CN109061404B - 内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置及测试方法,包括:密封箱、绝缘套管及内间隙避雷器;所述密封箱,包裹所述内间隙避雷器,用于形成所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置的外壳;所述绝缘套管,安装在所述密封箱的上方,与所述内间隙避雷器连接,用于隔绝冲击电流;所述内间隙避雷器,设置在所述密封箱内部,与所述绝缘套管连接,用于承受所述冲击电流的冲击并提供测试数据。本发明实施例还提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法,由所述装置实现。本发明可以有效的模拟不同气体、压强、温度、氧化锌电阻片实际运行工况下绝缘材料的沿面烧蚀情况,有利于内间隙避雷器的材料选型。

Description

内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法
技术领域
本发明实施例涉及电气工程技术领域,尤其涉及一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置及测试方法。
背景技术
随着电网的逐步扩张,很多输电线路都伸展到了一些地形复杂、气候多变的山区。当在这些地理环境特殊地区的线路遭遇雷雨等恶劣天气时,线路很容易发生雷击跳闸、雷击断线事故,严重影响了电网的稳定运行。
现有技术中,多采用外间隙避雷器进行防雷。但是在覆冰和暴雨等灾害情况下,外间隙结构的击穿距离进一步缩小,击穿概率大幅提升,容易发生误动作,影响线路稳定运行。特别在低压配网方面,由于架空线路高度较低,树枝等异物的掉落也会影响空气外间隙击穿稳定性。
现有技术中,还可以在避雷器中内置放电管结构进行防雷。放电管是在放电电极之间设置一定的距离,形成绝缘间隙。放电管管壁材料采用强绝缘材料,使得放电在绝缘间隙之间击穿,而不损坏沿面的绝缘。该绝缘间隙之间为气体,即为气体间隙,气体的形式可能为空气、氮气、SF6等。部分内间隙放电管内部绝缘间隙抽成真空,可以有效的提高内间隙的绝缘水平。
但局限于避雷器本身体积,放电管空间有限,绝缘间隙发生击穿后,电弧的随机运动会导致内部沿面烧蚀。雷电流对沿面的烧蚀会损坏放电管管壁绝缘,影响放电管的沿面绝缘性能。单次或多次大电流雷击下可直接破坏放电管沿面绝缘,引起正常运行电压下避雷器误动作,影响电网的稳定运行。因此,设计一种能够有效测试内间隙避雷器放电管沿面烧蚀程度的装置以及行之有效的测试方法,从而方便内间隙避雷器放电管的材料选型,就成为业界亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置及测试方法。
一方面,本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置,包括:密封箱、绝缘套管及内间隙避雷器;所述密封箱,包裹所述内间隙避雷器,用于形成所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置的外壳;所述绝缘套管,安装在所述密封箱的上方,与所述内间隙避雷器连接,用于隔绝冲击电流;所述内间隙避雷器,设置在所述密封箱内部,与所述绝缘套管连接,用于承受所述冲击电流的冲击并提供测试数据。
另一方面,本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法,所述方法由上述的内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置实现,包括:采用冲击电流对所述内间隙避雷器进行测试,并对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行耐压测试;若通过所述耐压测试,则所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试成功。
本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置及测试方法,通过对密封箱内的内间隙避雷器进行模拟冲击电流测试,可以有效的模拟不同气体、压强、温度、氧化锌电阻片实际运行工况下绝缘材料的沿面烧蚀情况,有利于内间隙避雷器的材料选型。
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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置结构示意图;
图2是本发明第二实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置结构示意图;
图3是本发明第三实施例中内间隙避雷器结构示意图;
图4是本发明第四实施例中内间隙避雷器结构示意图;
图5是本发明实施例中绝缘环结构示意图;
图6是本发明第四实施例中包裹了涂层材料的氧化锌电阻片结构示意图;
图7是本发明第五实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图;
图8是本发明第六实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图;
图9是本发明第七实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图;
图10是本发明实施例中对内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行测试的示意图;
图11是本发明第八实施例中测试波形示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,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。
本发明实施例提供了一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置及测试方法。参见图1,图1是本发明第一实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置结构示意图,包括:
密封箱101、绝缘套管102、内间隙避雷器103及冲击电流发生器 104;
所述密封箱101,包裹所述内间隙避雷器103,用于形成所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置的外壳;
所述绝缘套管102,安装在所述密封箱101的上方,与所述内间隙避雷器103连接,用于隔绝冲击电流;
所述内间隙避雷器103,设置在所述密封箱101内部,与所述绝缘套管102连接,用于承受所述冲击电流的冲击并提供测试数据;
所述冲击电流发生器104用于提供冲击电流。
本发明第二实施例基于第一实施例,对第一实施例中的密封箱做了进一步描述,参见图2,图2是本发明第二实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置结构示意图,包括:
密封箱201、绝缘套管202、内间隙避雷器203及冲击电流发生器 204。上述部件的功能与连接方式与第一实施例中相同,在此不再赘述。所述密封箱201包括:
进气口205、出气口206、指示器207及加热电阻丝208;
所述进气口205,位于所述密封箱201正面,用于通入空气;
所述出气口206,位于所述密封箱201正面,用于放出空气;
所述指示器207,位于所述密封箱201正面,用于显示温度、湿度、压强及真空度;
所述加热电阻丝208,安装在所述密封箱201内部,用于加热升温。
本发明第三实施例在第一实施例的基础上对内间隙避雷器做了进一步描述,参见图3,图3是本发明第三实施例中内间隙避雷器结构示意图,包括:
压力弹簧301、上电极302、下电极303、绝缘环305(在另一实施例中,所述绝缘环305为中空圆环,所述上电极或下电极的半径大于所述中空圆环的内半径,且小于所述中空圆环的外半径)及氧化锌电阻片304;
所述压力弹簧301,与所述上电极302及绝缘套管连接,用于固定所述上电极302、下电极303、绝缘环305及氧化锌电阻片304;
所述上电极302,压接安装在所述绝缘环305上表面,用于减少接触电阻并形成内部密封环境;
所述下电极303,压接安装在所述绝缘环305下表面,与所述氧化锌电阻片304连接,用于减少接触电阻并形成内部密封环境;
所述绝缘环305,与所述上电极302及下电极303构成放电内间隙,用于隔绝电流;
所述氧化锌电阻片304,与所述下电极303连接,用于构成内间隙避雷器的防雷部;
其中,所述上电极302、下电极303及绝缘环305组成放电管。
本发明第四实施例在第三实施例的基础上对内间隙避雷器做了进一步补充描述,参见图4,图4是本发明第四实施例中内间隙避雷器结构示意图,包括:
压力弹簧401、上电极402、下电极403、绝缘环405、氧化锌电阻片404及涂层材料406。涂层材料406以外的其他部件的功能及连接方式与本发明第三实施例中相同,在此不再赘述。所述涂层材料406 包裹在所述氧化锌电阻片404的表面,用于模拟湿度环境(在另一实施例中,所述湿度环境为无湿气侵入环境时,所述涂层材料406为高绝缘环氧材料;在又一实施例中,所述湿度环境为有湿气侵入环境时,所述涂层材料406为污秽导电材料)。
上述实施例中的绝缘环参见图5,图5是本发明实施例中绝缘环结构示意图,包括:
绝缘环501、绝缘环内圈502及绝缘环外圈503。
上述第四实施例中包裹了涂层材料406的氧化锌电阻片404如图6 所示,图6是本发明第四实施例中包裹了涂层材料的氧化锌电阻片结构示意图,包括:
氧化锌电阻片601及涂层材料602。
参见图7,图7是本发明第五实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图,包括:
S701:采用冲击电流对所述内间隙避雷器进行测试,并对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行耐压测试。
S702:若通过所述耐压测试,则所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试成功。
参见图8,图8是本发明第六实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图,包括:
S801:对所述内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行重量及绝缘电阻测量获取测试前绝缘环重量及绝缘电阻。
S802:采用冲击电流对所述内间隙避雷器进行测试,对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行重量及绝缘电阻测量获取测试后绝缘环重量及绝缘电阻,并对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行耐压测试。
S803:采用所述测试前绝缘环重量及绝缘电阻对测试后绝缘环重量及绝缘电阻做差得到差值,所述差值的绝对值越大,则内间隙避雷器放电管沿面的耐烧蚀能力越弱。
S804:若通过所述耐压测试,则所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试成功。
参见图9,图9是本发明第七实施例中内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法的整体流程图,包括:
S901:选取内间隙避雷器放电管的材料及环境参数。这些参数包括:放电管电极材料、沿面绝缘材料、绝缘间隙的气体参数、放电管运行温度、氧化锌电阻片参数、是否有湿气侵入。
S902:将所述内间隙避雷器按比例缩小若干倍得到微缩的内间隙避雷器。例如,缩小n(如3)倍。然后,每种材料进行5个样品测试。另外,上述内间隙避雷器还可以按比例放大若干倍得到放大的内间隙避雷器。
S903:采用冲击电流对上述缩小的内间隙避雷器进行测试,并对测试后的缩小的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行耐压测试。其中,电压的大小是额定电压的1/n倍。
S904:若通过所述耐压测试,则所述缩小的内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试成功。由此可以推断,现实中的内间隙避雷器放电管的沿面材料满足耐烧蚀的要求。
S905:根据经济性、电气性能及加工难度,最终选定内间隙避雷器放电管的使用材料。
参见图10,图10是本发明实施例中对内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行测试的示意图,包括:
绝缘电阻测量仪1001、内间隙避雷器的放电管的绝缘环1002,上电极1003及下电极1004。由图中可见,通过绝缘电阻测量仪1001可以对内间隙避雷器的放电管的绝缘环1002的绝缘电阻进行测量。
本发明的第八实施例给出了各参数赋予具体数值下的内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试情况及结果。绝缘材料采用聚四氟乙烯,绝缘环外径为10mm,内径为6mm,厚度为5mm。电极材料为钨钢材料,直径为8mm。氧化锌电阻片直径为52mm,高度为22mm。分别进行正常大气压下,氧化锌电阻片绝缘良好和绝缘破坏两种情况下的绝缘环耐烧蚀测试,氧化锌电阻片侧面分别涂覆2mm厚的环氧材料和盐密为0.25mg/cm2的污秽。测试中温度为25℃,湿度为75%,气体成分为空气。测试电流为20kA的8/20μs雷电冲击(IEC标准规定),测试的冲击次数为20次。测试结果参见图11,图11是本发明第八实施例中测试波形示意图,包括:
氧化锌电阻片涂覆环氧材料曲线1101、氧化锌电阻片涂覆污秽导电材料曲线1102、测试电流轴1103及时间轴1104。由图中可见,相同冲击电源下,输出波形有较大区别,涂污秽的测试电流(即,氧化锌电阻片涂覆污秽导电材料曲线1102)出现震荡。耐烧蚀性能测试结果见表1。
表1
类型 重量下降率 绝缘电阻下降率 耐压是否通过
涂覆环氧 1.2% 5.3%
涂覆污秽 3.8% 9.3%
本发明的第九实施例给出了各参数赋予另一组具体数值下的内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试情况及结果。绝缘材料采用聚四氟乙烯、环氧、硅橡胶进行对比分析,绝缘环外径为10mm,内径为6mm,厚度为5mm。电极材料为钨钢材料,直径为8mm。氧化锌电阻片直径为 52mm,高度为22mm。进行正常大气压下,氧化锌电阻片绝缘破坏情况下的绝缘环耐烧蚀测试,氧化锌电阻片侧面分别涂覆2mm厚盐密为 0.25mg/cm2的污秽。测试中温度为25℃,湿度为75%,气体成分为空气。测试电流为20kA的8/20μs雷电冲击(IEC标准规定),测试的冲击次数为20次。耐烧蚀性能测试结果见表2。
表2
类型 重量下降率 绝缘电阻下降率 耐压是否通过
聚四氟乙烯 3.8% 9.3%
环氧 5.8% 12.3%
硅橡胶 6.8% 80.5%
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试方法,所述方法基于内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置实现,其特征在于,包括:
对内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行重量及绝缘电阻测量获取测试前绝缘环重量及绝缘电阻;
采用冲击电流对所述内间隙避雷器进行测试,对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行重量及绝缘电阻测量获取测试后绝缘环重量及绝缘电阻;并对测试后的内间隙避雷器的放电管的绝缘环进行耐压测试;
采用所述测试前绝缘环重量及绝缘电阻对测试后绝缘环重量及绝缘电阻做差得到差值,所述差值的绝对值越大,则内间隙避雷器放电管沿面的耐烧蚀能力越弱;
若通过所述耐压测试,则所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试成功;
所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置,包括:
密封箱、绝缘套管及内间隙避雷器;
所述密封箱,包裹所述内间隙避雷器,用于形成所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置的外壳;
所述绝缘套管,安装在所述密封箱的上方,与所述内间隙避雷器连接,用于隔绝冲击电流;
所述内间隙避雷器,设置在所述密封箱内部,与所述绝缘套管连接,用于承受所述冲击电流的冲击并提供测试数据;
其中,所述内间隙避雷器包括:绝缘环,与所述内间隙避雷器的上电极及下电极构成放电内间隙,用于隔绝电流。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法基于内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置实现,其特征在于,所述内间隙避雷器为按比例缩小若干倍后的微缩内间隙避雷器。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述内间隙避雷器放电管沿面烧蚀测试装置,还包括:
所述密封箱包括:
进气口、出气口、指示器及加热电阻丝;
所述进气口,位于所述密封箱正面,用于通入空气;
所述出气口,位于所述密封箱正面,用于放出空气;
所述指示器,位于所述密封箱正面,用于显示温度、湿度、压强及真空度;
所述加热电阻丝,安装在所述密封箱内部,用于加热升温。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述内间隙避雷器包括:
压力弹簧、上电极、下电极及氧化锌电阻片;
所述压力弹簧,与所述上电极及绝缘套管连接,用于固定所述上电极、下电极、绝缘环及氧化锌电阻片;
所述上电极,压接安装在所述绝缘环上表面,用于减少接触电阻并形成内部密封环境;
所述下电极,压接安装在所述绝缘环下表面,与所述氧化锌电阻片连接,用于减少接触电阻并形成内部密封环境;
所述氧化锌电阻片,与所述下电极连接,用于构成内间隙避雷器的防雷部;
其中,所述上电极、下电极及绝缘环组成放电管。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述绝缘环为中空圆环,所述上电极或下电极的半径大于所述中空圆环的内半径,且小于所述中空圆环的外半径。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述氧化锌电阻片的表面包裹涂层材料,所述涂层材料用于模拟湿度环境。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述湿度环境为无湿气侵入环境时,所述涂层材料为高绝缘环氧材料。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述湿度环境为有湿气侵入环境时,所述涂层材料为污秽导电材料。
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