CN111024233B - 一种gis内部触头接触不良的模拟装置及红外校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种GIS内部触头接触不良的模拟装置及红外校准方法,所述模拟装置包括壳体以及设置于壳体内的静导体、动导体、非标梅花触头、绝缘子和触头绝缘支架,所述静导体一端、非标梅花触头、动导体一端依次连接,构成导电回路,且所述静导体与非标梅花触头固定连接,动导体与非标梅花触头可拆卸连接,所述静导体另一端通过绝缘子与壳体连接,所述动导体另一端通过绝缘子与壳体连接,所述触头绝缘支架套在非标梅花触头上并与壳体连接,所述非标梅花触头为弹簧中径可变的梅花触头。与现有技术相比,本发明代替GIS母线筒来进行故障模拟与测试,并可进行红外校准实验,提高红外检测的准确度,达到便捷地检测GIS故障的目的。

Description

一种GIS内部触头接触不良的模拟装置及红外校准方法
技术领域
本发明属于GIS热故障模拟检测技术领域,尤其是涉及一种GIS内部触头接触不良的模拟装置及红外校准方法。
背景技术
目前,气体绝缘金属封闭开关设备(简称:GIS设备,Gas Instulated Switchgear)能否正常工作关系到电力系统的安全稳定运行,随着GIS设备数量不断增多以及运行年限日益增长,各类缺陷逐渐增多,发热性缺陷是GIS故障的主要缺陷类型,对于触头来说尤为常见,GIS设备多为高压大电流,一旦出现故障,触头的温度会迅速增高。近几年由于发热引起的设备故障屡见不鲜,已造成多起设备停运甚至爆炸等事故,因此加强GIS设备尤其是内部触头热故障的检测与分析具有重要意义。
目前,通常通过测量GIS设备内部回路电阻,来对GIS设备内部导体之间的接头的热故障进行判别。但是,测量GIS设备内部回路电阻都需要对该GIS设备停电,这就导致电力系统中与该GIS设备的相连的部分也可能停止运行,降低了电力系统的运行效率,不利于电力系统的经济运行。因此,有必要研发一种故障模拟装置以提高GIS设备的检修效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种GIS内部触头接触不良的模拟装置及红外校准方法,用于对GIS母线筒内接触不良的故障进行模拟,并在其外壳用热电偶准确测温并对红外图像做校正处理。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种GIS内部触头接触不良的模拟装置,包括壳体以及设置于壳体内的静导体、动导体、非标梅花触头、绝缘子和触头绝缘支架,所述静导体一端、非标梅花触头、动导体一端依次连接,构成导电回路,且所述静导体与非标梅花触头固定连接,动导体与非标梅花触头可拆卸连接,
所述静导体另一端通过绝缘子与壳体连接,所述动导体另一端通过绝缘子与壳体连接,
所述触头绝缘支架套在非标梅花触头上并与壳体连接,
所述非标梅花触头为弹簧中径可变的梅花触头。
进一步地,该模拟装置用于模拟经过长时间运行后粗糙的触头表面时,所述非标梅花触头的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure BDA0002273598800000021
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,Rao为国标梅花触头的粗糙度,Ra+为模拟现场的触头粗糙度。
进一步地,该模拟装置用于模拟经过长时间运行后由于被烧蚀而导致弧触头长度降低的状态时,所述非标梅花触头的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure BDA0002273598800000022
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,s0为国标梅花触头的弧触头行程长度,s+为被模拟现场的弧触头行程长度。
进一步地,所述非标梅花触头的材料为铍钴铜。
进一步地,所述绝缘子向内凹卡在壳体边缘,所述静导体和动导体分别穿过两端绝缘子的中心。
进一步地,所述静导体上设置有用于固定所述触头绝缘支架的突起。
进一步地,所述绝缘子为玻璃盆式绝缘子。
进一步地,所述静导体和动导体均为空心铜杆。
进一步地,所述触头绝缘支架为高温硫化硅橡胶。
本发明还提供一种采用所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置进行红外测温校准的方法,包括以下步骤:
1)在所述模拟装置上粘贴多个热电偶;
2)对所述模拟装置通电,获得在不同热电偶测得的外壳温度下在0°观测角度上红外仪测量温度与距离的关系,从而获得测温和距离的拟合方程以及红外测温的最佳距离;
3)获得在所述最佳距离的圆弧上红外仪测温和观测角度的关系,从而获得测温和角度的拟合方程;
4)将红外仪固定在最佳距离、0°观测角度的位置,记录模拟装置通电升温全过程内红外仪测温和相应点热电偶测温的数据,并获得相应拟合方程;
5)在红外仪使用时,对于红外仪拍摄到的红外图像,读取其温度数据,并根据空间几何关系及步骤2)-4)中的拟合方程,对温度数据进行校正。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明设计一种GIS内部触头接触不良的模拟装置,能够对触头接触不良进行精确模拟,有效提高实验效率,对推断内部故障具有重要的理论和实际意义。
2、本发明模拟装置能够代替GIS母线筒来进行故障模拟与测试,以及时了解GIS现状,提高GIS使用安全性。
3、本发明模拟装置能够进行红外校准实验,可以提高红外检测的准确度,达到便捷地检测GIS故障的目的,为电力检修领域的相关从业人员提供帮助。
附图说明
图1为本发明模拟装置的结构示意图;
图2为本发明梅花触头的结构示意图;
图3为本发明触头绝缘支架的结构示意图;
图4为本发明静导体的结构示意图;
图5为本发明绝缘子的结构示意图;
图6为本发明动导体的结构示意图;
图7为本发明壳体的结构示意图;
图8为本发明整体外观示意图;
图9为初始动态电阻—行程曲线示意图;
图10为粗糙接触面等效模型示意图;
图11为测温贴标位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1-图8所示,本实施例提供一种GIS内部触头接触不良的模拟装置,包括壳体2以及设置于壳体2内的静导体1、动导体6、非标梅花触头4、绝缘子3、7和触头绝缘支架5,静导体1一端、非标梅花触头4、动导体6一端依次连接,构成导电回路,且静导体1与非标梅花触头4固定连接,动导体6与非标梅花触头4可拆卸连接,静导体1另一端通过绝缘子3与壳体2连接,动导体6另一端通过绝缘子7与壳体2连接,触头绝缘支架5套在非标梅花触头4上并与壳体2连接。绝缘子3、7向内凹卡在壳体2边缘,静导体1和动导体6分别穿过两端绝缘子3、7的中心。静导体1上设置有用于固定触头绝缘支架5的突起。
非标梅花触头4为弹簧中径可变的梅花触头,通过设计梅花触头的弹簧中径来改变其性能,由此控制动导体与静导体间接触电阻,从而模拟GIS内部接触故障,包括粗糙的或被烧蚀过的触头的电接触现象。初始动态电阻—行程曲线示意图如图9所示。
设计非标梅花触头时,固定其线径、有效圈数、弹簧密封圈的自由长度为定量,以及选定材料为铍钴铜,仅仅通过改变其弹簧中径来改变性能。
该模拟装置用于模拟经过长时间运行后粗糙的触头表面时,非标梅花触头4的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure BDA0002273598800000041
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,Rao为国标梅花触头的粗糙度,Ra+为模拟现场的触头粗糙度。
粗糙接触面等效模型如图10所示。
该模拟装置用于模拟经过长时间运行后由于被烧蚀而导致弧触头长度降低的状态时,非标梅花触头4的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure BDA0002273598800000042
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,s0为国标梅花触头的弧触头行程长度,s+为被模拟现场的弧触头行程长度。
本实施例中,绝缘子3、7为玻璃盆式绝缘子,静导体1和动导体6均为空心铜杆,触头绝缘支架5为高温硫化硅橡胶。
实施例2
本实施例提供一种采用如实施例1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置进行红外测温校准的方法,包括以下步骤:
1)在所述模拟装置上粘贴多个热电偶。
热电偶粘贴方式为:将耐高温绝缘胶带剪成1cm*1cm的块状,并粘好热电偶端头均匀贴在模拟装置的外壳表面。
2)对所述模拟装置通电,获得在不同热电偶测得的外壳温度下在0°观测角度上红外仪测量温度与距离的关系,从而获得测温和距离的拟合方程以及红外测温的最佳距离。
对模拟装置通电时,使用热电偶温度计测得外壳到达稳定温升。
3)获得在所述最佳距离的圆弧上红外仪测温和观测角度的关系,从而获得测温和角度的拟合方程。
4)装置断电冷却,将红外仪固定在最佳距离、0°观测角度的位置,装置重新通电加热,记录模拟装置通电升温全过程内红外仪测温和相应点热电偶测温的数据,并获得相应拟合方程。
5)在红外仪使用时,对于红外仪拍摄到的红外图像,读取其温度数据,并根据空间几何关系及步骤2)-4)中的拟合方程,对温度数据进行校正。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由本发明所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,包括壳体以及设置于壳体内的静导体、动导体、非标梅花触头、绝缘子和触头绝缘支架,所述静导体一端、非标梅花触头、动导体一端依次连接,构成导电回路,且所述静导体与非标梅花触头固定连接,动导体与非标梅花触头可拆卸连接,
所述静导体另一端通过一绝缘子与壳体连接,所述动导体另一端通过另一绝缘子与壳体连接,
所述触头绝缘支架套在非标梅花触头上并与壳体连接;
设计所述非标梅花触头时,固定其线径、有效圈数、弹簧密封圈的自由长度为定量,以及选定材料为铍钴铜,仅通过改变其弹簧中径来改变性能;
该模拟装置用于模拟经过长时间运行后粗糙的触头表面时,所述非标梅花触头的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure FDA0003209011330000011
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,Rao为国标梅花触头的粗糙度,Ra+为模拟现场的触头粗糙度;
该模拟装置用于模拟经过长时间运行后由于被烧蚀而导致弧触头长度降低的状态时,所述非标梅花触头的弹簧中径d2由以下公式获得:
Figure FDA0003209011330000012
其中,darm为触臂的直径,d20为国标梅花触头的弹簧中径,D0为触头弹簧自由状态下的轴线闭合圆直径,s0为国标梅花触头的弧触头行程长度,s+为被模拟现场的弧触头行程长度。
2.根据权利要求1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述非标梅花触头的材料为铍钴铜。
3.根据权利要求1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述绝缘子向内凹卡在壳体边缘,所述静导体和动导体分别穿过两端绝缘子的中心。
4.根据权利要求1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述静导体上设置有用于固定所述触头绝缘支架的突起。
5.根据权利要求1或3所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述绝缘子为玻璃盆式绝缘子。
6.根据权利要求1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述静导体和动导体均为空心铜杆。
7.根据权利要求1所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置,其特征在于,所述触头绝缘支架为高温硫化硅橡胶。
8.一种采用如权利要求1-7任一所述的GIS内部触头接触不良的模拟装置进行红外测温校准的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)在所述模拟装置上粘贴多个热电偶;
2)对所述模拟装置通电,获得在不同热电偶测得的外壳温度下在0°观测角度上红外仪测量温度与距离的关系,从而获得测温和距离的拟合方程以及红外测温的最佳距离;
3)获得在所述最佳距离的圆弧上红外仪测温和观测角度的关系,从而获得测温和角度的拟合方程;
4)将红外仪固定在最佳距离、0°观测角度的位置,记录模拟装置通电升温全过程内红外仪测温和相应点热电偶测温的数据,并获得相应拟合方程;
5)在红外仪使用时,对于红外仪拍摄到的红外图像,读取其温度数据,并根据空间几何关系及步骤2)-4)中的拟合方程,对温度数据进行校正。
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