CN112595942A - 一种气体绝缘性能测试系统及方法 - Google Patents

一种气体绝缘性能测试系统及方法 Download PDF

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CN112595942A CN202011569428.XA CN202011569428A CN112595942A CN 112595942 A CN112595942 A CN 112595942A CN 202011569428 A CN202011569428 A CN 202011569428A CN 112595942 A CN112595942 A CN 112595942A
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insulation performance
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周永言
唐念
李丽
黎晓淀
张曼君
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1281—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of liquids or gases

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Abstract

本申请公开了一种气体绝缘性能测试系统及方法，系统通过温度及气压监测模块和电压调节模块可以使得在不同充气压强、不同电压和不同温度下进行气体绝缘性能测试，满足低温环境下的测试需求，在通入不同比例的电负性气体和缓冲气体后，通过获取两种气体的不同体积占比以及不同体积占比下的击穿电压计算电负性气体和缓冲气体的协同效应系数，可以通过协同效应系数来评价相应气体比例的电负性气体和缓冲气体的绝缘性能。

Description

一种气体绝缘性能测试系统及方法
技术领域
本申请涉及电气绝缘性能测试技术领域，尤其涉及一种气体绝缘性能测试系统及方法。
背景技术
气体绝缘是电气设备重要的绝缘方式之一，而SF6气体凭借其良好的绝缘、灭弧特性成为了气体绝缘的重要介质。但是，SF6气体的全球变暖系数(GWP)较高，是CO2气体的23900倍，长期使用会产生严重的温室效应，同时，其对电场不均匀性敏感度较高。SF6气体的液化温度(气体压力为0.23MPa时)为-50.8℃，而一般断路器气室SF6气体的压力为0.6MPa～0.7MPa，其对应的液化温度在-30℃左右。因此，在我国东北、新疆、内蒙以及青藏高原等地区冬季极低的气温将导致设备内SF6气体液化，从而导致设备的绝缘性能下降，最终引发电力故障。
目前发现电负性气体在常温常压下具有良好的绝缘性能，如果运用到高海拔或高寒地区需要混合CO2和空气等缓冲气体一起使用，但是，混合过后的电负性气体的各种理化性质和绝缘性能相比于原纯气体会存在一定的差异，从而会导致设备的绝缘性能较差。同时，目前在使用混合过后的电负性气体之前，没有对混合过后的电负性气体的绝缘性能进行测试就运用于电气设备中，存在较大的隐患。
发明内容
本申请提供了一种气体绝缘性能测试系统及方法，用于解决未对混合过后的电负性气体进行绝缘性能测试的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种气体绝缘性能测试系统，包括：气体绝缘性能测试装置与计算机终端；
所述气体绝缘性能测试装置包括试验腔体、试验电极、温度及气压监测模块、电压调节模块与绝缘套管；
所述试验腔体内设有密闭气室，所述试验腔体上设有与所述密闭气室连通的充气阀，用于向所述密闭气室通入电负性气体和缓冲气体，所述试验电极设于所述密闭气室内；
所述绝缘套管与所述试验电极的一端连接；
所述电压调节模块与所述试验电极电连接，用于调节向所述试验电极所施加的电压；
所述温度及气压监测模块设于所述试验腔体上且与所述密闭气室连通，用于监测所述密闭气室内的温度和气体压强；
所述计算机终端用于获取预先充入的所述密闭气室内的环保混合气体的击穿电压，所述环保混合气体由不同体积占比的电负性气体和缓冲气体混合而成，所述计算机终端还用于根据所述电负性气体和所述缓冲气体的不同体积占比以及不同体积占比下的所述击穿电压计算所述电负性气体和所述缓冲气体的协同效应系数。
优选地，所述试验电极包括相对设置的高压端电极和接地电极，所述试验腔体靠近所述高压端电极的一端设有高压引入端，所述电压调节模块与所述高压引入端的输入端电连接，所述高压引入端的输出端与所述高压端电极电连接，所述高压引入端外壁设有绝缘盆子，所述绝缘盆子延伸并连接至所述试验腔体的内壁，所述试验腔体靠近所述接地电极的一端依次设有直动密封轴和旋转轴，所述接地电极与所述直动密封轴的第一端连接，所述直动密封轴的第二端与所述旋转轴的第一端连接，所述旋转轴的第二端与所述试验腔体的外壳连接，所述试验腔体内还设有屏蔽支座，所述接地电极设于所述屏蔽支座内。
优选地，所述试验电极采用棒-板电极、球-板电极、板-板电极、同轴电极或隔离断口电极。
优选地，所述充气阀具体为自封阀。
优选地，所述试验腔体靠近所述高压引入端的端部设有密封盖，所述密封盖与所述试验腔体可拆卸连接，所述密封盖与所述试验腔体之间设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
优选地，还包括Marx发生器，所述Marx发生器与所述电压调节模块电连接。
本申请第二方面提供了一种气体绝缘性能测试方法，应用上述的气体绝缘性能测试系统，包括以下步骤：
S1：通过充气阀向密闭气室通入预设体积配比的电负性气体和缓冲气体后混合形成环保混合气体，使所述密闭气室内的气体压强达到预设压强和预设温度；
S2：基于预先获取的预设体积配比的纯气体和缓冲气体的击穿电压确定初始冲击电压，将电压调节模块的输入端接入电压源，向试验电极施加所述初始冲击电压；
S3：在预设静置时间内静置以实现消游离；
S4：向所述试验电极再次施加冲击电压，通过判断所述环保混合气体的气体间隙是否被击穿来确定再次施加冲击电压的电压值，若被击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk-ΔU，若未击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk+ΔU，其中，Uk为初始冲击电压，ΔU为电压增量，其中，电压增量ΔU的计算公式为ΔU＝BλUk，式中，B为增量倍数，0.5≤B≤1，λ为电压增量常数；
S5：重复步骤S2～S4至施加冲击电压的次数达到预设次数限值；
S6：统计每个预设电压等级下施加冲击电压的次数，根据所述预设电压等级和所述施加冲击电压的次数计算50％击穿电压，所述50％击穿电压的计算公式为：
Figure BDA0002862316870000031
式中，U50％为50％击穿电压，Ui为预设电压等级，ni为施加冲击电压的次数；
S7：根据不同预设体积配比以及不同预设体积配比下获得的50％击穿电压计算协同效应系数，所述协同效应系数的计算公式为：
Figure BDA0002862316870000032
式中，C为协同效应系数，χ2为电负性气体在环保混合气体中的配比，U1为χ2为最小值时获得的50％击穿电压，U2为当χ2为最大值时获得的50％击穿电压，Um为当预设体积配比下的环保混合气体的50％击穿电压；
通过协同效应系数C判断所述环保混合气体的协同效应类型以及相应的协同效应效果，具体包括以下三种情况：
当C＞1时，则所述环保混合气体为负协同效应型，所述环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较弱；
当C＝1时，则所述环保混合气体为线性关系型，Um随χ2线性增长至U2；
当0＜C＜1时，则所述环保混合气体为协同效应型，所述环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较强。
优选地，所述步骤S1之前包括：
S101：向所述密闭气室抽真空；
S102：对密闭气室进行气密性能测试。
优选地，所述电负性气体为C4H2F6，所述缓冲气体为CO2。
优选地，所述步骤S1具体为：通过充气阀向密闭气室按照预设体积配比依次通入电负性气体和缓冲气体后静置以保证气体充分混合形成环保混合气体，使所述密闭气室内的气体压强达到预设压强和预设温度。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的一种气体绝缘性能测试系统，通过温度及气压监测模块和电压调节模块可以使得在不同充气压强、不同电压和不同温度下进行气体绝缘性能测试，满足低温环境下的测试需求，在通入不同比例的电负性气体和缓冲气体后，通过获取两种气体的不同体积占比以及不同体积占比下的击穿电压计算电负性气体和缓冲气体的协同效应系数，可以通过协同效应系数来评价相应气体比例的电负性气体和缓冲气体的绝缘性能。同时，本申请提供的一种气体绝缘性能测试方法应用上述系统，计算协同效应系数从而来评价相应气体比例的电负性气体和缓冲气体的绝缘性能。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种气体绝缘性能测试系统中气体绝缘性能测试装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种气体绝缘性能测试系统中气体绝缘性能测试装置的另一结构示意图；
图3为本申请实施例提供的两种配比的环保混合气体和纯SF6气体的击穿电压对比图；
图4为本申请实施例提供的两种配比的环保混合气体在不同压力下的协同效应系数值。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供的一种气体绝缘性能测试系统，包括：气体绝缘性能测试装置与计算机终端；
如图1～2所示，气体绝缘性能测试装置包括试验腔体1、试验电极、温度及气压监测模块2、电压调节模块与绝缘套管4；
试验腔体1内设有密闭气室5，试验腔体1上设有与密闭气室5连通的充气阀3，用于向密闭气室5通入电负性气体和缓冲气体，试验电极设于密闭气室5内；
绝缘套管4与试验电极的一端连接；
电压调节模块与试验电极电连接，用于调节向试验电极所施加的电压；
温度及气压监测模块2设于试验腔体1上且与密闭气室5连通，温度及气压监测模块2设于试验腔体1上且与密闭气室5连通，用于监测密闭气室5内的温度和气体压强；
在本实施例中，温度及气压监测模块2包括温度计和气压表，气压表的测量范围为-0.1MPa～1.0MPa，通过温度及气压监测模块2可以精准控制充气压力与充气比例以及气体温度。
计算机终端用于获取预先充入的密闭气室5内的环保混合气体的击穿电压，环保混合气体由不同体积占比的电负性气体和缓冲气体混合而成，计算机终端还用于根据电负性气体和缓冲气体的不同体积占比以及不同体积占比下的击穿电压计算电负性气体和缓冲气体的协同效应系数。
进一步地，试验电极包括相对设置的高压端电极6和接地电极7，试验腔体1靠近高压端电极6的一端设有高压引入端8，电压调节模块与高压引入端8的输入端电连接，高压引入端8的输出端与高压端电极6电连接，高压引入端8外壁设有绝缘盆子9，绝缘盆子9延伸并连接至试验腔体1的内壁，试验腔体1靠近接地电极7的一端依次设有直动密封轴10和旋转轴11，接地电极7与直动密封轴10的第一端连接，直动密封轴10的第二端与旋转轴11的第一端连接，旋转轴11的第二端与试验腔体1的外壳连接，试验腔体1内还设有屏蔽支座12，接地电极7设于屏蔽支座12内。
可以理解的是，高压端均在一侧，通过绝缘盆子9固定，而另一侧的接地端则通过直动密封轴10和旋转轴11与试验腔体1的外壳相连，通过驱动旋转轴11驱动直动密封轴10和接地电极7旋转，来改变电极距离，能够使其在实验腔体内部充气压力较高的状态下对电极间距进行调节和标定。
进一步地，试验电极采用棒-板电极、球-板电极、板-板电极、同轴电极或隔离断口电极。
在一个具体实施例中，采用以下电极及其参数组成试验电极，以保证电场的均匀性，同时，通过多种电极可以研究不同电极环境下的气体绝缘性能。
1)板电极直径为80mm，厚度为10mm，边缘为半径为5mm的球形，其连接轴为直径20mm的圆柱，长度为40mm；(2)棒电极采用直径为5mm圆柱形电极，总长为37.5mm，端部为半径为2.5mm的球形；(3)针电极的直径为2mm，总长为37.5mm，端部为半径为1mm的球形；(4)同轴电极内的电极直径为60mm，外电极直径为80mm，电极间距为10mm；(5)隔离断口电极采用72.5kV电压等级电力设备实际产品触头进行改装设计，具体尺寸不做限定。
进一步地，充气阀3具体为自封阀。
可以理解的是，自封阀可以保证密闭气室5的气密性。
进一步地，试验腔体1靠近高压引入端8的端部设有密封盖，密封盖与试验腔体1可拆卸连接，密封盖与试验腔体1之间设有密封槽，密封槽内设有密封圈。
可以理解的是，良好的气密性对于气体检测是至关重要的，而本实施例在试验腔体1设置的密封盖以及密封槽保障了良好的气密性。
进一步地，该系统还包括Marx发生器，Marx发生器与电压调节模块电连接。
可以理解的是，Marx发生器作为电压源提供±1.2/50μs的标准雷电冲击过电压。
需要说明的是，本实施例通过温度及气压监测模块2和电压调节模块可以使得在不同充气压强、不同电压和不同温度下进行气体绝缘性能测试，满足低温环境下的测试需求，在通入不同比例的电负性气体和缓冲气体后，通过获取两种气体的不同体积占比以及不同体积占比下的击穿电压计算电负性气体和缓冲气体的协同效应系数，可以通过协同效应系数来评价相应气体比例的电负性气体和缓冲气体的绝缘性能。
以上为本发明提供的一种气体绝缘性能测试系统的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种气体绝缘性能测试方法的实施例的详细描述。
本申请提供了一种气体绝缘性能测试方法，应用上述实施例的气体绝缘性能测试系统，包括以下步骤：
S1：通过充气阀向密闭气室通入预设体积配比的电负性气体和缓冲气体后混合形成环保混合气体，使密闭气室内的气体压强达到预设压强和预设温度；
在本实施例中，由于电负性气体在低温环境下的饱和蒸气压较低，在充气过程中应首先充入电负性气体，再充入缓冲气体。充气过程完成后，需静置2小时以上，以保证气体充分混合。同时，在充入电负性气体后，可以冲入气压后再充入缓冲气体，以保证达到预设压强和预设温度。
同时，预设体积配比包括若干种配比情况，如电负性气体为100％，缓冲气体为0％；电负性气体为0％，缓冲气体为100％；电负性气体为70％，缓冲气体为3％等。
S2：基于预先获取的预设体积配比的纯气体和缓冲气体的击穿电压确定初始冲击电压，将电压调节模块的输入端接入电压源，向试验电极施加初始冲击电压；
需要说明的是，为了减少测试次数以提高测试效率，本实施例可以根据预先获取的与环保混合气体中两种气体体积配比相同的纯气体和缓冲气体的击穿电压来确定初始冲击电压，使其近似等于环保混合气体的击穿电压。其中，纯气体为纯度大于99.9％的其他绝缘气体，如SF6气体，SF6气体和缓冲气体的击穿电压可以根据现有试验数据可以获得。
同时，本实施例中的电压源采用Marx发生器，可以提供±1.2/50μs的标准雷电冲击过电压。
S3：在预设静置时间内静置以实现消游离；
在本实施例中，预设静置时间为3分钟以上，确保相邻两次实验结果不会相互影响。
S4：向试验电极再次施加冲击电压，通过判断环保混合气体的气体间隙是否被击穿来确定再次施加冲击电压的电压值，若被击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk-ΔU，若未击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk+ΔU，其中，Uk为初始冲击电压，ΔU为电压增量，其中，电压增量ΔU的计算公式为ΔU＝BλUk，式中，B为增量倍数，0.5≤B≤1，λ为电压增量常数；
在本实施例中，对于雷电冲击电压，λ为0.03。
S5：重复步骤S2～S4至施加冲击电压的次数达到预设次数限值；
在本实施例中，预设次数限值至少为30次。
S6：统计每个预设电压等级下施加冲击电压的次数，根据预设电压等级和施加冲击电压的次数计算50％击穿电压；
其中，50％击穿电压的计算公式为：
Figure BDA0002862316870000081
式中，U50％为50％击穿电压，Ui为预设电压等级，ni为施加冲击电压的次数；
S7：根据不同预设体积配比以及不同预设体积配比下获得的50％击穿电压计算协同效应系数，通过协同效应系数C判断环保混合气体的协同效应类型以及相应的协同效应效果。
其中，协同效应系数的计算公式为：
Figure BDA0002862316870000082
式中，C为协同效应系数，χ2为电负性气体在环保混合气体中的配比，U1为χ2为最小值时获得的50％击穿电压，U2为当χ2为最大值时获得的50％击穿电压，Um为当预设体积配比下的环保混合气体的50％击穿电压；
需要说明的是，U1为当χ2为最小值时获得的50％击穿电压，也即χ2＝0时获得的50％击穿电压，同理，U2为纯电负性气体获得的50％击穿电压。
通过协同效应系数C判断环保混合气体的协同效应类型以及相应的协同效应效果，具体包括以下三种情况：
1)当C＞1时，则环保混合气体为负协同效应型，环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较弱；
需要说明的是，C值越大，负协同效应越明显；
2)当C＝1时，则环保混合气体为线性关系型，Um随χ2线性增长至U2；
3)当0＜C＜1时，则环保混合气体为协同效应型，环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较强。
需要说明的是，C值越接近于0，协同效应越强烈。
可以理解的是，电负性气体与缓冲气体混合后，其临界击穿场强将发生变化。这些变化可以归纳为两种类型，即：线性关系和协同效应。两种气体混合之后，其临界击穿场强值将随着放电中之电子一分子和离子一分子的反应而有较明显的变化。这类气体的临界击穿场强是两种组成气体之分压力加权的临界击穿场强之和，是一种线性关系。即两种气体在放电中彼此是独立的。
将一种电子附着速率和气体压力无关的强电负性气体与另一种电子附着速率也和气体压力无关的弱电负性气体或非电负性气体混合时，其临界击穿场强将比按照两种组成气体分压力加权的临界击穿场强之和求得的临界击穿场强要高，即不再是线性关系。这种效应可称之为协同效应。对于这种情况，一种准确而可靠的确定临界击穿场强的方法就是求解Boltzmann方程。但是，为此需要知道放电中带电粒子的弹性和非弹性碰撞系数，各个组成气体的电离截面、电子附着截面等参数，而这些数据的获得是较复杂和困难的，有时甚至是不可能的。因此，常用的一种近似方法，即将各个组成气体的有效电离系数按分压力加权求和来确定混合气体的临界击穿场强。为了更好地说明新型环保混合气体的协同效应变化规律，引入协同效应系数C，通过协同效应系数C来评价相应气体比例的电负性气体和缓冲气体的绝缘性能。
进一步地，步骤S1之前包括：
S101：向密闭气室抽真空。
S102：对密闭气室进行气密性能测试；
可以理解的是，对于气体检测需要保证试验气室的气密性，在本实施例中，对于气室结构进行气密性改进，其中，充气阀采用自封阀，在气密性检测时，将真空泵连接至自封阀上，以连通真空泵和气室，使用真空泵将气室抽成真空状态，直至气压表示数为-0.1MPa，之后关闭阀门开关与真空泵，静置5分钟后再次读取气压表的示数，如果前后两次示数没有变化，则说明该气室的气密性良好。
进一步地，电负性气体为C4H2F6，缓冲气体为CO2。
在另一实施例中，采用上述测试方法分别对纯SF6气体(纯度大于99.9％)以及两份C4H2F6和CO2混合形成环保混合气体进行测试，其中，两份环保混合气体的配比条件分别为-5℃温度和-25℃温度。当充入气体及气压达到预设的总气压后，得到测试结果。
如图3所示，表示为本测试计算出的两种配比的环保混合气体和纯SF6气体的击穿电压对比，由图中可以看出，环保混合气体在-5℃温度环境配比下的绝缘性能比-25℃温度环境配比获得的绝缘性能较强，而纯SF6气体击穿电压曲线与-5℃温度环境配比的环保混合气体的压力交点位于0.23MPa处，在此处的击穿电压相同。
如图4所示，表示为本测试计算出的两种配比的环保混合气体在不同压力下的协同效应系数值，由图中可以看出，在较低气压下，协同效应系数C为负，环保混合气体的绝缘性能较纯气体更强，在2个大气压以及-5℃温度环境的环保混合气体较好，其绝缘强度比纯气体高。随着最低限制操作温度的降低，协同效应系数会增大。随着C4H2F6气体在环保混合气体中的占比越高，协同效应系数越低，甚至还出现了负数的情况，这说明在混合气体中，C4H2F6气体占比越大，其在绝缘环境中越占主导地位。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种气体绝缘性能测试系统，其特征在于，包括：气体绝缘性能测试装置与计算机终端；
所述气体绝缘性能测试装置包括试验腔体、试验电极、温度及气压监测模块、电压调节模块与绝缘套管；
所述试验腔体内设有密闭气室，所述试验腔体上设有与所述密闭气室连通的充气阀，用于向所述密闭气室通入电负性气体和缓冲气体，所述试验电极设于所述密闭气室内；
所述绝缘套管与所述试验电极的一端连接；
所述电压调节模块与所述试验电极电连接，用于调节向所述试验电极所施加的电压；
所述温度及气压监测模块设于所述试验腔体上且与所述密闭气室连通，用于监测所述密闭气室内的温度和气体压强；
所述计算机终端用于获取预先充入的所述密闭气室内的环保混合气体的击穿电压，所述环保混合气体由不同体积占比的电负性气体和缓冲气体混合而成，所述计算机终端还用于根据所述电负性气体和所述缓冲气体的不同体积占比以及不同体积占比下的所述击穿电压计算所述电负性气体和所述缓冲气体的协同效应系数。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，所述试验电极包括相对设置的高压端电极和接地电极，所述试验腔体靠近所述高压端电极的一端设有高压引入端，所述电压调节模块与所述高压引入端的输入端电连接，所述高压引入端的输出端与所述高压端电极电连接，所述高压引入端外壁设有绝缘盆子，所述绝缘盆子延伸并连接至所述试验腔体的内壁，所述试验腔体靠近所述接地电极的一端依次设有直动密封轴和旋转轴，所述接地电极与所述直动密封轴的第一端连接，所述直动密封轴的第二端与所述旋转轴的第一端连接，所述旋转轴的第二端与所述试验腔体的外壳连接，所述试验腔体内还设有屏蔽支座，所述接地电极设于所述屏蔽支座内。
3.根据权利要求1或2所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，所述试验电极采用棒-板电极、球-板电极、板-板电极、同轴电极或隔离断口电极。
4.根据权利要求1所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，所述充气阀具体为自封阀。
5.根据权利要求2所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，所述试验腔体靠近所述高压引入端的端部设有密封盖，所述密封盖与所述试验腔体可拆卸连接，所述密封盖与所述试验腔体之间设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
6.根据权利要求2所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，还包括Marx发生器，所述Marx发生器与所述电压调节模块电连接。
7.一种气体绝缘性能测试方法，应用权利要求1所述的气体绝缘性能测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过充气阀向密闭气室通入预设体积配比的电负性气体和缓冲气体后混合形成环保混合气体，使所述密闭气室内的气体压强达到预设压强和预设温度；
S2：基于预先获取的预设体积配比的纯气体和缓冲气体的击穿电压确定初始冲击电压，将电压调节模块的输入端接入电压源，向试验电极施加所述初始冲击电压；
S3：在预设静置时间内静置以实现消游离；
S4：向所述试验电极再次施加冲击电压，通过判断所述环保混合气体的气体间隙是否被击穿来确定再次施加冲击电压的电压值，若被击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk-ΔU，若未击穿，则再次施加冲击电压的电压值为Uk+ΔU，其中，Uk为初始冲击电压，ΔU为电压增量，其中，电压增量ΔU的计算公式为ΔU＝BλUk，式中，B为增量倍数，0.5≤B≤1，λ为电压增量常数；
S5：重复步骤S2～S4至施加冲击电压的次数达到预设次数限值；
S6：统计每个预设电压等级下施加冲击电压的次数，根据所述预设电压等级和所述施加冲击电压的次数计算50％击穿电压，所述50％击穿电压的计算公式为：
Figure FDA0002862316860000021
式中，U50％为50％击穿电压，Ui为预设电压等级，ni为施加冲击电压的次数；
S7：根据不同预设体积配比以及不同预设体积配比下获得的50％击穿电压计算协同效应系数，所述协同效应系数的计算公式为：
Figure FDA0002862316860000031
式中，C为协同效应系数，χ2为电负性气体在环保混合气体中的配比，U1为χ2为最小值时获得的50％击穿电压，U2为当χ2为最大值时获得的50％击穿电压，Um为当预设体积配比下的环保混合气体的50％击穿电压；
通过协同效应系数C判断所述环保混合气体的协同效应类型以及相应的协同效应效果，具体包括以下三种情况：
当C＞1时，则所述环保混合气体为负协同效应型，所述环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较弱；
当C＝1时，则所述环保混合气体为线性关系型，Um随χ2线性增长至U2；
当0＜C＜1时，则所述环保混合气体为协同效应型，所述环保混合气体的绝缘性能相比于纯电负性气体较强。
8.根据权利要求7所述的气体绝缘性能测试方法，其特征在于，所述步骤S1之前包括：
S101：向所述密闭气室抽真空；
S102：对密闭气室进行气密性能测试。
9.根据权利要求7所述的气体绝缘性能测试方法，其特征在于，所述电负性气体为C4H2F6，所述缓冲气体为CO2。
10.根据权利要求7所述的气体绝缘性能测试方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：通过充气阀向密闭气室按照预设体积配比依次通入电负性气体和缓冲气体后静置以保证气体充分混合形成环保混合气体，使所述密闭气室内的气体压强达到预设压强和预设温度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433428A (zh) * 2021-05-10 2021-09-24 广西电网有限责任公司玉林供电局 一种多元混合绝缘气体的协同效应分析方法
CN113721066A (zh) * 2021-09-10 2021-11-30 华北电力大学 一种传导电流测量装置及方法
CN114996924A (zh) * 2022-05-24 2022-09-02 中国电力科学研究院有限公司 电气设备用环保混合气体的绝缘性能协同效应设计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104217621A (zh) * 2014-09-29 2014-12-17 武汉大学 一种冲击高压试验的培训模拟平台以及方法
CN105388405A (zh) * 2015-12-23 2016-03-09 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种混合气体绝缘特性试验装置及试验方法
CN105652169A (zh) * 2016-03-22 2016-06-08 国家电网公司 一种可控温气体绝缘性能试验系统及其方法
CN106680681A (zh) * 2017-03-30 2017-05-17 沈阳工业大学 一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置及方法
CN110763968A (zh) * 2019-12-06 2020-02-07 哈尔滨理工大学 一种全角度可视化气体击穿测试系统
CN111722066A (zh) * 2020-06-05 2020-09-29 武汉大学 一种测试环保气体绝缘介质局部放电起始电压的方法
CN111751680A (zh) * 2020-06-12 2020-10-09 武汉大学 一种环保气体绝缘介质协同效应的计算方法
CN111983409A (zh) * 2020-08-27 2020-11-24 广州机械科学研究院有限公司 一种六氟化硫气体绝缘性能的评价方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104217621A (zh) * 2014-09-29 2014-12-17 武汉大学 一种冲击高压试验的培训模拟平台以及方法
CN105388405A (zh) * 2015-12-23 2016-03-09 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种混合气体绝缘特性试验装置及试验方法
CN105652169A (zh) * 2016-03-22 2016-06-08 国家电网公司 一种可控温气体绝缘性能试验系统及其方法
CN106680681A (zh) * 2017-03-30 2017-05-17 沈阳工业大学 一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置及方法
CN110763968A (zh) * 2019-12-06 2020-02-07 哈尔滨理工大学 一种全角度可视化气体击穿测试系统
CN111722066A (zh) * 2020-06-05 2020-09-29 武汉大学 一种测试环保气体绝缘介质局部放电起始电压的方法
CN111751680A (zh) * 2020-06-12 2020-10-09 武汉大学 一种环保气体绝缘介质协同效应的计算方法
CN111983409A (zh) * 2020-08-27 2020-11-24 广州机械科学研究院有限公司 一种六氟化硫气体绝缘性能的评价方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张洲铭: "c-C4F8与缓冲气体协同效应的探究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
郭璨等: "雷电冲击下稍不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同效应", 《高电压技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433428A (zh) * 2021-05-10 2021-09-24 广西电网有限责任公司玉林供电局 一种多元混合绝缘气体的协同效应分析方法
CN113433428B (zh) * 2021-05-10 2023-09-01 广西电网有限责任公司玉林供电局 一种多元混合绝缘气体的协同效应分析方法
CN113721066A (zh) * 2021-09-10 2021-11-30 华北电力大学 一种传导电流测量装置及方法
CN114996924A (zh) * 2022-05-24 2022-09-02 中国电力科学研究院有限公司 电气设备用环保混合气体的绝缘性能协同效应设计方法

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