：所述多通道示波器型号设置为MSO54多通道示波器，且带宽为350MHz-2GHz。
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