CN110927533B - 用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置 - Google Patents

用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，该装置包括：套管；腔体，腔体与套管的底部相连接；试品放置台，试品放置台设置于腔体内，试品放置台用于承载试品，并且，试品放置台设置有第一电极和第二电极，第一电极的电压大于第二电极的电压，第一电极与套管相连接，第一电极和第二电极均可与试品相接触。本发明中，试品放置台设置有与试品同时接触的第一电极和第二电极，试品通过第一电极与套管相连接，从而可测试试品包括沿面闪络电压和局部放电相关参量等的绝缘特征量；试品放置台设置于腔体内，可保证试品试验环境的密闭性，能够真实地模拟电容式高压直流套管主绝缘环氧芯体的实际运行环境。

Description

用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置
技术领域
本发明涉及高电压与绝缘技术领域，具体而言，涉及一种用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置。
背景技术
高压直流输电换流站中，换流变阀侧套管和直流穿墙套管(统称直流套管)作为连接换流站阀厅与交流场、直流场设备的关键部件，处于交直流混合网的“咽喉”位置，是同时承载系统全电压和全电流的关键电气连接设备。生产和组装过程中的机械磨损、运输和运行过程中的机械振动所产生的金属导电微粒附着在环氧芯体表面，将造成沿面电场分布的畸变，从而降低SF6气体绝缘强度，导致沿面闪络放电。
目前关于粉尘微粒对特高压直流穿墙套管内绝缘放电特性的研究，多为针对直流GIS和直流GIL用同轴圆柱电极结构下纯SF6气体间隙击穿特性、以及支撑绝缘子沿面放电特征的研究，但还不能对环氧电容芯体结构下SF6气体绝缘直流套管芯体材料内绝缘放电特性进行研究。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，旨在解决目前还不能对环氧电容芯体结构下SF6气体绝缘直流套管芯体材料内绝缘放电特性进行研究的问题。
本发明提出了一种用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，该装置包括：套管；腔体，腔体与套管的底部相连接；试品放置台，试品放置台设置于腔体内，试品放置台用于承载试品，并且，试品放置台设置有第一电极和第二电极，第一电极的电压大于第二电极的电压，第一电极与套管相连接，第一电极和第二电极均可与试品相接触。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，还包括：第一调节机构，第一调节机构与第一电极相连接，用于调节第一电极与试品之间的接触力。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第一调节机构包括：弹性钉销，弹性钉销的顶部与套管相连接，第一电极悬挂于弹性钉销的底部；弹性体，弹性体环绕在弹性钉销的外部，弹性体的第一端与第一电极相连接，弹性体的第二端与相连接；紧固件，试品放置台的侧壁设置有凹设部，紧固件位于凹设部内且穿设于试品放置台的顶部，试品位于紧固件的顶部和第一电极的底部之间。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，还包括：第二调节机构，第二调节机构穿设于腔体且与第二电极相连接，以调节第二电极与第一电极之间的距离。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第二调节机构包括：螺旋丝杠，螺旋丝杠穿设于腔体，并且，螺旋丝杠的第一端位于腔体外，螺旋丝杠的第二端位于腔体内且与第二电极相连接；筒状旋钮，旋钮与腔体的外壁可旋转地相连接，筒状旋钮套设于螺旋丝杠位于腔体外的部分，并且，筒状旋钮与螺旋丝杠螺纹连接。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，螺旋丝杠位于腔内的部分设置有一平面，平面搭设于试品放置台的顶部。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，腔体的侧壁设置有可拆卸的观察窗和/或可拆卸的手孔。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，腔体的侧壁设置有第一阀体，腔体的内部通过第一阀体可与测试器相连通；和/或腔体的侧壁设置有第二阀体，腔体的内部通过第二阀体可与气体回收装置相连通。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，套管包括：绝缘子；导管，导管沿绝缘子的轴向穿设于绝缘子，并且，导管的底部穿入腔体内并与第一电极相连接；四氟护套，四氟护套沿绝缘子的轴向穿设于绝缘子，并且，四氟护套套设于导管外。
进一步地，上述用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，套管还包括：第一均压环，第一均压环套设于管体的顶部的周向；第二均压环，第二均压环套设于管体的底部的周向，并且，第二均压环还与腔体的顶部相连接。
本发明中，试品放置台设置有第一电极和第二电极，试品在试验时同时与第一电极和第二电极相接触，第一电极与套管相连接，以使试品与套管相连接，从而可测试试品包括沿面闪络电压和局部放电相关参量等的绝缘特征量；试品放置台设置于腔体内，可保证试品试验环境的密闭性，能够真实地模拟电容式高压直流套管主绝缘环氧芯体的实际运行环境，所测试的特征量能为进一步套管模型的试验提供参考。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，试品放置台的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第一调节机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第一调节机构的部分结构示意图；
图5为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第一电极的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，固定扣的连接示意图；
图7为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，第一电极与弹性顶销的连接示意图；
图8为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，紧固件与试品放置台3的连接示意图；
图9为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，套管的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置中，导管和四氟护套的位置示意图；
图11为本发明实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置的俯视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1和图2，图1和图2示出了本实施例提供的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置的优选结构。如图1和图2所示，该装置包括：套管1、腔体2和试品放置台3。其中，套管1竖直放置，套管1的顶部可与高压试验电源相连接，在试验中按照需要对试品4施加工频高压、直流高压或交直流叠加高压，试品4为环氧芯体样片，也可以是其他。腔体2为具有空腔的圆柱，腔体2的顶部与套管1的底部相连接。试品放置台3设置于腔体2内，试品放置台3的顶部设置有第一电极5和第二电极6，第一电极5的电压大于第二电极6的电压，即第一电极5为高压电极，第二电极6为低压电极。具体地，第一电极5设置于试品放置台3的顶部，并与套管1相连接，第二电极6设置于第一电极5的一侧，可与低压试验电源相连接，试品4的第一端与第一电极5相接触，试品4的第二端与第二电极6相接触。
本实施例中，试品放置台3设置有第一电极5和第二电极6，试品4在试验时同时与第一电极5和第二电极6相接触，第一电极5与套管1相连接，以使试品4与套管1相连接，从而可测试试品4包括沿面闪络电压和局部放电相关参量等的绝缘特征量；试品放置台3设置于腔体2内，可保证试品4试验环境的密闭性，能够真实地模拟电容式高压直流套管主绝缘环氧芯体的实际运行环境，所测试的特征量能为进一步套管模型的试验提供参考。
再次参见图2，该装置还包括：第一调节机构7，第一调节机构7与第一电极5相连接，从而调节第一电极5与试品4之间的接触力，即调节第一电极5与试品4之间的间隙，从而使第一电极5与试品4紧密接触。参见图3和图4，第一调节机构7包括：弹性钉销71、弹性体72和紧固件73，其中，套管1的底部设置有螺纹孔，弹性顶销71的顶部螺纹连接于该螺纹孔内。参见图5，第一电极5为底部封闭、顶部开口的筒状结构，第一电极5的内部底壁设置有圆柱51，圆柱51的外壁设置有螺纹。参见图6，固定扣52螺纹连接于圆柱51的外部，固定扣52的顶面开设有挂孔53。参见图7，弹性顶销71的底部设置有挂钩74，挂钩74挂在挂孔53内，以实现第一电极5悬挂于弹性钉销71底部。再次参见图3和图4，弹性体72为弹簧，弹簧环绕在弹性顶销71的外部，弹性体72的第一端(图4所示的下端)与第一电极5相连接，弹性体72的第二端(图4所示的上端)与套管1相连接。参见图8，紧固件73可以为四氟顶紧螺母，试品放置台3的侧壁设置有凹设部31，紧固件73位于凹设部31内，并且，紧固件73的顶部穿设于试品放置台3的顶部，并穿出至试品放置台3的外部，试品4位于紧固件73的顶部和第一电极5的底部之间。当对试品4试验时，试品4放置于试品放置台3的顶部，且位于紧固件73和第一电极5之间，通过旋转紧固件73，可调节试品4与第一电极5的接触情况。再次参见图2，该装置还包括：第二调节机构8，第二调节机构8穿设于腔体2，并与第二电极6相连接，从而调节第二电极6的位置，以实现调节第二电极6和第一电极5之间距离的目的。第二电极6包括：螺旋丝杠81和筒状旋钮82，其中，螺旋丝杠81穿设于腔体2，且螺旋丝杠81的第一端(图2所示的左端)位于腔体2外，螺旋丝杠81的第二端(图2所示的右端)位于腔体2内，且螺旋丝杠81的第二端与第二电极6相连接。螺旋丝杠81位于腔体2外的部分的外侧套设有筒状旋钮82，筒状旋钮82与螺旋丝杠81螺纹连接，同时，筒状旋钮82还与腔体2的外壁可旋转地相连接。当旋转筒状旋钮82时，由于筒状旋钮82始终在腔体2的外壁上，因此会使螺旋丝杠81带动第二电极6沿螺旋丝杠81的轴向运动，从而调节了第二电极6与第一电极5之间的距离。螺旋丝杠81为圆柱体，螺旋丝杠81的底部设置有一平面83，该平面83搭设于试品放置台3的顶部，这样，当螺旋丝杠81沿自身轴向移动时，也同时在试品放置台3上移动，试品放置台3可对螺旋丝杠81起到一定的承载作用，从而保证了螺旋丝杠81运动的平稳。
再次参见图1，腔体2的侧壁设置有可拆卸的观察窗9和/或可拆卸的手孔10，通过观察窗9可观察试验现象，通过手孔10可拿取与布置试品4，观察窗9和手孔10与腔体2连接处均采用高真空硅脂配合密封圈进行密封处理。
腔体2的侧壁上设置有第一阀体17和/或第二阀体18，腔体2通过第一阀体17可与测试器相连接，测试器可以为SF6分解气体分析仪，腔体2通过第二阀体18可与气体回收装置相连通，气体回收装置可以为SF6气体回收器，SF6气体回收器可向腔体2内部充入或回收SF6气体，以模拟高压直流套管的实际工作环境。
参见图9，套管1包括：绝缘子11、导管12和四氟护套13，其中，沿着绝缘子11的轴向，导管12穿设于绝缘子11，导管12的顶端和底端均伸出绝缘子11的外部，导管12的顶端为高压接线端，可与高压试验电源相连，导管12的底端穿入腔体2内，套管1的底部设置的螺纹孔具体是设置在导管12的底端，弹性钉销71的上部以及弹性体72的上部均位于螺纹孔内，高压试验电源依次通过导管12和弹性体72与第一电极5相连接。参见图9-图11，四氟护套13也沿着绝缘子11的轴向穿设于绝缘子11内，并且，四氟护套13套设于导管12的外部，四氟护套13的长度小于导管12的长度，因此，导管12的顶端和底端均伸出四氟护套13的外部，同时，四氟护套13的底部伸出绝缘子11外一定长度。
再参见图1和图11，管体11的顶部的周向套设有第一均压环14，管体11的底部的周向套设有第二均压环15，同时，第二均压环15还与腔体2的顶部相连接，第一均压环14、第二均压环15和四氟护套13防止转角、局部金属等位置局放过大，使套管1成为高压无局放套管，从而实现无局部放电的试验环境。高压无局放套管1为72.5kV等级套管，可承受90kV工频电压、80kV直流电压。
综上，本实施例中，试品放置台3设置有第一电极5和第二电极6，试品4在试验时同时与第一电极5和第二电极6相接触，第一电极5与套管1相连接，以使试品4与套管1相连接，从而可测试试品4包括沿面闪络电压、局部放电相关参量和SF6分解气体成分等的绝缘特征量；试品放置台3设置于腔体2内，可保证试品4试验环境的密闭性，能够真实地模拟电容式高压直流套管1主绝缘环氧芯体的实际运行环境，所测试的特征量能为进一步套管1模型的试验提供参考；该装置体积较其它试验装置小，方便运输和操作，密封性好，无局放。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，包括：
套管(1)；
腔体(2)，所述腔体(2)与所述套管(1)的底部相连接；
试品放置台(3)，所述试品放置台(3)设置于所述腔体(2)内，所述试品放置台(3)用于承载试品(4)，并且，所述试品放置台(3)设置有第一电极(5)和第二电极(6)，所述第一电极(5)的电压大于所述第二电极(6)的电压，所述第一电极(5)与所述套管(1)相连接，所述第一电极(5)和所述第二电极(6)均与所述试品(4)相接触；所述第二电极(6)设置于所述第一电极(5)的一侧且与低压试验电源相连接，所述试品(4)的第一端与所述第一电极(5)相接触，所述试品(4)的第二端与所述第二电极(6)相接触；
第一调节机构(7)，所述第一调节机构(7)与所述第一电极(5)相连接，用于调节所述第一电极(5)与所述试品(4)之间的接触力；
第二调节机构(8)，所述第二调节机构(8)穿设于所述腔体(2)且与所述第二电极(6)相连接，以调节所述第二电极(6)与所述第一电极(5)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，所述第一调节机构(7)包括：
弹性钉销(71)，所述弹性钉销(71)的顶部与所述套管(1)相连接，所述第一电极(5)悬挂于所述弹性钉销(71)的底部；
弹性体(72)，所述弹性体(72)环绕在所述弹性钉销(71)的外部，所述弹性体(72)的第一端与所述第一电极(5)相连接，所述弹性体(72)的第二端与所述套管(1)相连接；
紧固件(73)，所述试品放置台(3)的侧壁设置有凹设部(31)，所述紧固件(73)位于所述凹设部(31)内且穿设于所述试品放置台(3)的顶部，所述试品(4)位于所述紧固件(73)的顶部和所述第一电极(5)的底部之间。
3.根据权利要求1所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，所述第二调节机构(8)包括：
螺旋丝杠(81)，所述螺旋丝杠(81)穿设于所述腔体(2)，并且，所述螺旋丝杠(81)的第一端位于所述腔体(2)外，所述螺旋丝杠(81)的第二端位于所述腔体(2)内且与所述第二电极(6)相连接；
筒状旋钮(82)，所述旋钮与所述腔体(2)的外壁可旋转地相连接，所述筒状旋钮(82)套设于所述螺旋丝杠(81)位于所述腔体(2)外的部分，并且，所述筒状旋钮(82)与所述螺旋丝杠(81)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，
所述螺旋丝杠(81)位于所述腔内的部分设置有一平面(83)，所述平面(83)搭设于所述试品放置台(3)的顶部。
5.根据权利要求1所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，
所述腔体(2)的侧壁设置有可拆卸的观察窗(9)和/或可拆卸的手孔(10)。
6.根据权利要求1所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，
所述腔体(2)的侧壁设置有第一阀体(17)，所述腔体(2)的内部通过所述第一阀体(17)与测试器相连通；和/或
所述腔体(2)的侧壁设置有第二阀体(18)，所述腔体(2)的内部通过所述第二阀体(18)与气体回收装置相连通。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，所述套管(1)包括：
绝缘子(11)；
导管(12)，所述导管(12)沿所述绝缘子(11)的轴向穿设于所述绝缘子(11)，并且，所述导管(12)的底部穿入所述腔体(2)内并与所述第一电极(5)相连接；
四氟护套(13)，所述四氟护套(13)沿所述绝缘子(11)的轴向穿设于所述绝缘子(11)，并且，所述四氟护套(13)套设于所述导管(12)外。
8.根据权利要求7所述的用于测量高压直流套管芯体材料沿面放电特性的试验装置，其特征在于，所述套管(1)还包括：
第一均压环(14)，所述第一均压环(14)套设于所述绝缘子(11)的顶部的周向；
第二均压环(15)，所述第二均压环(15)套设于所述绝缘子(11)的底部的周向，并且，所述第二均压环(15)还与所述腔体(2)的顶部相连接。
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