CN109283442A - 一种串补火花间隙放电冲击试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串补火花间隙放电冲击试验装置，包括工作台和支柱绝缘子，工作台的下端与支柱绝缘子的上端连接；还包括设在工作台上方的高压发生器、过渡电阻、放电腔室、耦合电容器、待测电阻、放大器、滤波器、示波器、第一接地柱、第二接地柱和第三接地柱；放电腔室内形成火花间隙，当火花间隙被击穿时，高压发生器、过渡电阻、放电腔室、第二接地柱形成串联，耦合电容器与过渡电阻连接，待测电阻与耦合电容器连接，待测电阻与第三接地柱连接；示波器可对串补火花间隙被击穿产生的过电压进行检测，通过对检测结果进行分析比较，可以很好地验证限压措施的正确性和有效性，更好地掌握火花间隙被击穿瞬间产生的快速暂态过电压的特性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种串补火花间隙放电冲击试验装置。
背景技术
串联补偿(简称串补)技术是在远距离大容量输电线路上串联电容器器组，有效抵消部分线路感抗，从而有效地提高超特高压输电系统的稳定性，增加线路输送容量。
近些年，在我国投入运行的超高压串补装置中，有一部分工程是由国外公司承接的，其中的串补平台结构及设备布置也由国外几家公司设计。在国外公司中，只有ABB、SIEMENS、GE等几家公司能够对串补装置进行集成供货，且均在我国有实际工程投入运行。国内除了中国电力科学研究院及中电普瑞科技有限公司(原隶属于中国电力科学研究院)外，目前还没有其它单位自主设计开发串补成套装置。
无论是国产串补还是国外提供的串补装置，在串补装置的调试过程及后续的运行过程中，当串补线路发生接地故障使火花间隙击穿瞬间，均曾出现过平台电流和平台上低压设备绝缘击穿等现象。该问题影响了串补装置的可靠运行，且至今未见到国内外其他单位对此进行过研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种串补火花间隙放电冲击试验装置，可高效仿真火花间隙被击穿产生的过电压情况，通过对该试验装置的检测结果进行分析，可以验证限压措施的正确性和有效性，更好地掌握火花间隙被击穿瞬间产生的快速暂态过电压的特性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种串补火花间隙放电冲击试验装置，包括机械部分和电气部分，所述机械部分包括工作台和支柱绝缘子，所述工作台的下端与所述支柱绝缘子的上端连接；所述电气部分包括设在所述工作台上方的高压发生器、过渡电阻、放电腔室、耦合电容器、待测电阻、放大器、滤波器、示波器、第一接地柱、第二接地柱和第三接地柱；
所述放电腔室包括绝缘箱体、电源端金属棒和接地端金属棒，所述绝缘箱体呈中空设置，所述绝缘箱体相对的两个侧壁上分别设置有第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第二螺纹孔同轴；所述第一螺纹孔螺纹连接有第一微调螺杆，贯穿所述第一微调螺杆设有第一装配腔，所述电源端金属棒从所述第一装配腔穿过并与所述第一微调螺杆连接；所述第二螺纹孔螺纹连接有第二微调螺杆，贯穿所述第二微调螺杆设有第二装配腔，所述接地端金属棒从所述第二装配腔穿过并与所述第二微调螺杆连接；
所述高压发生器与所述第一接地柱连接，所述过渡电阻与所述高压发生器连接，所述电源端金属棒远离接地端金属棒的一端与所述过渡电阻连接，所述接地端金属棒远离电源端金属棒的一端与所述第二接地柱连接，所述耦合电容器与所述过渡电阻连接，所述待测电阻与所述耦合电容器连接，所述放大器与所述待测电阻并联，所述滤波器与所述放大器连接，所述示波器与所述滤波器连接，所述放大器与所述第三接地柱连接。
本发明的进一步设置为：所述第一微调螺杆从内到外依次为第一瓷质内层和第一金属外层，所述电源端金属棒与所述第一瓷质内层的内壁连接；所述第二微调螺杆从内到外依次为第二瓷质内层和第二金属外层，所述接地端金属棒与所述第二瓷质内层的内壁连接。
本发明的进一步设置为：所述电源端金属棒远离所述接地端金属棒的一端连接有第一接线端子，所述接地端金属棒远离所述电源端金属棒的一端连接有第二接线端子。
本发明的进一步设置为：所述第一微调螺杆靠近所述第二微调螺杆的一端外侧套设有第一限位环，所述第二微调螺杆靠近所述第一微调螺杆的一端外侧套设有第二限位环。
本发明的进一步设置为：所述第一微调螺杆远离所述第二微调螺杆的一端外侧套设有第一旋钮，所述第二微调螺杆远离所述第一微调螺杆的一端外侧套设有第二旋钮。
本发明的进一步设置为：所述支柱绝缘子包括瓷质主体和硅橡胶伞裙，所述硅橡胶伞裙于所述瓷质主体外侧等间距套设有多个。
本发明的进一步设置为：所述支柱绝缘子设置有四根，四根支柱绝缘子的上端分别与所述工作台的下端四角连接。
本发明的进一步设置为：所述绝缘箱体上端设置有插槽，所述插槽内插设有顶板。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
其一、可高效仿真串补火花间隙被击穿产生的过电压情况，避免了实地检测时检测设备携带困难、场地限制、操作不便等问题；
其二、提供了一种使用方便的串补火花间隙放电冲击试验装置，采用所述串补火花间隙放电冲击试验装置可在室内进行放电冲击试验，对串补火花间隙被击穿产生的过电压进行检测，通过对检测结果进行分析比较，可以很好地验证限压措施的正确性和有效性，更好地掌握火花间隙被击穿瞬间产生的快速暂态过电压的特性，从而提高远距离大容量输电线路的稳定性，增加线路输送容量。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的原理框图；
图3是本发明一较佳实施例中的放电腔室的爆炸图；
图4是图1中的第一微调螺杆的剖视图；
图5是图1中的第二微调螺杆的剖视图；
图6中的a是图1中支柱绝缘子上端的局部剖视图，b是图1中支柱绝缘子下端的局部剖视图。
图中：1、工作台；2、支柱绝缘子；21、瓷质主体；22、硅橡胶伞裙；3、高压发生器；31、第一接地柱；4、过渡电阻；5、放电腔室；51、绝缘箱体；511、插槽；512、顶板；513、第一螺纹孔；514、第二螺纹孔；52、电源端金属棒；521、第一微调螺杆；522、第一瓷质内层；523、第一金属外层；524、第一装配腔；525、第一接线端子；526、第一限位环；527、第一旋钮；53、接地端金属棒；531、第二微调螺杆；532、第二瓷质内层；533、第二金属外层；534、第二装配腔；535、第二接线端子；536、第二限位环；537、第二旋钮；54、第二接地柱；6、耦合电容器；7、待测电阻；71、第三接地柱；8、放大器；9、滤波器；10、示波器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是电性连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例，一种串补火花间隙放电冲击试验装置，如图1-6所示，包括机械部分和电气部分，机械部分包括工作台1和支柱绝缘子2，工作台1的下端与支柱绝缘子2的上端连接，实现对地绝缘，其中，优选的方案为，工作台1采用瓷质材质，安全性更高。
优选地，为了保证工作台1的稳定性，支柱绝缘子2设置有四根，四根支柱绝缘子2的上端分别与工作台1的下端四角连接；具体来说，所述支柱绝缘子2包括瓷质主体21和硅橡胶伞裙22，硅橡胶伞裙22于瓷质主体21外侧等间距套设有10个，硅橡胶伞裙22通过胶粘剂与瓷质主体21连接；可以想象的是，硅橡胶伞裙22的数量并不仅仅只限于10个，也可以为11个、12个，甚至多个，硅橡胶伞裙22的数量视工作台1的高度而定，工作台1越高，硅橡胶伞裙22的数量越多。
电气部分包括设在工作台1上方的高压发生器3、过渡电阻4、放电腔室5、耦合电容器6、待测电阻7、放大器8、滤波器9、示波器10、第一接地柱31、第二接地柱54和第三接地柱71；具体来说，高压发生器3设置在工作台1上端的一角，第一接地柱31设置在高压发生器3的一侧，放电腔室5设置在工作台1上端的中部，过渡电阻4设置在高压发生器3远离工作台1边缘的一侧，耦合电容器6设置在过渡电阻4远离高压发生器3的一侧，放大器8设置在与高压发生器3相对的一角上端，待测电阻7设置在放大器8与耦合电容器之间，第三接线柱71设置在待测电阻靠近工作台1边缘的一侧，滤波器9设置在待测电阻7与放电腔室5之间，示波器10设置在滤波器9远离耦合电容器6的一侧；可以理解的是，电气部分的安装位置在实际安装时可做适当调整，并不仅仅只限于上述的位置关系。
放电腔室5包括绝缘箱体51、电源端金属棒52和接地端金属棒53，绝缘箱体51呈中空设置，绝缘箱体51相对的两个侧壁上分别设置有第一螺纹孔513和第二螺纹孔514，第一螺纹孔513与第二螺纹孔514同轴，具体来说，绝缘箱体51的主体部分采用瓷质材质，设置有第一螺纹孔513和第二螺纹孔514的部分采用金属材质，避免绝缘箱体51被击穿的同时又保证了第一螺纹孔513和第二螺纹孔514的使用年限，其中，绝缘箱体51的瓷质部分和金属部分采用陶瓷胶粘接。第一螺纹孔513螺纹连接有第一微调螺杆521，贯穿第一微调螺杆521设有第一装配腔524，电源端金属棒52从第一装配腔524穿过并与第一微调螺杆521连接；第二螺纹孔514螺纹连接有第二微调螺杆531，贯穿第二微调螺杆531设有第二装配腔534，接地端金属棒53从第二装配腔534穿过并与第二微调螺杆531连接，电源端金属棒52与接地端金属棒53之间形成串补火花间隙；具体来说，第一微调螺杆521从内到外依次为第一瓷质内层522和第一金属外层523，电源端金属棒52与第一瓷质内层522采用陶瓷胶粘接，第一瓷质内层522与第一金属外层523采用陶瓷胶粘接；第二微调螺杆531从内到外依次为第二瓷质内层532和第二金属外层533，接地端金属棒53与第二瓷质内层532采用陶瓷胶粘接，第二瓷质内层532与第二金属外层533采用陶瓷胶粘接。
优选地，绝缘箱体51的上端设置有插槽511，插槽511内插设有顶板512，方便观察火花间隙的大小。
优选地，电源端金属棒52远离接地端金属棒53的一端连接有第一接线端子525，接地端金属棒53远离电源端金属棒52的一端连接有第二接线端子535，接线方便。
优选地，第一微调螺杆521靠近第二微调螺杆531的一端外侧套设有第一限位环526，第二微调螺杆531靠近第一微调螺杆521的一端外侧套设有第二限位环536，避免因过度调节使得第一微调螺杆521及第二微调螺杆531与绝缘箱体51分离；具体来说，第一限位环526与第一微调螺杆521的第一金属外层523一体成型浇铸而成，第二限位环536与第二微调螺杆531的第二金属外层533一体成型浇铸而成。
优选地，第一微调螺杆521远离第二微调螺杆531的一端外侧套设有第一旋钮527，第二微调螺杆531远离第一微调螺杆521的一端外侧套设有第二旋钮537，方便调节火花间隙的大小；具体来说，第一旋钮526与第一微调螺杆521的第一金属外层523一体成型浇铸而成，第二旋钮537与第二微调螺杆531的第二金属外层533一体成型浇铸而成。
高压发生器3与第一接地柱31连接，过渡电阻4与高压发生器3连接，过渡电阻4与第一接线端子525连接，第二接线端子535与第二接地柱54连接，耦合电容器6与过渡电阻4连接，待测电阻7与耦合电容器6连接，待测电阻7与第三接地柱71连接，放大器8与待测电阻7并联，滤波器9与放大器8连接，示波器10与滤波器9连接；具体来说，本发明电气部分的连接均采用导线连接来实现。
耦合电容器6的设置使得所述串补火花间隙放电冲击试验装置中的强电和弱电两个系统通过耦合电容器6耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止低频电流进入弱电系统，保证人身安全；滤波器9消除了弱电系统中的干扰杂讯；由于强电和弱电系统中的电流的波形特性、周期频率和相位差是相同的，故通过对示波器10显示的波形进行分析比较，便可验证限压措施的正确性和有效性，更好地掌握串补火花间隙被击穿瞬间产生的快速暂态过电压的特性，从而提高远距离大容量输电线路的稳定性，增加线路输送容量。
使用方式；参照图1-6，在使用所述串补火花间隙放电冲击试验装置进行冲击实验时，先采用粗导线将第一接地柱31、第二接地柱54和第三接地柱71与接地电极连接，再检查电路是否存在故障，待检查完毕后调节第一微调螺杆521和第二微调螺杆531，将电源端金属棒52与接地端金属棒53之间的间隙大小调至所需大小，将顶板512插在绝缘箱体51上端的插槽511内，开启高压发生器3，观察并记录示波器10的波形。
本具体实施例仅仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种串补火花间隙放电冲击试验装置，包括机械部分和电气部分，其特征在于：所述机械部分包括工作台(1)和支柱绝缘子(2)，所述工作台(1)的下端与所述支柱绝缘子(2)的上端连接；所述电气部分包括设在所述工作台(1)上方的高压发生器(3)、过渡电阻(4)、放电腔室(5)、耦合电容器(6)、待测电阻(7)、放大器(8)、滤波器(9)、示波器(10)、第一接地柱(31)、第二接地柱(54)和第三接地柱(71)；
所述放电腔室(5)包括绝缘箱体(51)、电源端金属棒(52)和接地端金属棒(53)，所述绝缘箱体(51)呈中空设置，所述绝缘箱体(51)相对的两个侧壁上分别设置有第一螺纹孔(513)和第二螺纹孔(514)，所述第一螺纹孔(513)与所述第二螺纹孔(514)同轴；所述第一螺纹孔(513)螺纹连接有第一微调螺杆(521)，贯穿所述第一微调螺杆(521)设有第一装配腔(524)，所述电源端金属棒(52)从所述第一装配腔(524)穿过并与所述第一微调螺杆(521)连接；所述第二螺纹孔(514)螺纹连接有第二微调螺杆(531)，贯穿所述第二微调螺杆(531)设有第二装配腔(534)，所述接地端金属棒(53)从所述第二装配腔(534)穿过并与所述第二微调螺杆(531)连接；
所述高压发生器(3)与所述第一接地柱(31)连接，所述过渡电阻(4)与所述高压发生器(3)连接，所述电源端金属棒(52)远离接地端金属棒(53)的一端与所述过渡电阻(4)连接，所述接地端金属棒(53)远离电源端金属棒(52)的一端与所述第二接地柱(54)连接，所述耦合电容器(6)与所述过渡电阻(4)连接，所述待测电阻(7)与所述耦合电容器(6)连接，所述放大器(8)与所述待测电阻(7)并联，所述滤波器(9)与所述放大器(8)连接，所述示波器(10)与所述滤波器(9)连接，所述放大器(8)与所述第三接地柱(71)连接。
2.根据权利要求1所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述第一微调螺杆(521)从内到外依次为第一瓷质内层(522)和第一金属外层(523)，所述电源端金属棒(52)与所述第一瓷质内层(522)的内壁连接；所述第二微调螺杆(531)从内到外依次为第二瓷质内层(532)和第二金属外层(533)，所述接地端金属棒(53)与所述第二瓷质内层(532)的内壁连接。
3.根据权利要求2所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述电源端金属棒(52)远离所述接地端金属棒(53)的一端连接有第一接线端子(525)，所述接地端金属棒(53)远离所述电源端金属棒(52)的一端连接有第二接线端子(535)。
4.根据权利要求3所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述第一微调螺杆(521)靠近所述第二微调螺杆(531)的一端外侧套设有第一限位环(526)，所述第二微调螺杆(531)靠近所述第一微调螺杆(521)的一端外侧套设有第二限位环(536)。
5.根据权利要求3所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述第一微调螺杆(521)远离所述第二微调螺杆(531)的一端外侧套设有第一旋钮(527)，所述第二微调螺杆(531)远离所述第一微调螺杆(521)的一端外侧套设有第二旋钮(537)。
6.根据权利要求1所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述支柱绝缘子(2)包括瓷质主体(21)和硅橡胶伞裙(22)，所述硅橡胶伞裙(22)于所述瓷质主体(21)外侧等间距套设有多个。
7.根据权利要求5所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述支柱绝缘子(2)设置有四根，四根支柱绝缘子(2)的上端分别与所述工作台(1)的下端四角连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种串补火花间隙放电冲击试验装置，其特征在于：所述绝缘箱体(51)上端设置有插槽(511)，所述插槽(511)内插设有顶板(512)。
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