CN109406973A - 一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，本发明设置了混合气体充气系统，方便调节气体比例、气压，并且通过沿面闪络电极模拟实际电力设备装置中沿面绝缘的体系结构，根据绝缘材料表面布设情况的不同，可以模拟对应的下沿面闪络状态。通过调节气体比例、气压、沿面缺陷类型等，能够对真实情况下沿面闪络进行有效模拟，操作简便，并且减少SF6气体的用量，减少对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘设备故障诊断领域，特别是涉及一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置。
背景技术
沿面绝缘是高电压设备中的关键绝缘形式，通常也是设备中的薄弱环节。例如，当GIS(GasInsulatedSwitchgear，气体绝缘全封闭组合电器)中盆式绝缘子表面出现脏污、金属微粒时，将会诱发高压电极与地电极之间发生放电现象，而放电通道通常出现在绝缘子表面，且会对绝缘子表面造成损伤，使得绝缘耐受水平下降，更易引发设备出现严重故障。因此，沿面闪络特性是电力设备绝缘研究的重要内容。
SF6是强电负性气体，其分子具有很强的吸附自由电子而形成负离子的能力，因而其耐电强度很高，在较均匀的电场中约为空气耐电强度的2.5倍左右。SF6的沸点比较高，大多数工程应用情况下不必担心SF6气体的液化问题。纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、无毒和不燃的惰性气体，温度在180度以下时它与电气设备中材料的相容性和氮气相似。SF6的最大优点是它不含碳，因此不会分解出影响绝缘性能的碳粒子；且其大部分气态分解物的绝缘性能与SF6相当，分解不会使气体绝缘性能下降。所以迄今为止，SF6气体是最理想的绝缘和灭弧介质。
目前国内以及国际上针对SF6气体中绝缘材料的沿面闪络实验普遍采用单电极实验腔或带连杆架构的多电极实验腔。无论哪种实验腔，绝缘材料沿面闪络研究中，普遍使用在密闭实验腔中放入绝缘材料，然后在绝缘材料上施加不同类型的电压。研究过程中经常需要改变实验条件，如：电极间隙、气体压强、更换气体成分配比等，以期寻找最佳的实验效果，这就造成实验腔内的绝缘样本材料的频繁更换和气体成分、压强的多次置换等，研究人员重复于实验腔的开启、置入样本、抽真空、静置、充气、实验、排气等，操作过程复杂，不仅浪费了大量工作时间，并且使得SF6气体的过量使用，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，达到真实模拟下沿面闪络的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，所述装置包括：用于提供沿面闪络发生的气体环境的实验腔体、用于向所述实验腔体灌充混合气体的混合气体充气系统、用于清理所述实验腔体内残余气体的混合气体抽气系统和用于模拟不同条件下沿面闪络体系的沿面闪络模拟电极；
所述实验腔体包括充气口、抽气口、两个电极和设置在腔底板上的绝缘底座；所述充气口与所述混合气体充气系统连接；所述抽气口与所述混合气体抽气系统连接；两个所述电极由所述实验腔体外部穿过所述实验腔体的侧壁插入所述实验腔体内部；
所述沿面闪络模拟电极设置于所述绝缘底座上，所述沿面闪络模拟电极包括高压电极、环形地电极和尼龙护套；所述高压电极底部固定于所述绝缘底座上，所述高压电极上套设所述尼龙护套，所述尼龙护套底部下面设有一套设于所述高压电极的拉紧螺母，所述拉紧螺母用于固定所述尼龙护套在所述高压电极上的位置；所述尼龙护套顶部设置所述环形地电极，位于所述环形地电极下方的所述尼龙护套内填充有绝缘材料；所述高压电极和所述环形地电极分别与一所述电极连接。
可选的，所述高压电极为截面呈T型的棒状电极，所述高压电极的顶端部的尺寸大小决定所述高压电极边缘的等效场强大小。
可选的，所述混合气体充气系统包括：气瓶和精密气压表，所述气瓶有两个，分别盛放SF6气体和N2气体，两个所述气瓶的出气管通过一三通气阀与所述充气口连接，所述三通气阀与所述充气口之间的气体通道上安装所述精密气压表，所述精密气压表用于检测所述实验腔体内气体压强。
可选的，混合气体抽气系统包括：气阀、真空计和真空泵，所述真空泵与用于检测所述实验腔体内的真空度的所述真空计连接，经所述气阀后连接所述抽气口。
可选的，所述气瓶包括气瓶阀门，用于控制气体的充入量。
可选的，所述实验腔体还包括观察窗，所述观察窗位于所述实验腔体的顶壁，用于对沿面发展过程进行光学观测和诊断。
可选的，所述观测窗的材质为石英玻璃。
可选的，两个所述电极通过电极法兰插入所述实验腔体，用于向所述沿面闪络模拟电极施加高压。
可选的，所述高压电极材料为耐烧蚀的黄铜材料。
可选的，所述实验腔体的材质为不锈钢材质，耐受气压的最大值为1MPa。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明设置了混合气体充气系统，方便调节气体比例、气压，并且通过沿面闪络电极模拟实际电力设备装置中沿面绝缘的体系结构，根据绝缘材料表面布设情况的不同，可以模拟对应的下沿面闪络状态。通过调节气体比例、气压、沿面缺陷类型等，能够对真实情况下沿面闪络进行有效模拟，操作简便，并且减少SF6气体的用量，减少对环境的污染。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的用于模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置的结构示意图。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，能够对真实情况下沿面闪络进行有效模拟，操作简便，并且减少SF6气体的用量，减少对环境的污染。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，本实施例提供的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置包括：用于提供沿面闪络发生的气体环境的实验腔体1、用于向所述实验腔体灌充混合气体的混合气体充气系统、用于清理所述实验腔体内残余气体的混合气体抽气系统和用于模拟不同条件下沿面闪络体系的沿面闪络模拟电极；
实验腔体1包括充气口10、抽气口11、两个电极3和设置在腔底板上的绝缘底座9；充气口10与混合气体充气系统连接；抽气口11与混合气体抽气系统连接；两个电极3由实验腔体1外部穿过实验腔体1的侧壁插入实验腔体1内部。
通过调节混合气体充气系统能够向实验腔体1提供特定比例、特定气压的混合气体，模拟不同的气体环境，混合气体抽气系统能够完全清理实验室腔体1内的残余气体，避免影响下次试验，可以提高装置的的精确度。
沿面闪络模拟电极设置于绝缘底座9上，沿面闪络模拟电极包括高压电极7、环形地电极5和尼龙护套4；高压电极7底部固定于绝缘底座9上，高压电极7上套设尼龙护套4，尼龙护套4底部下面设有一套设于高压电极7的拉紧螺母8，拉紧螺母8用于固定尼龙护套4在高压电极7上的位置；尼龙护套4顶部设置环形地电极5，位于环形地电极5下方的尼龙护套4内填充有绝缘材料6；高压电极7和环形地电极5分别与一电极3连接。
通过在绝缘材料6表面布置金属微粒，可以模拟在金属微粒条件下的沿面闪络；通过在绝缘表面布置油污等污染物，可以模拟脏污状态下沿面闪络情况；同时可以在绝缘材料灵活布置缺陷的位置，实现不同区域的沿面闪络情况。沿面闪络模拟电极可以灵活模拟不同缺陷时的沿面闪络情况，对于研究不同缺陷类型、不同位置的沿面闪络具有重要价值。
两个电极3分别连接沿面闪络模拟电极，为沿面闪络模拟电极施加高压，使击穿电压高于沿面闪络电压而形成沿面闪络现象。沿面闪络模拟电极的同轴结构，能够有效模拟实际电力设备装置中沿面绝缘体系结构。
高压电极7为截面呈T型的棒状电极，高压电极7的顶端部的尺寸大小决定高压电极7边缘的等效场强大小。
高压电极7采用棒状电极，能够便于绝缘材料表面的观测，高压电极7顶端部尺寸的改变，可以灵活模拟高压电极7边缘处的等效场强，用于模拟真实结构中电场分布。
混合气体充气系统包括：气瓶15和精密气压表12，气瓶15有两个，分别盛放SF6气体和N2气体，两个气瓶15的出气管通过一三通气阀13与充气口10连接，三通气阀13与充气口10之间的气体通道上安装精密气压表12，精密气压表用于检测实验腔体1内气体压强。
根据所需总压强和所需气体比例计算SF6和N2分压，打开SF6气瓶阀门，向实验腔体1内充入SF6，当实验腔体1内压强达到计算分压时，关闭SF6气瓶阀门，然后打开N2气瓶阀门，充入至所需气压再关闭N2气瓶阀门，实现向实验腔体1提供所需求的气体氛围。
混合气体抽气系统包括：气阀18、真空计17和真空泵16，真空泵16与用于检测实验腔体1内的真空度的真空计17连接，经气阀18后连接抽气口11。
抽真空环节用于实验结束后和混合气体灌冲前清理腔体内的参与气体，避免参与气体对下一次实验造成影响，并且通过真空计17检测实验腔体内的真空度，保证装置完全真空，提高装置的精确度。
气瓶15包括气瓶阀门14，用于控制气体的充入量。
实验腔体1还包括观察窗2，观察窗2位于实验腔体1的顶壁，用于对沿面发展过程进行光学观测和诊断。
观测窗2的材质为石英玻璃。
两个电极3通过电极法兰插入实验腔体1，用于向沿面闪络模拟电极施加高压。
高压电极7材料为耐烧蚀的黄铜材料，能够避免由于反复闪络导致的边缘损伤。
实验腔体1的材质为不锈钢材质，耐受气压的最大值为1MPa，满足混合气体所需的气压范围。
本发明设置了混合气体充气系统，方便调节气体比例、气压，并且通过沿面闪络电极模拟实际电力设备装置中沿面绝缘的体系结构，根据绝缘材料表面布设情况的不同，可以模拟对应的下沿面闪络状态。通过调节气体比例、气压、沿面缺陷类型等，能够对真实情况下沿面闪络进行有效模拟，操作简便，并且减少SF6气体的用量，减少对环境的污染。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述装置包括：用于提供沿面闪络发生的气体环境的实验腔体、用于向所述实验腔体灌充混合气体的混合气体充气系统、用于清理所述实验腔体内残余气体的混合气体抽气系统和用于模拟不同条件下沿面闪络体系的沿面闪络模拟电极；
所述实验腔体包括充气口、抽气口、两个电极和设置在腔底板上的绝缘底座；所述充气口与所述混合气体充气系统连接；所述抽气口与所述混合气体抽气系统连接；两个所述电极由所述实验腔体外部穿过所述实验腔体的侧壁插入所述实验腔体内部；
所述沿面闪络模拟电极设置于所述绝缘底座上，所述沿面闪络模拟电极包括高压电极、环形地电极和尼龙护套；所述高压电极底部固定于所述绝缘底座上，所述高压电极上套设所述尼龙护套，所述尼龙护套底部下面设有一套设于所述高压电极的拉紧螺母，所述拉紧螺母用于固定所述尼龙护套在所述高压电极上的位置；所述尼龙护套顶部设置所述环形地电极，位于所述环形地电极下方的所述尼龙护套内填充有绝缘材料；所述高压电极和所述环形地电极分别与一所述电极连接。
2.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述高压电极为截面呈T型的棒状电极，所述高压电极的顶端部的尺寸大小决定所述高压电极边缘的等效场强大小。
3.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述混合气体充气系统包括：气瓶和精密气压表，所述气瓶有两个，分别盛放SF6气体和N2气体，两个所述气瓶的出气管通过一三通气阀与所述充气口连接，所述三通气阀与所述充气口之间的气体通道上安装所述精密气压表，所述精密气压表用于检测所述实验腔体内气体压强。
4.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述混合气体抽气系统包括：气阀、真空计和真空泵，所述真空泵与用于检测所述实验腔体内的真空度的所述真空计连接，经所述气阀后连接所述抽气口。
5.根据权利要求3所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述气瓶包括气瓶阀门，用于控制气体的充入量。
6.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述实验腔体还包括观察窗，所述观察窗位于所述实验腔体的顶壁，用于对沿面发展过程进行光学观测和诊断。
7.根据权利要求6所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述观测窗的材质为石英玻璃。
8.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，两个所述电极通过电极法兰插入所述实验腔体，用于向所述沿面闪络模拟电极施加高压。
9.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述高压电极材料为耐烧蚀的黄铜材料。
10.根据权利要求1所述的模拟不同缺陷下沿面闪络故障的装置，其特征在于，所述实验腔体的材质为不锈钢材质，耐受气压的最大值为1MPa。
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