CN110006637B - Gil设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台，包括用于对水平方向动态插拔试验的水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台、以及用于对垂直方向动态插拔试验的转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台。本平台通过驱动机实现滑动三支柱绝缘子GIL形态导电杆在触头座上插拔，模拟实际运行过程中GIL管道热涨冷缩形变导致固定三支柱绝缘子往复受力以及GIL发生基础沉降后固定三支柱绝缘子异常受力的工况；利用试验平台开展15000次往复插拔机械验证试验及绝缘验证，可有效评估GIL外壳热涨冷缩和基础沉降对固定三支柱绝缘子寿命的影响，防止固定三支柱绝缘子嵌件处绝缘材料劣化。

Description

GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台及试验方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台及试验方法。
背景技术
GIL管道母线在实际运行工况中，受环境温度变化的影响，接触导体与触头之间存在微小相对滑动(毫米数量级甚至以下)，接触导体与触头的相对运动将在接触部位产生一个往复插拔力。由于导体与固定三支柱绝缘子为刚性连接，该持续往复运动的力会传递到固定三支柱绝缘子上。此外，由于GIL设备布置长度很大，GIL容易受基础沉降影响。目前，GIL机械试验只开展三支柱绝缘子轴向和径向静态压力试验，并未考虑到管道母线热涨冷缩和基础沉降对三支柱绝缘子寿命的影响。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台及试验方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台，包括用于对水平方向动态插拔试验的水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台、以及用于对垂直方向动态插拔试验的转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台。
所述水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元和固定三支柱绝缘子GIL形态单元；所述滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳、第一GIL导电杆、滑动三支柱绝缘子和波纹管；所述固定三支柱绝缘子GIL形态单元包括第二GIL外壳、第二GIL导电杆、固定三支柱绝缘子、盆式绝缘子、第一触头座和第二触头座；所述第一触头座安装在所述第二GIL导电杆的一端，所述第二触头座安装在所述盆式绝缘子的一侧；所述第一GIL导电杆位于所述第一GIL外壳内，所述第一GIL导电杆一端穿过所述滑动三支柱绝缘子后与所述驱动工装相连，其另一端穿过所述波纹管后插入所述第一触头座上；所述第二GIL导电杆位于所述第二GIL外壳内，所述第二GIL导电杆连接在所述第一触头座的一端，且穿过所述固定三支柱绝缘子，其另一端插入所述第二触头座上；所述盆式绝缘子的另一侧可连接绝缘试验的试验工装。水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台，可实现水平布置GIL形态非解体状态开展绝缘试验。
所述转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元、固定三支柱绝缘子GIL形态单元和三通弯头；所述滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳、第一GIL导电杆、滑动三支柱绝缘子和波纹管；所述固定三支柱绝缘子GIL形态单元包括第二GIL外壳、第二GIL导电杆、固定三支柱绝缘子、盆式绝缘子、第一触头座和第二触头座；所述第一触头座安装在所述三通弯头的一端，所述第二触头座安装在所述盆式绝缘子的一侧；所述第一GIL导电杆位于所述第一GIL外壳内，所述第一GIL导电杆一端穿过所述滑动三支柱绝缘子后与所述驱动工装相连，其另一端穿过所述波纹管后插入所述第一触头座上，所述所述第一GIL外壳一端与所述三通弯头连接在一起；所述第二GIL导电杆位于所述第二GIL外壳内，所述第二GIL导电杆一端穿过所述固定三支柱绝缘子后连接在所述三通弯头上，其另一端插入所述第二触头座上；所述盆式绝缘子的另一侧可连接绝缘试验的试验工装。转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台，可实现转角布置GIL形态非解体状态开展绝缘试验。
所述第一GIL导电杆与所述波纹管可实现插接部位±3°偏转。
一种基于GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台的试验方法，包括如下步骤：
步骤1：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤2：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤3pC；
步骤3：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子进行X光探伤测试；
步骤4：组装GIL设备固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台(不包含驱动工装)，开展回路电阻测试；
步骤5：开展GIL设备标准雷电冲击试验，试验电压为1675kV，波前时间1.2μs±30％，波后半峰值时间50μs±20％；
步骤6：开展GIL设备工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤7：开展GIL设备局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤5pC；
步骤8：将驱动工装连接到第一GIL导电杆一端，开展动态插拔试验，通过GIL导电杆与波纹管实现触头插接部位±3°偏转，试验按照先偏转+3°操作1000次，然后偏转-3°操作1000次，最后调整到0°完成剩余的13000次，总共进行15000次往复试验，试验频次：1次/分钟；
步骤9：开展GIL设备回路电阻测试，电阻变化值≤20％；
步骤10：重复上述步骤5～7；
步骤11：解体GIL设备，重复上述步骤1～3。
与现有技术对比，本发明的优点在于：本平台可试验评估热涨冷缩的往复插拔力和基础沉降的影响，通过驱动机实现滑动三支柱绝缘子GIL形态导电杆在触头座上插拔，模拟GIL实际运行过程中管道热涨冷缩形变导致固定三支柱绝缘子往复受力，同时，模拟GIL发生基础沉降后固定三支柱绝缘子异常受力的工况。利用试验平台开展15000次往复插拔机械验证试验，且机械试验后开展绝缘验证，可有效评估GIL外壳热涨冷缩和基础沉降对固定三支柱寿命的影响，据此可提出整改措施，有效防止固定三支柱绝缘子嵌件处绝缘材料加速劣化。
附图说明
图1为本发明水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台的结构示意图；
图2为本发明转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台的结构示意图。
图中附图标记含义：1、驱动工装；21、第一GIL外壳；22、第二GIL外壳；31、第一GIL导电杆；32、第二GIL导电杆；4、滑动三支柱绝缘子；51、第一触头座；52、第二触头座；6、波纹管；7、固定三支柱绝缘子；8、盆式绝缘子；9、三通弯头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
参照图1及图2，为一种GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台，包括用于对水平方向动态插拔试验的水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台、以及用于对垂直方向动态插拔试验的转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台。
水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装1、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元和固定三支柱绝缘子7GIL形态单元；滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳21、第一GIL导电杆31、滑动三支柱绝缘子4和波纹管6；固定三支柱绝缘子7GIL形态单元包括第二GIL外壳22、第二GIL导电杆32、固定三支柱绝缘子7、盆式绝缘子8、第一触头座51和第二触头座52；第一触头座51安装在第二GIL导电杆32的一端，第二触头座52安装在盆式绝缘子8的一侧；第一GIL导电杆31位于第一GIL外壳21内，第一GIL导电杆31一端穿过滑动三支柱绝缘子4后与驱动工装1相连，其另一端穿过波纹管6后插入第一触头座51上；第二GIL导电杆32位于第二GIL外壳22内，第二GIL导电杆32连接在第一触头座51的一端，且穿过固定三支柱绝缘子7，其另一端插入第二触头座52上；盆式绝缘子8的另一侧可连接绝缘试验的试验工装。水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台，可实现水平布置GIL形态非解体状态开展绝缘试验。
转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装1、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元、固定三支柱绝缘子7GIL形态单元和三通弯头9；滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳21、第一GIL导电杆31、滑动三支柱绝缘子4和波纹管6；固定三支柱绝缘子7GIL形态单元包括第二GIL外壳22、第二GIL导电杆32、固定三支柱绝缘子7、盆式绝缘子8、第一触头座51和第二触头座52；第一触头座51安装在三通弯头9的一端，第二触头座52安装在盆式绝缘子8的一侧；第一GIL导电杆31位于第一GIL外壳21内，第一GIL导电杆31一端穿过滑动三支柱绝缘子4后与驱动工装1相连，其另一端穿过波纹管6后插入第一触头座51上，第一GIL外壳21一端与三通弯头9连接在一起；第二GIL导电杆32位于第二GIL外壳22内，第二GIL导电杆32一端穿过固定三支柱绝缘子7后连接在三通弯头9上，其另一端插入第二触头座52上；盆式绝缘子8的另一侧可连接绝缘试验的试验工装。转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台，可实现转角布置GIL形态非解体状态开展绝缘试验。
第一GIL导电杆31与波纹管6可实现插接部位±3°偏转。
一种基于GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台的试验方法，包括如下步骤：
步骤1：开展单个固定三支柱绝缘子7和滑动三支柱绝缘子4工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤2：开展单个固定三支柱绝缘子7和滑动三支柱绝缘子4局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤3pC；
步骤3：开展单个固定三支柱绝缘子7和滑动三支柱绝缘子4进行X光探伤测试；
步骤4：组装GIL设备固定三支柱绝缘子7机械可靠性验证试验平台(不包含驱动工装1)，开展回路电阻测试；
步骤5：开展GIL设备标准雷电冲击试验，试验电压为1675kV，波前时间1.2μs±30％，波后半峰值时间50μs±20％；
步骤6：开展GIL设备工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤7：开展GIL设备局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤5pC；
步骤8：将驱动工装1连接到第一GIL导电杆31一端，开展动态插拔试验，通过GIL导电杆与波纹管6实现触头插接部位±3°偏转，试验按照先偏转+3°操作1000次，然后偏转-3°操作1000次，最后调整到0°完成剩余的13000次，总共进行15000次往复试验，试验频次：1次/分钟；
步骤9：开展GIL设备回路电阻测试，电阻变化值≤20％；
步骤10：重复上述步骤5～7；
步骤11：解体GIL设备，重复上述步骤1～3。
本实施例是应用于550kV的GIL设备进行机械可靠性验证试验方案，管道母线在实际运行工况中，受环境温度变化的影响，接触导体与触头之间的微小相对滑动是实际发生的(毫米数量级甚至以下)，接触导体与触头的相对运动将在接触部位产生一个持续作用的插拔力。根据估算，触指珊结构触头的插拔力不超过1400N。由于导体与三支柱绝缘子为刚性连接，该持续往复运动的力会传递到固定三支柱绝缘子7上，为评估该往复持续力对三支柱绝缘子的影响，设计本试验方案进行模拟验证。
本试验的验证内容包括：
1)验证基础沉降和外壳变化对固定三支柱的影响；
2)验证触头与导体连接的接触可靠性；
3)验证固定三支柱地电位侧嵌件的强度及连板与外壳之间焊缝可靠性。
方案设计以下两种工况进行试验：
1)水平布置形态：该形态单元由一段带盆式绝缘子8、固定三支柱绝缘子7、波纹管6的形态和一段6米带滑动三支柱绝缘子4的形态组成(如图1)，驱动工装1用于实施触头运动的驱动。通过调整图1所示波纹管6可以实现触头插接部位±3°偏转。试验按照先偏转+3°操作1000次，然后偏转-3°操作1000次，最后调整到0°完成剩余的13000次，总共进行15000次往复试验，试验频次：1次/分钟，具体试验项目见表1。
2)转角布置形态：该形态单元由一段带盆式绝缘子8、固定三支柱绝缘子7、三通弯头9和波纹管6的形态与一段6米带滑动三支柱绝缘子4的形态组成(如图2)，驱动工装1用于实施触头运动的驱动。通过调整图2所示波纹管6可以实现触头插接部位±3°偏转。试验按照先偏转+3°操作1000次，然后偏转-3°操作1000次，最后调整到0°完成剩余的13000次，总共进行15000次往复试验，试验频次：1次/分钟，具体试验项目见表1。
表1试验项目
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台，其特征在于：包括用于对水平方向动态插拔试验的水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台、以及用于对垂直方向动态插拔试验的转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台；
所述水平布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元和固定三支柱绝缘子GIL形态单元；所述滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳、第一GIL导电杆、滑动三支柱绝缘子和波纹管；所述固定三支柱绝缘子GIL形态单元包括第二GIL外壳、第二GIL导电杆、固定三支柱绝缘子、盆式绝缘子、第一触头座和第二触头座；所述第一触头座安装在所述第二GIL导电杆的一端，所述第二触头座安装在所述盆式绝缘子的一侧；所述第一GIL导电杆位于所述第一GIL外壳内，所述第一GIL导电杆一端穿过所述滑动三支柱绝缘子后与所述驱动工装相连，其另一端穿过所述波纹管后插入所述第一触头座上；所述第二GIL导电杆位于所述第二GIL外壳内，所述第二GIL导电杆连接在所述第一触头座的一端，且穿过所述固定三支柱绝缘子，其另一端插入所述第二触头座上；所述盆式绝缘子的另一侧可连接绝缘试验的试验工装；
所述转角布置GIL形态固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台包括可设置出力步长及作用时间间隔的驱动工装、滑动三支柱绝缘子GIL形态单元、固定三支柱绝缘子GIL形态单元和三通弯头；所述滑动三支柱绝缘子GIL形态单元包括第一GIL外壳、第一GIL导电杆、滑动三支柱绝缘子和波纹管；所述固定三支柱绝缘子GIL形态单元包括第二GIL外壳、第二GIL导电杆、固定三支柱绝缘子、盆式绝缘子、第一触头座和第二触头座；所述第一触头座安装在所述三通弯头的一端，所述第二触头座安装在所述盆式绝缘子的一侧；所述第一GIL导电杆位于所述第一GIL外壳内，所述第一GIL导电杆一端穿过所述滑动三支柱绝缘子后与所述驱动工装相连，其另一端穿过所述波纹管后插入所述第一触头座上，所述所述第一GIL外壳一端与所述三通弯头连接在一起；所述第二GIL导电杆位于所述第二GIL外壳内，所述第二GIL导电杆一端穿过所述固定三支柱绝缘子后连接在所述三通弯头上，其另一端插入所述第二触头座上；所述盆式绝缘子的另一侧可连接绝缘试验的试验工装。
2.根据权利要求1所述的GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台，其特征在于：所述第一GIL导电杆与所述波纹管可实现插接部位±3°偏转。
3.一种基于权利要求1所述的GIL设备三支柱绝缘子机械可靠性试验平台的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤2：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤3pC；
步骤3：开展单个固定三支柱绝缘子和滑动三支柱绝缘子进行X光探伤测试；
步骤4：组装GIL设备固定三支柱绝缘子机械可靠性验证试验平台（不包含驱动工装），开展回路电阻测试；
步骤5：开展GIL设备标准雷电冲击试验，试验电压为1675kV，波前时间1.2μs±30%，波后半峰值时间50μs±20%；
步骤6：开展GIL设备工频耐压试验，试验电压为740kV，试验时间为1min；
步骤7：开展GIL设备局放试验，试验电压为592kV，局放量要求≤5pC；
步骤8：将驱动工装连接到第一GIL导电杆一端，开展动态插拔试验，通过GIL导电杆与波纹管实现触头插接部位±3°偏转，试验按照先偏转+3°操作1000次，然后偏转-3°操作1000次，最后调整到0°完成剩余的13000次，总共进行15000次往复试验，试验频次：1次/分钟；
步骤9：开展GIL设备回路电阻测试，电阻变化值≤20%；
步骤10：重复上述步骤5～7；
步骤11：解体GIL设备，重复上述步骤1～3。
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