CN111413554B - 一种gis/gil绝缘子表面电势测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于绝缘材料性能测试技术领域，特别是涉及一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置。现有测试装置的探头、绝缘子外壳等均固定在密封腔里，测量角度单一，并不能有效测量绝缘子表面的电势。本申请提供一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，包括密封腔，所述密封腔内从左到右依次设置有绝缘子安装单元、屏蔽门和电势测量单元；所述绝缘子安装单元包括绝缘子外壳；所述电势测量单元包括第一丝杠滑轨，所述第一丝杠滑轨上设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机上设置有传动轴，所述传动轴与转动电机相连接，所述传动轴与第二丝杠滑轨相连接，所述第二丝杠滑轨上设置有第二电机，所述第二丝杠滑轨与探头相连接。有效测量绝缘子表面的电势。

Description

一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置

技术领域

本申请属于绝缘材料性能测试技术领域，特别是涉及一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置。

背景技术

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间的能够耐受电压和机械应力作用的器件。绝缘子种类繁多，形状各异。不同类型绝缘子的结构和外形虽有较大差别，但都是由绝缘件和连接金具两大部分组成的。绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。

气体绝缘金属封闭输电线路(Gas-insulated transmission lines，简称GIL)与气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated switchgear,简称GIS)近些年因站地面积小、传输容量大、受环境影响弱等诸多优点得到了广泛的关注与研究，而威胁GIL与GIS运行稳定性的关键因素就是其内部的绝缘子的电荷积聚现象。因此对直流电压下不同气体环境中绝缘材料表面电势分布及衰减进行研究，有助于揭示直流电压下绝缘材料沿面闪络机理，进而针对性地设计绝缘表面结构，提高直流系统绝缘件闪络性能。为了获得表面电荷变化特性，要对各类绝缘材料在带电情况下电荷积聚及断电后的电荷消散情况进行实时观察。

而现有测试装置的探头、绝缘子外壳等均固定在密封腔里，测量角度单一，并不能有效测量绝缘子表面的电势。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于现有测试装置的探头、绝缘子外壳等均固定在密封腔里，测量角度单一，并不能有效测量绝缘子表面的电势的问题，本申请提供了一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，包括密封腔，所述密封腔内从左到右依次设置有绝缘子安装单元、屏蔽门和电势测量单元；

所述绝缘子安装单元包括绝缘子外壳，所述绝缘子外壳上设置有高压导体，所述高压导体一端设置有均压环，所述均压环设置于所述绝缘子外壳上；

所述电势测量单元包括第一丝杠滑轨，所述第一丝杠滑轨上设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机上设置有传动轴，所述传动轴与转动电机相连接，所述传动轴与第二丝杠滑轨相连接，所述第二丝杠滑轨上设置有第二电机，所述第二丝杠滑轨与探头相连接。

可选地，所述第一丝杠滑轨与所述第二丝杠滑轨垂直设置。

可选地，所述屏蔽门包括相互连接的屏蔽机构和驱动机构；

所述屏蔽机构包括转动杆，所述转动杆外部设置有屏蔽金属网，所述屏蔽金属网一端设置于所述转动杆上；

所述驱动机构包括相互连接的第二驱动电机和连杆齿轮，所述连杆齿轮与所述转动杆相连接。

可选地，所述屏蔽金属网另一端设置有牵引杆。

可选地，所述转动杆内部设置有弹簧，所述弹簧一端与密封腔相连接，所述弹簧另一端与所述转动杆相连接。

可选地，所述转动杆通过连杆轴承与所述连杆齿轮相连接；所述第二驱动电机通过履带与所述连杆齿轮相连接。

可选地，所述屏蔽门还包括滑动凹槽，所述滑动凹槽设置于所述转动杆下方，所述屏蔽金属网可沿着所述滑动凹槽移动。

可选地，所述传动轴通过轴承与所述第一驱动电机相连接，所述轴承设置于所述第一驱动电机上，所述传动轴包括齿轮，所述齿轮通过键槽与所述传动轴相连接，所述齿轮与所述转动电机相连接；所述转动电机设置于所述第一驱动电机上。

可选地，所述密封腔外部设置有气压表。

可选地，所述密封腔一端设置有第一法兰盲板，所述密封腔另一端设置有第二法兰盲板。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置的有益效果在于：

本申请提供的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，包括绝缘子安装单元、屏蔽门和电势测量单元，通过设置第一驱动电机、第二电机和转动电机来控制探头的移动，使得探头能够被精确定位，同时使得电势的测量覆盖大部分绝缘子表面，来有效测量绝缘子表面的电势。屏蔽门通过驱动机构提供动力控制屏蔽金属网向下或者向上移动，在施加直流电压，使绝缘子表面带上电荷时，屏蔽金属网向下移动保护探头；开始进行测量后，驱动机构控制屏蔽金属网收回；结构简单，可以在GIS/GIL绝缘子表面电势测量过程中，对测量装置中的探头进行有效的保护。

附图说明

图1是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置的第一结构示意图；

图2是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置的第二结构示意图；

图3是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置平面结构示意图；

图4是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置第一局部示意图；

图5是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置第二局部示意图；

图6是本申请的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置第三局部示意图；

图7是本申请的屏蔽门的第一局部结构示意图；

图8是本申请的屏蔽门的第二局部结构示意图；

图9是本申请的屏蔽门的结构示意图；

图中：1-密封腔、2-屏蔽门、3-绝缘子外壳、4-高压导体、5-均压环、6-第一丝杠滑轨、7-第一驱动电机、8-传动轴、9-转动电机、10-第二丝杠滑轨、11-第二电机、12-探头、13-转动杆、14-屏蔽金属网、15-第二驱动电机、16-连杆齿轮、17-牵引杆、18-弹簧、19-连杆轴承、20-履带、21-滑动凹槽、22-轴承、23-齿轮、24-键槽、25-气压表、26-第一法兰盲板、27-第二法兰盲板。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

静电场的标势称为电势，或称为静电势。在电场中，某点电荷的电势能跟它所带的电荷量(与正负有关，计算时将电势能和电荷的正负都带入即可判断该点电势大小及正负)之比，叫做这点的电势(也可称电位)，通常用φ来表示。电势是从能量角度上描述电场的物理量。(电场强度则是从力的角度描述电场)。电势差能在闭合电路中产生电流(当电势差相当大时，空气等绝缘体也会变为导体)。电势也被称为电位。

参见图1～9，本申请提供一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，包括密封腔1，所述密封腔1内从左到右依次设置有绝缘子安装单元、屏蔽门2和电势测量单元；

所述绝缘子安装单元包括绝缘子外壳3，所述绝缘子外壳3上设置有高压导体4，所述高压导体4一端设置有均压环5，所述均压环5设置于所述绝缘子外壳3上；

所述电势测量单元包括第一丝杠滑轨6，所述第一丝杠滑轨6上设置有第一驱动电机7，所述第一驱动电机7上设置有传动轴8，所述传动轴8与转动电机9相连接，所述传动轴8与第二丝杠滑轨10相连接，所述第二丝杠滑轨10上设置有第二电机11，所述第二丝杠滑轨10与探头12相连接。第一丝杠滑轨6也可以是Y轴丝杠滑轨，第二丝杠滑轨10也可以是Z轴丝杠滑轨。

可选地，所述第一丝杠滑轨6与所述第二丝杠滑轨10垂直设置。Y轴和Z轴相互垂直，此时效果最好。

可选地，所述屏蔽门2包括相互连接的屏蔽机构和驱动机构；

所述屏蔽机构包括转动杆13，所述转动杆13外部设置有屏蔽金属网14，所述屏蔽金属网14一端设置于所述转动杆13上；

所述驱动机构包括相互连接的第二驱动电机15和连杆齿轮16，所述连杆齿轮16与所述转动杆13相连接。

可选地，所述屏蔽金属网14另一端设置有牵引杆17。这里的牵引杆17也可以是任意的重力机构，块状或者条状，适应整个装置的形状，同时达到对屏蔽金属网14牵引即可。

可选地，所述转动杆13内部设置有弹簧18，所述弹簧18一端与密封腔1相连接，所述弹簧18另一端与所述转动杆13相连接。

可选地，所述转动杆13通过连杆轴承19与所述连杆齿轮16相连接；所述第二驱动电机15通过履带20与所述连杆齿轮16相连接。

可选地，所述屏蔽门2还包括滑动凹槽21，所述滑动凹槽21设置于所述转动杆13下方，所述屏蔽金属网14可沿着所述滑动凹槽21移动。其实，这里的滑动凹槽21相当于门框，两个滑动凹槽21之间的距离稍小于屏蔽金属网14的宽度，使得屏蔽金属网14的边沿卡进滑动凹槽21内，来规范屏蔽金属网14的移动路径。这里的滑动凹槽21要求凹槽内部平整。

可选地，所述传动轴8通过轴承22与所述第一驱动电机7相连接，所述轴承22设置于所述第一驱动电机7上，所述传动轴8包括齿轮23，所述齿轮23通过键槽24与所述传动轴8相连接，所述齿轮23与所述转动电机9相连接；所述转动电机9设置于所述第一驱动电机7上。这样的话，结构更紧凑。

可选地，所述密封腔1外部设置有气压表25。

可选地，所述密封腔1一端设置有第一法兰盲板26，所述密封腔1另一端设置有第二法兰盲板27。

本申请具体实施过程如下：被测绝缘子通过高压导体4与绝缘子外壳3相连接，绝缘子的中部与高压导体4键连接，该高压导体4的前后两端均通过支撑轴承座固定。均压环5均匀绝缘子上的电压。密封腔1体内冲入六氟化硫气体，且保证测量温度不变。施加一定直流电压，使绝缘子表面带上电荷，在这期间，屏蔽门2落下保护探头12，之后，去掉直流电压，屏蔽门2收回，开始测量。

第二丝杠滑轨10先转动，使探头12上升到第二丝杠滑轨10最上方，同时转动电机9进行转动，带动第二丝杠滑轨10垂直于水平面，第一驱动电机7转动，使电势测量单元靠近绝缘子，使探头12垂直于绝缘子外壳3表面，距离表面2～3mm；开始测量，此时，转动电机9开始转动，带动探头12沿绝缘子表面进行圆周往复运动，具体为每一圈按照上一圈的相反方向运动，转动电机9每转动1°，停顿1秒，转动360°为一圈，测量信号通过静电计-示波器传入计算机，即可得到一条线上的电势分布，扫描一条线完成后，第二电机11转动，使探头12下降5mm，第一驱动电机7同时运行，向远离绝缘子方向转动7mm，然后转动电机9重复刚才动作，这样，当转动电机9停止运行时，绝缘子表面电荷采集完成。

通过计算机计算分析，就可得到盆式绝缘子凸面表面电势分布。

高压套管的管轴沿前后方向分布，该高压套管的后端与密封腔1固定连接，高压套管的首端与高压电极连接。

屏蔽门2的工作原理如下：

施加一定直流电压，使绝缘子表面带上电荷，在这期间，第二驱动电机15提供动力，连杆齿轮16带动转动杆13转动，附着于转动杆13上的屏蔽金属网14在牵引杆17的重力牵引下沿着滑动凹槽21向下移动，(如果没有设置牵引杆17，也可以直接往下移动；如有没有滑动凹槽21也不影响使用)来屏蔽电荷，保护探头12；绝缘子充电结束后，第二驱动电机15提供反向动力，连杆齿轮16带动转动杆13转动，附着于转动杆13上的屏蔽金属网14沿着滑动凹槽21向上移动，屏蔽门打开，开始测量。

屏蔽金属网14带动转动杆13，设置于转动杆13内的弹簧18也因为转动会蓄力；因此当屏蔽金属网14被拉上升时，弹簧18也会向上提供一个力，拉动屏蔽金属网14，因为屏蔽金属网14比较柔软，如果在下降的过程中没有向下的力的作用，可能会因为凹槽的不平整，而导致在某个地方下不去，堆积在一起。

均压环5主要作用是均压，适用于电压形式为交流的，可将高压均匀分布在物体周围，保证在环形各部位之间没有电位差，从而达到均压的效果。

本申请提供的一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，包括绝缘子安装单元、屏蔽门2和电势测量单元，通过设置第一驱动电机7、第二电机11和转动电机9来控制探头12的移动，使得探头12能够被精确定位，同时使得电势的测量覆盖大部分绝缘子表面，来有效测量绝缘子表面的电势。屏蔽门2通过驱动机构提供动力控制屏蔽金属网14向下或者向上移动，在施加直流电压，使绝缘子表面带上电荷时，屏蔽金属网14向下移动保护探头12；开始进行测量后，驱动机构控制屏蔽金属网14收回；结构简单，可以在GIS/GIL绝缘子表面电势测量过程中，对测量装置中的探头进行有效的保护。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (9)

1.一种GIS/GIL绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：包括密封腔(1)，所述密封腔(1)内从左到右依次设置有绝缘子安装单元、屏蔽门(2)和电势测量单元；

所述绝缘子安装单元包括绝缘子外壳(3)，所述绝缘子外壳(3)上设置有高压导体(4)，所述高压导体(4)一端设置有均压环(5)，所述均压环(5)设置于所述绝缘子外壳(3)上；

所述电势测量单元包括第一丝杠滑轨(6)，所述第一丝杠滑轨(6)上设置有第一驱动电机(7)，所述第一驱动电机(7)上设置有传动轴(8)，所述传动轴(8)与转动电机(9)相连接，所述传动轴(8)与第二丝杠滑轨(10)相连接，所述第二丝杠滑轨(10)上设置有第二电机(11)，所述第二丝杠滑轨(10)与探头(12)相连接；

所述屏蔽门(2)包括相互连接的屏蔽机构和驱动机构；

所述屏蔽机构包括转动杆(13)，所述转动杆(13)外部设置有屏蔽金属网(14)，所述屏蔽金属网(14)一端设置于所述转动杆(13)上；

所述驱动机构包括相互连接的第二驱动电机(15)和连杆齿轮(16)，所述连杆齿轮(16)与所述转动杆(13)相连接。

2.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述第一丝杠滑轨(6)与所述第二丝杠滑轨(10)垂直设置。

3.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述屏蔽金属网(14)另一端设置有牵引杆(17)。

4.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述转动杆(13)内部设置有弹簧(18)，所述弹簧(18)一端与密封腔(1)相连接，所述弹簧(18)另一端与所述转动杆(13)相连接。

5.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述转动杆(13)通过连杆轴承(19)与所述连杆齿轮(16)相连接；所述第二驱动电机(15)通过履带(20)与所述连杆齿轮(16)相连接。

6.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述屏蔽门(2)还包括滑动凹槽(21)，所述滑动凹槽(21)设置于所述转动杆(13)下方，所述屏蔽金属网(14)可沿着所述滑动凹槽(21)移动。

7.如权利要求1所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述传动轴(8)通过轴承(22)与所述第一驱动电机(7)相连接，所述轴承(22)设置于所述第一驱动电机(7)上，所述传动轴(8)包括齿轮(23)，所述齿轮(23)通过键槽(24)与所述传动轴(8)相连接，所述齿轮(23)与所述转动电机(9)相连接；所述转动电机(9)设置于所述第一驱动电机(7)上。

8.如权利要求1～7中任一项所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述密封腔(1)外部设置有气压表(25)。

9.如权利要求8所述的绝缘子表面电势测量装置，其特征在于：所述密封腔(1)一端设置有第一法兰盲板(26)，所述密封腔(1)另一端设置有第二法兰盲板(27)。

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