CN112630608B - 用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其为缩比模型，包括：绝缘套管、前端盖、后端盖、前导电杆及后导电杆，前导电杆具有静杆段，静杆段的后端呈筒体结构，筒体结构中心设有中心凸柱，中心凸柱与筒体结构间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件；后导电杆具有动杆段，动杆段的前端固设有喷口，用于模拟灭弧室动端组件；静杆段后端和喷口前端间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件和动端组件所形成的断口；两导电杆中的至少一个为可调导电杆，两导电杆中的至少一个上设有充气气路。由于采用缩比模型，不仅整体尺寸小，而且形成等效电场的加载电压等级也较低，方便在实验室内进行试验，可有效降低试验成本。

Description

用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型

技术领域

本发明涉及一种用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型。

背景技术

柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，其采用较先进的电压源型换流器和全控器件，是常规直流输电技术的升级换代，相比于交流输电和常规直流输电，在传输能量的同时，还能灵活调节与之相连的交流系统电压，具有可控性较好、运行方式灵活、适用场合多等显著优点。

随着柔性直流电网的高速发展，对交直流输变电特种设备的需求也越来越迫切，用于换流变和阀厅之间联结区域的断路器需要具备交直流叠加电压工况，目前关于交直流叠加电压工况断路器的绝缘结构设计尚不具备完善的理论基础，亟需开展相关研究。但是，由于柔性直流电网的电压较高，一般的实验室根本不具备特高压试验条件，不容易展开试验研究，而且，由于应用电压较高，所需灭弧室尺寸较大，需要试制大容量试验设备，会导致试验成本剧增，不能快速有效地展开试验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，以解决现有技术由于不容易满足特高压试验条件且需要试制大容量试验设备导致试验成本较高而不能有效展开交直流耐压试验研究的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的技术方案是：一种用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，断路器灭弧室模型为缩比模型，其包括：

绝缘套管，沿前后方向延伸，用于模拟灭弧室壳体；

前端盖和后端盖，对应固设在绝缘套管两端，用于模拟灭弧室的两端封盖；

前导电杆，密封穿装在前端盖上，前导电杆具有延伸入绝缘套管中的静杆段，静杆段的后端呈筒体结构，筒体结构中心设有中心凸柱，中心凸柱与筒体结构间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件；

后导电杆，密封穿装在后端盖上，后导电杆具有延伸入绝缘套管中的动杆段，动杆段的前端固设有喷口，用于模拟灭弧室动端组件；

所述静杆段后端和喷口前端间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件和动端组件所形成的断口；

前导电杆和后导电杆中的至少一个为前后位置可调的可调导电杆，以通过调整可调导电杆的位置，调整前导电杆和后导电杆的耐压间距；

前导电杆和后导电杆中的至少一个上设有充气气路，充气气路用于连接外接管路，以对绝缘套管内部进行充气、排气操作。

有益效果是：本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型为缩比模型，其利用绝缘套管和前后端盖模拟灭弧室壳体，利用前导电杆、后导电杆和喷口模拟灭弧室的静端组件、动端组件的等效电场，由于采用缩比模型，不仅整体尺寸小，而且形成等效电场的加载电压等级也较低，方便在实验室内进行试验，可有效降低试验成本。并且，利用充气气路向绝缘套管内充入与真实灭弧室内参数一致的绝缘气体，可保证模拟准确性。并且，设置可调导电杆则可根据实际试验要求及时调整断口开距大小，操作方便，可有效提高试验效率。

作为进一步改进，所述可调导电杆通过螺纹调节结构沿前后方向位置可调的固定装配在相应端盖上。

有益效果是：利用螺纹调节结构方便进行位置调整。

作为进一步改进，所述螺纹调节结构包括调节螺栓，调节螺栓沿前后方向延伸，所述调节螺栓固设在安装有所述的可调导电杆的相应端盖上，可调导电杆自身设有螺栓穿孔或者固定装配有连接件，连接件上设有螺栓穿孔，使调节螺栓绝缘地穿过所述螺栓穿孔，在调节螺栓上旋装挡止螺母，用于与可调导电杆挡止配合以调整可调导电杆前后位置。

有益效果是：利用调节螺栓和挡止螺母配合的方式，结构简单，调整方便。

作为进一步改进，所述可调导电杆具有延伸出绝缘套管的固定伸出端，固定伸出端固设有所述的连接件，该连接件为调节板，调节板上沿周向间隔均布有至少两个所述的螺栓穿孔，以与至少两个所述的调节螺栓穿装配合，所述挡止螺母与调节板顶压配合。

有益效果是：配置调节板，方便利用调节螺栓和挡止螺母实现可调导电杆的位置移动。

作为进一步改进，所述调节板和可调导电杆的固定伸出端通过紧固螺栓可拆固定装配。

作为进一步改进，所述前导电杆和后导电杆中的其中一个为所述的可调导电杆，另一个为充气导电杆，充气导电杆上设有所述的充气气路，充气导电杆具有延伸出绝缘套管的充气伸出端，充气气路的外接口设置在充气伸出端。

有益效果是：充气导电杆和可调导电杆分别布置，可简化导电杆结构，并且，利用充气伸出端也方便实现与外接管路连接。

作为进一步改进，所述充气伸出端可拆地固定连接有充气接头，充气接头与所述充气气路连通，用于连接所述的外接管路。

有益效果是：配置充气接头方便实现与外接管路连接。

作为进一步改进，所述前导电杆和后导电杆均为实心杆体。

有益效果是：实心杆体一方面强度较高，另一方面便于加工制作，不容易变形。

作为进一步改进，所述前导电杆和后导电杆均为一体式结构。

有益效果是：导电杆采用一体式结构，方便模拟计算等效电场。

附图说明

图1为本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的结构示意图。

附图标记说明：

1、充气接头；2、前端密封圈；3、绝缘套管；4、前导电杆；41、充气伸出端；42、静杆段；43、筒体结构；44、中心凸柱；45、充气气路；5、喷口；6、后导电杆；61、动杆段；62、固定伸出端；7、后端密封圈；8、滑动密封圈；9、调节螺栓；10、调节板；11、挡止螺母；12、固定座；13、前端盖；14、端盖本体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例1：

如图1所示，该实施例中的断路器灭弧室模型为缩比模型，即将交直流常规灭弧室按照一定比例缩小所制作的模型，其包括沿前后方向延伸的绝缘套管3和前端盖13、后端盖，两端盖对应固设在绝缘套管3的两端，绝缘套管3用于模拟灭弧室壳体，绝缘套管3外设置绝缘伞裙，绝缘伞裙沿前后方向布置，位于两端盖之间，固设在绝缘套管3两端的两端盖与绝缘套管3密封装配，用于模拟灭弧室的两端封盖。

前端盖13上密封穿装有前导电杆4，前导电杆4固定安装在前端盖13上，前导电杆4为实心杆体，前导电杆4具有延伸入绝缘套管3中的静杆段42，静杆段42的后端呈筒体结构43，筒体结构43的中心设有中心凸柱44，中心凸柱44与筒体结构43间隔布置，中心凸柱44、筒体结构43和静杆段42配合以模拟灭弧室静端组件。此处的前导电杆4为一体式结构，其上一体成型筒体结构43和中心凸柱44，可用于模拟静端系统，一体化设计可有效减少零部件使用数量，降低零件加工难度。

需要说明的是，此处的前导电杆4和前端盖13采用端面密封配合保证两者密封，在前端盖13的前端面上设有密封环槽，密封环槽中固设有前端密封圈2，当前导电杆4压装固定在前端盖13上时，前导电杆4和前端密封圈2密封配合，实现端面密封配合。

并且，前导电杆4为充气导电杆，充气导电杆上一体设有充气气路45，前导电杆4具有延伸出绝缘套管3的充气伸出端41，充气气路45的外接口设在充气伸出端41，在充气伸出端41上可拆地密封固定连接有充气接头1，充气接头1与充气气路45连通，充气接口用于连接外接管路。在外接管路与充气接口、充气气路45连通时，实现产品抽真空、充气及回气功能，满足灭弧室模型的正常工作。

后端盖包括端盖本体14和固定座12，端盖本体14固定封装在绝缘套管3后端，固定座12通过螺钉固定安装在端盖本体14上，并且，在固定座12和端盖本体14之间设有后端密封圈7。

固定座12中心位置设有中心孔，中心孔中密封穿装有后导电杆6，后导电杆6为实心杆体，在中心杆中设有密封槽，密封槽中设有滑动密封圈8，滑动密封圈8与后导电杆6形成滑动周面密封配合。后导电杆6为一体式结构，后导电杆6具有延伸入绝缘套管3中的动杆段61，动杆段61的前端固设有喷口5，用于模拟灭弧室动端组件。

本实施例中，静杆段42后端和喷口5前端间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件和动端组件所形成的断口。

实际上，此处的后导电杆6为可调导电杆，可调导电杆的前后位置可以调整，进而可调整断口大小，满足不同等级的耐压试验要求。

后导电杆6后端为延伸出绝缘套管3的固定伸出端62，固定伸出端62固设有调节板10，调节板10作为连接件，用于与相应调节螺栓9装配，调节板10和固定伸出端62通过紧固螺栓可拆固定装配。在固定座12后端设有螺纹孔，螺纹孔沿周向间隔均布有两个，每个螺纹孔中均固定装配有调节螺栓9，在调节板10上设有螺栓穿孔，调节螺栓9穿过螺栓穿孔，并在调节螺栓9上装配挡止螺母11，利用挡止螺母11顶推调节板10以带着后导电杆6前后移动，一般而言，在正常试验时，需要在绝缘套管3内充装设定压力的绝缘气体，该绝缘气体会向后导电杆6施加向后的顶压作用力，因此，挡止螺母11与后导电杆6顶压挡止配合，在需要调整后导电杆6位置时，转动挡止螺母11即可调整后导电杆6的位置。利用调节螺栓9和挡止螺母11相配合形成的螺纹调节结构，调整可调导电杆的位置，进而调整前导电杆4和后导电杆6之间的断口大小，满足不同电压等级的耐压试验要求。

试验时，由一体式结构的前导电杆4模拟灭弧室静端组件，由后导电杆6和喷口5配合模拟灭弧室的动端组件，调整前导电杆4和喷口5的间距，在进行模拟试验时，在前导电杆4和后导电杆6之间加压，用于等效模拟交直流断路器中灭弧室动端组件和静端组件上的电压，在静态情况下，完成耐压试验。

需要说明的是，本实施例所提供的灭弧室缩比模型在制作时，需要根据真实的灭弧室等级设计一个参考的原结构模型，原结构模型的尺寸和真实灭弧室尺寸一致，按照一定比例系数等比缩小制作缩比模型，该缩比模型的尺寸是缩小的，但是前导电杆、喷口及后导电杆杆模拟的电场分布与根据原结构模型加压时得到的电场分布是等效一致的，并且，在试验时，通过前导电杆的充气气路，会向绝缘套管内充入特定的绝缘气体，该绝缘气体的压力、温湿度及纯度的绝缘气体等参数与实际灭弧室中待充装的绝缘气体的参数一致，基于上述理论，在具备等效电场分布的基础上，并充装相同参数的绝缘气体的条件下，所进行的耐压击穿试验时得到的耐压开距乘以等比缩小的比例系数，即可模拟得到真实交直流断路器用灭弧室的耐压击穿开距，进而为交直流断路器灭弧室的生产制作提供实验支持，为新产品研究提供便利。比如说，如果等比缩小的系数为5的话，使用本实施例所提供的缩比模型加载电压为40kV，其对应的击穿耐压开距为50毫米，那么对应于200kV等级的真实灭弧室的击穿耐压开距则为250毫米，基于此，可以通过调整开距和加载电压大小，在较小模型尺寸和较低等级电压条件下进行耐压击穿试验。

本实施例所提供的缩比模型简化了产品结构，利用等效电压的思路，即设计采用的静导电杆和动导电杆、喷口的形式所形成的电场，与交直流断路器中灭弧室动端组件和静端组件的电场一致，在此基础上，有效减少零部件数量，缩短了生产制作周期，降低制作成本，可有效降低电气性能试验研究时对高电压、大容量试验设备的依赖，有效降低试验费用，节约开发成本。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，前导电杆为充气导电杆，其上设有充气气路，后导电杆为可调导电杆，其前后位置可调。在本实施例中，后导电杆为充气导电杆，前导电杆为可调导电杆。

实际上，由于本模型试验模拟的耐压断口，因此，无论是用于模拟静端组件的前导电杆，还是用于模拟动端组件的后导电杆，均可以设计成可调导电杆，其主要用于调整耐压断口间距，与灭弧室中的移动分合闸操作无关。

当然，也可以将可调导电杆和充气导电杆集成在一个导电杆上，例如集成在动导电杆或集成在静导电杆上，这样一来，会使得某一个导电杆结构较为复杂，不容易加工制作。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，后导电杆后端固定调节板，并通过调节板与调节螺栓配合实现前后位置调整。本实施例中，后导电杆上可一体设置调节凸缘，调节凸缘上设有螺栓穿孔，调节螺栓可贯穿该螺栓穿孔设置，当然，考虑到电场影响，可在调节螺栓和调节凸缘之前设置绝缘结构。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，后导电杆后端固定连接调节板作为连接件。在本实施例中，连接件也可采用框架结构，主要其能够实现调节螺栓和后导电杆之间的可调固定装配即可。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中利用调节螺栓和挡止螺母相配合形成的螺纹调节结构调整后导电杆的位置。在本实施例中，在固定座上固定电动推杆，电动推杆的输出端与调节板固定装配，利用电动推杆驱动调整后导电杆的前后位置，调整断口间距。

当然，在其他实施例中，也可采用液压驱动机构来调整可调导电杆的前后位置。

本发明所提供的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，前后导电杆均为一体式结构，方便进行加工制作，以形成等效电场。在本实施例中，前后导电杆也可分别设计成分体结构，只要其形成的等效电场满足模拟设计要求即可。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，断路器灭弧室模型为缩比模型，其包括：

绝缘套管（3），沿前后方向延伸，用于模拟灭弧室壳体；

前端盖（13）和后端盖，对应固设在绝缘套管（3）两端，用于模拟灭弧室的两端封盖；

前导电杆（4），密封穿装在前端盖（13）上，前导电杆（4）具有延伸入绝缘套管（3）中的静杆段（42），静杆段（42）的后端呈筒体结构（43），筒体结构（43）中心设有中心凸柱（44），中心凸柱（44）与筒体结构（43）间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件；

后导电杆（6），密封穿装在后端盖上，后导电杆（6）具有延伸入绝缘套管（3）中的动杆段（61），动杆段（61）的前端固设有喷口（5），用于模拟灭弧室动端组件；

所述静杆段（42）后端和喷口（5）前端间隔布置，用于模拟灭弧室静端组件和动端组件所形成的断口；

前导电杆（4）和后导电杆（6）中的至少一个为前后位置可调的可调导电杆，以通过调整可调导电杆的位置，调整前导电杆（4）和后导电杆（6）的耐压间距；

前导电杆（4）和后导电杆（6）中的至少一个上设有充气气路（45），充气气路（45）用于连接外接管路，以对绝缘套管（3）内部进行充气、排气操作。

2.根据权利要求1所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述可调导电杆通过螺纹调节结构沿前后方向位置可调的固定装配在相应端盖上。

3.根据权利要求2所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述螺纹调节结构包括调节螺栓（9），调节螺栓（9）沿前后方向延伸，所述调节螺栓（9）固设在安装有所述的可调导电杆的相应端盖上，可调导电杆自身设有螺栓穿孔或者固定装配有连接件，连接件上设有螺栓穿孔，使调节螺栓（9）绝缘地穿过所述螺栓穿孔，在调节螺栓（9）上旋装挡止螺母（11），用于与可调导电杆挡止配合以调整可调导电杆前后位置。

4.根据权利要求3所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述可调导电杆具有延伸出绝缘套管（3）的固定伸出端（62），固定伸出端（62）固设有所述的连接件，该连接件为调节板（10），调节板（10）上沿周向间隔均布有至少两个所述的螺栓穿孔，以与至少两个所述的调节螺栓（9）穿装配合，所述挡止螺母（11）与调节板（10）顶压配合。

5.根据权利要求4所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述调节板（10）和可调导电杆的固定伸出端（62）通过紧固螺栓可拆固定装配。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述前导电杆（4）和后导电杆（6）中的其中一个为所述的可调导电杆，另一个为充气导电杆，充气导电杆上设有所述的充气气路（45），充气导电杆具有延伸出绝缘套管（3）的充气伸出端（41），充气气路（45）的外接口设置在充气伸出端（41）。

7.根据权利要求6所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述充气伸出端（41）可拆地固定连接有充气接头（1），充气接头（1）与所述充气气路（45）连通，用于连接所述的外接管路。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述前导电杆（4）和后导电杆（6）均为实心杆体。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的用于交直流耐压试验的断路器灭弧室模型，其特征在于，所述前导电杆（4）和后导电杆（6）均为一体式结构。