CN113466602A - 一种电弧实验测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电弧实验测量方法及系统，利用圆柱形腔体的放气阀和放油阀，可以获取电弧放电之后的产物，通过加速度传感器可以测得腔体内的振动；通过温度传感器可以测量电弧附近的温度，通过压力传感器可以获得腔体压力数值，通过电压传感器可以测量电极两端电压，通过电流传感器可以测量流经电极的电流。本发明可以准确测量电弧放电的产物及圆柱形腔体内各项数据变化。

Description

一种电弧实验测试方法及系统

技术领域

本发明涉及电弧测量技术领域，特别是涉及一种电弧实验测试方法及系统。

背景技术

在电力系统中存在着多种内部装有绝缘油的电气设备，例如油浸式变压器、油纸绝缘套管、多油断路器等。利用绝缘油的良好电气特性完成设备绝缘需要，但是随着设备长时间运行，电气设备难免会发生故障，严重时将发生电弧放电。充油密闭空间内产生电弧放电会导致大量气体的产生，导致设备压力急速上升，可能发生爆裂、爆炸等危险事故。为防止这种事故的发生，为改进电气设备结构提供依据，对充油密闭空间内电弧放电导致的产物和压力变化研究是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电弧实验测试方法及系统，可以准确确定充油密闭空间内电弧放电导致的产物及充油密闭空间的压力变化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电极实验测量方法，所述方法包括：

关闭圆柱形腔体的取气阀和放油阀，利用油枕向所述圆柱形腔体内注绝缘油，直至所述油枕中储存着绝缘油；

旋转类千分尺，使类千分尺测微螺杆向外伸出，直至上电极和下电极相互接触，读取所述类千分尺第一示数；旋转所述类千分尺使所述类千分尺测微螺杆向内回缩，使所述上电极和所述下电极分开到固定距离，读取所述类千分尺第二示数；

断开电弧电源开关，利用导线将电源与所述圆柱形腔体顶盖上绝缘柱柱头相连之后，再将将电流传感器、电压传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器与光纤数据采集系统相连；

断开电热管电源开关，将电热管连接至所述电热管电源，打开所述电热管电源，等所述温度传感器示数达到电气设备正常工作油温时，关闭所述电热管电源开关；

打开电弧电源开关，旋转所述类千分尺，使所述类千分尺测微螺杆向外伸出，当所述上电极和所述下电极周围出现气泡且未放电时，启动所述光纤数据采集系统，分别获得所述电流传感器、所述电压传感器、所述加速度传感器、所述温度传感器和所述压力传感器的数据；

当所述上电极和所述下电极之间出现电弧放电现象时，停止旋转所述类千分尺，读取所述类千分尺第三示数；等待一定时间后，切断所述电弧电源开关，待电弧熄灭，旋转所述类千分尺，使所述类千分尺测微螺杆向内回缩，观察类千分尺的第四示数，直至所述第四示数等于所述第二示数；

打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油，再通过专用的气相色谱仪对绝缘油中产物进行分析。

可选的，在打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油后，利用未使用的绝缘油完全冲洗所述圆柱形腔体。

一种可利用电弧实验测量方法的系统，该系统包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器、加速度传感器和光纤数据采集系统；

所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述压力传感器和所述加速度传感器均与所述光纤数据采集系统连接；

所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述压力传感器和所述加速度传感器分别用于采集上电极和下电极周围出现气泡且未放电时相应的温度数据、电压数据、电流数据、压力数据和加速度数据。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明利用电弧组件模拟电弧放电后，利用圆柱形腔体的放气阀和放油阀，可以获取电弧放电之后的产物，通过加速度传感器可以测得腔体内的振动；通过温度传感器可以测量电弧附近的温度，通过压力传感器可以获得腔体压力数值，通过电压传感器可以测量电极两端电压，通过电流传感器可以测量流经电极的电流。本发明可以准确测量电弧放电的产物及圆柱形腔体内各项数据变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电弧实验测量方法流程图。

图2为本发明提供的电弧实验测量系统示意图。

图3为本发明的电弧实验装置的整体结构示意图。

图4是本发明的电弧实验装置的顶端组件结构示意图。

图5是本发明的电弧实验装置的腔体内部结构示意图。

图6是本发明的电弧实验装置的底部组件结构示意图。

符号说明：

1-安全阀，2-第一进油口，3-第一取气阀，4-油枕，5-油枕阀门，6-第二取气阀，7-第二进油口，8-类千分尺，9-类千分尺底座，10-压力变送器，11-绝缘柱，12-绝缘柱底座，13-航空插头，14-圆柱形腔体顶盖，15-观察窗，16-圆柱形腔体，17-类干分尺测微螺杆，18-弹簧，181-导杆，182-导杆底座，19-导轨，20-上电极底座，21-上电极，22-下电极，23-下电极底座，24-导油管，25-温度传感器，26-加速度传感器，27-加热管，28-圆柱形腔体底座，29-加热管电极，30-下观察窗，31-第一输油管，32-第二输油管，33-第一放油阀，34-第二放油阀，35-底座，101-温度传感器，102-电压传感器，103-电流传感器，104-压力传感器，105-加速度传感器，106-光纤数据采集系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电弧实验测量方法及系统，可以准确测量充油密闭空间内电弧放电导致的产物及充油密闭空间的压力变化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1示出了一种电极实验测量方法的流程图，所述方法包括步骤S1-S8。

S1：关闭圆柱形腔体的取气阀和放油阀，利用油枕向所述圆柱形腔体内注绝缘油，直至所述油枕中储存着绝缘油。油枕中也储存着绝缘油，即圆柱形腔体已注满，即可关闭油枕上的阀门。

S2：旋转类千分尺，使类千分尺测微螺杆向外伸出，直至上电极和下电极相互接触，读取所述类千分尺第一示数；旋转所述类千分尺使所述类干分尺测微螺杆向内回缩，使所述上电极和所述下电极分开到固定距离，读取所述类千分尺第二示数。

S3：断开电弧电源开关，利用导线将电源与所述圆柱形腔体顶盖上绝缘柱柱头相连之后，再将将电流传感器、电压传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器与光纤数据采集系统相连。此处应检查各传感器是否处于正常工作状态。

S4：断开电热管电源开关，将电热管连接至所述电热管电源，打开所述电热管电源，等所述温度传感器示数达到电气设备正常工作油温时，关闭所述电热管电源开关。

S5：打开电弧电源开关，旋转所述类干分尺，使所述类千分尺测微螺杆向外伸出，当所述上电极和所述下电极周围出现气泡且未放电时，启动所述光纤数据采集系统，分别获得所述电流传感器、所述电压传感器、所述加速度传感器、所述温度传感器和所述压力传感器的数据。

S6：当所述上电极和所述下电极之间出现电弧放电现象时，停止旋转所述类千分尺，读取所述类干分尺第三示数；等待一定时间后，切断所述电弧电源开关，待电弧熄灭，旋转所述类干分尺，使所述类千分尺测微螺杆向内回缩，观察类干分尺的第四示数，直至所述第四示数等于所述第二示数。

S7：打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油，再通过专用的气相色谱仪对绝缘油中产物进行分析。

S8：在打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油后，利用未使用的绝缘油完全冲洗所述圆柱形腔体。以此类推，通过控制电弧产生后的等待时间进行电弧能量的控制，也可以通过旋转类干分尺控制电弧弧长，进而分析在不同电弧能量情况下绝缘油中产物和腔体内压力的情况。

本发明利用电弧组件模拟电弧放电后，利用圆柱形腔体的放气阀和放油阀，可以获取电弧放电之后的产物，通过加速度传感器可以测得腔体内的振动；通过温度传感器可以测量电弧附近的温度，通过压力传感器可以获得腔体压力数值，通过电压传感器可以测量电极两端电压，通过电流传感器可以测量流经电极的电流。本发明可以准确测量电弧放电的产物及圆柱形腔体内各项数据变化。

一种可利用电弧实验测量方法的系统，该系统示意图如图2所示，具体包括：温度传感器101、电压传感器102、电流传感器103、压力传感器104、加速度传感器105和光纤数据采集系统106。

所述温度传感器101、所述电压传感器102、所述电流传感器103、所述压力传感器104和所述加速度传感器105均与所述光纤数据采集系统106连接。

所述温度传感器101、所述电压传感器102、所述电流传感器103、所述压力传感器104和所述加速度传感器105分别用于采集上电极和下电极周围出现气泡且未放电时相应的温度数据、电压数据、电流数据、压力数据和加速度数据。

电弧实验测量系统可以准确测量圆柱形腔体内各项数据变化。

本发明提供的电弧实验测量方法可用于图3示出的电弧实验测量装置，图4-图6分别示出了电弧实验装置的顶端组件结构示意图、电弧实验装置的腔体内部结构示意图和电弧实验装置的底部组件结构示意图。

电弧实验装置包括：圆柱形腔体16、顶端组件、电弧组件、测量组件、底座35及底座组件。

圆柱形腔体16包括：圆柱形腔体顶盖14和圆柱形腔体底座28；圆柱形腔体底座28与底座35连接。圆柱形腔体16通过螺栓与圆柱形腔体顶盖14连接，圆柱形腔体16通过焊接方式与底座35连接。

顶端组件包括：油枕4、第二取气阀6、第二进油口7、压力变送器10、绝缘柱11和航空插头13；顶端组件通过螺栓设置在圆柱形腔体顶盖14上。压力变送器10用于测量圆柱形腔体16的内部压力。第二取气阀6用于对圆柱形腔体16内产生气体进行取样。航空插头13便于圆柱形腔体16内部传感器出线。绝缘柱11中设置铜芯，铜芯通过铜线与上电极21连接。电源通过绝缘柱11中的铜芯为上电极两端施加电压电流。绝缘柱底座12；绝缘柱11经由绝缘柱底座12设置在圆柱形腔体顶盖14上。

电弧组件：类千分尺8、弹簧18、圆形铁片、导杆181、导杆底座182、上电极21、上电极底座20、下电极22、下电极底座23、导轨19、导油管24和加热管27；弹簧18、圆形铁片、导杆181、导杆底座182、上电极21、上电极底座20、下电极22、下电极底座23和导轨19均设置在圆柱形腔体16内部；上电极21通过螺丝固定在上电极底座20上，上电极底座20能够与导轨19相对滑动，下电极22通过螺丝设置在下电极底座23上，下电极底座23固定在导轨19上，上电极21与下电极22相对；类千分尺8穿过圆柱形腔体16通过圆形铁片与弹簧18连接，弹簧18内设置导杆181，导杆181的一端与圆形铁片焊接连接，导杆181的另一端通过螺丝与导杆底座182连接；具体地，圆柱形腔体顶盖14上设置类千分尺底座9，类千分尺8插入类千分尺底座9的孔中；类干分尺8包括类干分尺测微螺杆17，类千分尺测微螺杆17与圆形铁片连接，导杆底座182通过螺丝与上电极底座20连接。导杆底座182底端开有一矩形槽，便于上电极21顶端通过铜线与圆柱形腔体顶盖14上的绝缘柱11铜芯相连。旋转类千分尺8使类千分尺测微螺杆17向外伸出，类干分尺测微螺杆17顶住圆形铁片，圆形铁片压紧弹簧18，导杆181向下移动，导致上电极底座20移动，进而导致上电极21向下移动。当旋转类千分尺8类千分尺测微螺杆17向内收缩时，被压紧的弹簧18给导杆181顶端的圆形铁片施加向上的力，圆形铁片向上移动。由于圆形贴片和导杆181焊接在一起，导杆181也将向上移动，带动上电极底座和上电极向上移动。导轨19的顶端与圆柱形腔体顶盖14连接。导油管24的一端设置在上电极21和下电极22之间；加热管27设置在圆柱形腔体16的底部，用以加热圆柱形腔体16内部绝缘油，模拟电气设备正常运行温度。

测量组件包括：温度传感器25和加速度传感器26；温度传感器25和加速度传感器26通过螺丝固定在导轨19上；

底座组件包括：加热管电极29、第一输油管31、第一放油阀33、第二输油管32和第二放油阀34；加热管电极29透过圆柱形腔体底座28与加热管27连接，第一输油管31和第二输油管32均透过圆柱形腔体底座28与导油管24的另一端连接；第一放油阀33设置在第一输油管31上，第二放油阀34设置在第二输油管32上。

油枕4具体包括：第一安全阀1、第一进油口2、第一取气阀3和油枕阀门5；第一进油口2设置在油枕4的上端。油枕阀门5设置在连接油枕4和圆柱形腔体16的管道上，打开油枕阀门5可用于向圆柱形腔体16内注油，关闭油枕阀门5防止气体进入油枕。第一安全阀1、第一进油口2和第一取气阀3均通过螺纹与油枕4连接。第一安全阀1防止油枕4内部压力过高。

圆柱形腔体16的侧面设置观察窗15，圆柱形腔体底座28上设置下观察窗30，均便于观察圆柱形腔体16内部的电弧反应情况。

本发明的电弧实验装置利用电弧组件中的类千分尺控制上下电极之间距离进而控制电弧的长度与能量，用以模拟不同能量下的电弧故障，利用电弧组件中的加热管升高油温，用以模拟油浸式电力设备正常工作情况下的油温，利用顶端组件中的第二取气阀和底端组件中的第一放油阀和第二放油阀，可以获取电弧放电之后的产物，并利用测量组件中的加速度传感器可以测得腔体内的振动；通过顶端组件中的压力变送器可以获得腔体压力数值。本发明通过电弧实验装置可以准确研究电弧放电引起的变化，为油纸绝缘结构的电力设备控制提供数据参考，也提高设备的安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种电极实验测量方法，其特征在于，所述方法包括：

关闭圆柱形腔体的取气阀和放油阀，利用油枕向所述圆柱形腔体内注绝缘油，直至所述油枕中储存着绝缘油；

旋转类千分尺，使类千分尺测微螺杆向外伸出，直至上电极和下电极相互接触，读取所述类千分尺第一示数；旋转所述类千分尺使所述类干分尺测微螺杆向内回缩，使所述上电极和所述下电极分开到固定距离，读取所述类千分尺第二示数；

断开电弧电源开关，利用导线将电源与所述圆柱形腔体顶盖上绝缘柱柱头相连之后，再将将电流传感器、电压传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器与光纤数据采集系统相连；

断开电热管电源开关，将电热管连接至所述电热管电源，打开所述电热管电源，等所述温度传感器示数达到电气设备正常工作油温时，关闭所述电热管电源开关；

打开电弧电源开关，旋转所述类千分尺，使所述类干分尺测微螺杆向外伸出，当所述上电极和所述下电极周围出现气泡且未放电时，启动所述光纤数据采集系统，分别获得所述电流传感器、所述电压传感器、所述加速度传感器、所述温度传感器和所述压力传感器的数据；

当所述上电极和所述下电极之间出现电弧放电现象时，停止旋转所述类千分尺，读取所述类千分尺第三示数；等待一定时间后，切断所述电弧电源开关，待电弧熄灭，旋转所述类千分尺，使所述类千分尺测微螺杆向内回缩，观察类千分尺的第四示数，直至所述第四示数等于所述第二示数；

打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油，再通过专用的气相色谱仪对绝缘油中产物进行分析。

2.根据权利要求1所述的电极实验测量方法，其特征在于，在打开放油阀，放出所述圆柱形腔体内所有绝缘油后，利用未使用的绝缘油完全冲洗所述圆柱形腔体。

3.一种可用于权利要求1-2任一项所述的电弧实验测量方法的电弧实验测量系统，其特征在于，所述系统包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器、加速度传感器和光纤数据采集系统；

所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述压力传感器和所述加速度传感器均与所述光纤数据采集系统连接；

所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述压力传感器和所述加速度传感器分别用于采集上电极和下电极周围出现气泡且未放电时相应的温度数据、电压数据、电流数据、压力数据和加速度数据。

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