CN110108995A - 变间隙弧光放电实验装置 - Google Patents

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赵现平
项恩新
徐肖伟
李瑞桂
张菡洁
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时亚琳
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Abstract

本发明公开了一种变间隙弧光放电实验装置，包括固定设置在地面上模拟架空线路杆塔的固定电极底座以及模拟树木根基的电机底座；所述固定电极底座的顶端水平设置有朝向电机底座的固定电极，固定电极中接入相电压；所述电机底座的顶端垂直于固定电极水平设置有步进电机，步进电机的输出端轴连接有偏心轮，偏心轮的侧边沿固定设置有与固定电极在静止状态下处于同一轴线的移动电极。本发明在实验过程中，能够模拟雷雨天气时树木随风摆动搭接到配网架空线上的情形，真实反映出了树木与母线间随着树木的摇摆而间隙不断变化的特点，为电网经树木发生单相故障接地的研究提供了基础。

Description

变间隙弧光放电实验装置
技术领域
本发明涉及高压配电网真型模拟实验技术领域，尤其涉及一种变间隙弧光放电实验装置。
背景技术
单相接地故障是配电网故障中发生概率最大的一种故障类型，自上世纪初国内外持续开展了大量的中性点接地方式、单相接地故障的实验研究等。随着人民生活水平的不断提高，供电可靠性、人身安全得到越来越广泛的关注。为了更好的研究与此密切相关的单相接地故障，原有的计算机仿真、低压物理模型实验已经无法满足研究需求，国家电网、南方电网大力建设高压真型实验平台，开展单相接地故障真型模拟实验。
目前，国内较成熟的单相接地故障真型实验模型主要有金属性接地实验模型、过渡电阻接地实验模型、电缆弧光接地实验模型、各类型地面断线接地模型。然而，我国的配电网中大量应用架空线路，树线矛盾非常严重，特别是在雷雨大风天气时段，经树木单相接地的故障频繁发生，但国内外对此种故障特征缺乏相关研究。为了更好地研究和解决单相接地故障问题，需要研制经树木单相接地故障的实验模型。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种用来模拟经树木发生单相接地故障的实验模型，为对电网中各种单相接地故障形态进行研究提供基础。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
变间隙弧光放电实验装置，包括固定设置在地面上模拟架空线路杆塔的固定电极底座以及模拟树木根基的电机底座；所述固定电极底座的顶端水平设置有朝向电机底座的固定电极，固定电极中接入相电压；所述电机底座的顶端垂直于固定电极水平设置有步进电机，步进电机的输出端轴连接有偏心轮，偏心轮的侧边沿固定设置有与固定电极在静止状态下处于同一轴线的移动电极。
上述变间隙弧光放电实验装置，所述偏心轮的外侧端面上固定设置有连接移动电极的框架。
上述变间隙弧光放电实验装置，所述偏心轮的径向开设有若干与步进电机输出轴连接的偏心孔。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明在实验过程中，能够模拟雷雨天气时树木随风摆动搭接到配网架空线上的情形，真实反映出了树木与母线间随着树木的摇摆而间隙不断变化的特点，为电网经树木发生单相故障接地的研究提供了基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中两个电极处于距离最远状态的结构示意图。
其中：B1.电机底座，B2.固定电极底座，M.步进电机，Gs.偏心轮，R.框架，Pm.移动电极，Pf.固定电极。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明是依据母线经树木发生单相接地故障过程中、树木与母线间随着树木的摇摆间隙不断变化的特点建立的一种变间隙弧光放电实验装置。
一种变间隙弧光放电实验装置，其结构如图1所示，包括固定电极和移动电极，固定电极和移动电极在静止状态下处于同一轴线上，其中固定电极用于模拟架空线路，移动电极用于模拟雷雨天气时随风摇摆的树木支杆。
地面上固定设置有固定电极底座B2，用于模拟架空线路杆塔架设固定电极Pf，固定电极Pf水平设置在固定电极底座B2的顶端，并朝向电机底座B1设置，固定电极Pf中接入相电压。本发明中，固定电极包括水平设置的绝缘杆和位于绝缘杆外端部的固定电极头，相电压接入到固定电极头上。
地面上还固定设置有模拟树木根基的电机底座B1，电机底座B1上设置有模拟随风摇摆的枝杆的运动电极机构。
运动电极机构包括步进电机M、偏心轮Gs以及移动电极Pm。步进电机M水平设置在电机底座B1的顶端，并垂直于固定电极设置；偏心轮上开设有与步进电机输出轴连接的偏心孔，步进电机M的输出端穿过偏心孔后与偏心轮轴连接；偏心轮Gs的外侧端面上固定设置有框架R，框架R朝向固定电极的一侧端面上固定设置移动电极Pm。移动电极Pm与固定电极Pf在静止状态下处于同一轴线上并相对设置，在实验过程中，移动电极Pm随步进电机的动作不断改变移动电极Pm与固定电极Pf之间的间距，来模拟树木枝杆随风摆动与架空线路之间间距不断改变的状态。
本发明中，电机底座B1为三角形结构，以保证运动电极机构工作时的稳定性。偏心轮上的偏心孔可在径向设置有若干个，该径向偏心孔组与移动电极处于同一条直径上，以满足树木与架空线路间不同间距状态下的模拟实验要求。移动电极包括水平设置的移动绝缘杆和固定设置在移动绝缘杆外端部的移动电极头，移动电极头和固定电极头相对设置。
本发明工作时，在固定电极头接入相电压，启动步进电机动作，当偏心轮转动到图1位置时，固定电极头和移动电极头间的距离最近；当步进电机继续转动，固定电极头和移动电极头间的距离逐渐拉开，当偏心轮转动到图2位置时，固定电极头和移动电极头间的距离最远；步进电机继续转动，逐步接近，又逐渐拉远，如此往复，便可真实雷雨天气时树木随风摆动搭接到配网架空线的情形。
假设，偏心孔中心与偏心轮Cs圆心之间的距离为d，则实验装置工作时，移动电极Pm移动的距离L为：L＝2d。当采用不同的偏心孔与步进电机输出轴连接时，可以模拟树木不同的摆动幅度，调节步进电机的转速，可以模拟树木摆动的速度。

Claims (3)

1.变间隙弧光放电实验装置，其特征在于：包括固定设置在地面上模拟架空线路杆塔的固定电极底座(B2)以及模拟树木根基的电机底座(B1)；所述固定电极底座(B2)的顶端水平设置有朝向电机底座(B1)的固定电极(Pf)，固定电极(Pf)中接入相电压；所述电机底座(B1)的顶端垂直于固定电极水平设置有步进电机(M)，步进电机(M)的输出端轴连接有偏心轮(Gs)，偏心轮(Gs)的侧边沿固定设置有与固定电极(Pf)在静止状态下处于同一轴线的移动电极(Pm)。
2.根据权利要求1所述的变间隙弧光放电实验装置，其特征在于：所述偏心轮(Gs)的外侧端面上固定设置有连接移动电极(Pm)的框架(R)。
3.根据权利要求1所述的变间隙弧光放电实验装置，其特征在于：所述偏心轮的径向开设有若干与步进电机输出轴连接的偏心孔。
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