CN113567849A - 一种模拟gis内部不同放电故障的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置及方法,涉及高压开关技术领域。本装置罐体侧壁设置有视窗、光谱通道、进出气口,视窗、光谱通道以及进出气口均匀分布于在电极水平处的罐体侧壁四周,罐体的上下端盖板圆心处开设圆孔,高压导杆1一端依次穿过上端盖板圆孔、绝缘柱、均压罩并连接试验电源,另一端依次连接金属过渡件1、电极和触头、金属过渡件2以及高压导杆2,高压导杆2穿过下端盖板圆孔接地,底座边缘均匀分布4根垂直于底座的调距螺杆,调距螺杆一端与底座焊接固定连接,通过定位盘对应螺孔连接,底座中心留有圆孔供波纹管穿过,绝缘拉杆一端通过螺丝安装在固定盘中心的圆孔,另一端与高压导杆2连接。
Description
技术领域
本发明涉及高压开关技术领域,尤其涉及一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置及方法。
背景技术
针对GIS(气体绝缘封闭组合电器)的占地面积小,运行可靠,检修时间长等优点,使GIS越来越多的应用起来。但是GIS在制造、运输、安装过程中,由于生成工艺、机械振动、安装疏忽及检修不严等,不可避免地造成GIS内部出现不同程度的绝缘缺陷,最终导致GIS内部出现不同的放电故障。目前,GIS故障诊断与检测的常用方法为气体检测法,基于GIS实体非常昂贵,想要通过大量试验探究不同放电故障与分解产物的关系不太现实,所以设计一些简单罐体模拟GIS内各种放电故障进行分析很有必要。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置及方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下的技术方案:
一方面,一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置,包括高压导杆1、高压导杆2、均压罩、绝缘柱、金属过渡件1、金属过渡件2、电极、触头、视窗、光谱通道、进出气口、波纹管、底座、调距螺杆、定位盘、绝缘拉杆以及罐体;
所述罐体的上端盖板圆心处开设带有内螺纹的圆孔,所述高压导杆1穿过上端盖板圆孔并固定安装,罐体上端盖板安装所述绝缘柱和均压罩,高压导杆穿1过所述绝缘柱、均压罩一端并连接试验电源,另一端连接并固定两端均带有内螺纹的金属过渡件1,金属过渡件1一端固定安装于高压导杆,另一端用于安装所述电极和触头一端,电极和触头的另一端连接金属过渡件2一端;罐体下端盖板开设的圆孔不带有内螺纹,所述高压导杆2穿过下端盖板圆孔,高压导杆2一端穿过波纹管接地,另一端连接并固定安装金属过渡件2另一端,下端盖板圆孔处采用波纹管密封;底座边缘均匀分布4根垂直于底座的调距螺杆,调距螺杆一端与底座焊接固定连接,另一端有螺纹,通过定位盘对应螺孔连接,底座中心留有圆孔供波纹管穿过,采用波纹管密封,下端盖板与底座与波纹管均为活动连接,定位盘中心留有圆孔;绝缘拉杆一端通过螺丝安装在固定盘中心的圆孔,另一端与高压导杆2连接;
所述罐体侧壁设置有视窗、光谱通道、进出气口,视窗、光谱通道以及进出气口均匀分布于在电极水平处的罐体侧壁四周,其中视窗有两个,分别与光谱通道以及进出气口相对设置;
另一方面,一种模拟GIS内部不同放电故障的检测方法,基于前述一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置实现,具体包括以下步骤:
步骤1:根据检测对象的不同,使用不同的检测设备构建不同检测环境;
其中检测对象包括电弧放电试验、火花放电试验、局部放电试验;检测设备包括电容分压器,高速摄像机,光谱仪、局放仪;
当检测对象为电弧放电试验时,在金属过渡件上安装配套触头,并且用配备的空气压缩机、气缸和电磁阀组成的气动回路作为操作机构来控制触头的分断从而产生电弧。
当检测对象为火花放电和局部放电试验时,在金属过渡件上安装好电极,试验前通过调距螺杆调节需要的电极间距,使用固定盘卡在调距螺杆的螺纹内来保证所需的电极间距固定,在罐体上端盖板安装绝缘柱和均压罩,防止火花放电和局部放电试验过程中高压导杆与上端盖板击穿。
所述局放仪用于局部放电试验中,使用耦合电容与电极并联,耦合电容的输入信号通过电缆线传递给局放仪,局放仪连接计算机进行数据处理和分析,检测局放量,检测局部放电的起始电压;通过所检测的局放量和气体检测结果来探究局部放电与气体分解产物种类以及含量变化关系。通过所检测到的局部放电起始电压来探究不同绝缘气体、不同充气压强、不同电极间距情况下的局部放电起始电压曲线。
所述电容分压器并联在罐体两端,同时连接交直流数字电压表来检测罐体两端施加电压,用于火花放电试验中,搭建试验回路,并且记录火花放电的起始电压;
所述高速摄像机通过视窗调节相机的摄像头与电极在同一水平位置、对焦,用于电弧分断试验中,实现在触头分断产生电弧时拍摄电弧形态;
所述光谱仪的采光探头安装在与电极同一水平位置的光谱通道口,用于火花放电和电弧放电试验中,通过采集火花、电弧的光谱然后计算它们的温度;
步骤2:使用气相色谱仪进行试验后的气体分解产物检测。通过对试验后的气体进行定性定量分析检测,探究不同放电故障类型下分解产物种类和含量变化关系,找出每种放电故障下的特征分解产物,对GIS内部进行故障识别和诊断。
本发明所产生的有益效果在于:
本发明提出一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置及方法,具有以下有益效果:
1、本发明可以实现不同放电故障模拟,并且针对不同放电故障可以施加不同的采集设备去研究故障的特性。
2、采气通道内安装铜管可直接采集实验时电极附近的反应气体,解决了痕量气体检测不到的问题。
3、在进行一组实验可同时进行气体检测、光谱分析,两者互不打扰,减少许多中途调节设备的情况,节省了时间,提高了效率。
附图说明
图1为检测装置整体结构图;
其中,1-高压导杆1,2-均压罩,3-绝缘柱,4-罐体上盖板,5-视窗,6-进出气口,7-光普通道,8-罐体下盖板,9-底座,10-调距离螺杆,11-波纹管,12-定位盘;
图2为检测装置整体俯视图;
图3为检测装置整体正视图;
图4为检测装置外壁和透视图;
其中,13-高压导杆2,14-金属过渡件1,15-电极,16-金属过渡件2;
图5气相色谱仪对试验后的气体分解产物检测结果曲线图;
其中图(a)-PDD1通道谱图,图(b)-PDD2通道谱图;
图6光谱仪采集结果曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
一方面,一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置,如图1所示,包括高压导杆1(1)、高压导杆2、均压罩(2)、绝缘柱(3)、金属过渡件1(14)、金属过渡件2(16)、电极(15)、触头、视窗(5)、光谱通道(7)、进出气口(6)、波纹管(11)、底座(9)、调距螺杆(10)、定位盘(12)、绝缘拉杆以及罐体,其俯视图和正视图如图2、图3所示。
所述罐体如图4所示,其上端盖板圆心处开设带有内螺纹的圆孔,所述高压导杆1(1)穿过上端盖板圆孔并固定安装,罐体上端盖板安装所述绝缘柱和均压罩,高压导杆穿1(1)过所述绝缘柱、均压罩一端并连接试验电源,另一端连接并固定两端均带有内螺纹的金属过渡件1(14),金属过渡件1(14)一端固定安装于高压导杆,另一端用于安装所述电极和触头一端,电极和触头的另一端连接金属过渡件2(16)一端;罐体下端盖板开设的圆孔不带有内螺纹,所述高压导杆2(13)穿过下端盖板圆孔,穿过下端盖板的高压导杆2(13)上下自由移动,高压导杆2(13)一端穿过波纹管接地,另一端连接并固定安装金属过渡件2(16)另一端,从而达到试验过程中电极和触头间距可以自由调节的目的,下端盖板圆孔处采用波纹管(11)密封;底座(9)边缘均匀分布4根垂直于底座的调距螺杆(10),调距螺杆(10)一端与底座(9)焊接固定连接,另一端有螺纹,通过定位盘(12)对应螺孔连接,底座(9)中心留有圆孔供波纹管(11)穿过,采用波纹管(11)密封,下端盖板与底座(9)与波纹管(11)均为活动连接,定位盘(12)采用不锈钢加工而成厚度为5mm,定位盘(12)中心留有圆孔;绝缘拉杆一端通过螺丝安装在固定盘中心的圆孔,另一端与高压导杆2(13)连接,实现电极间距的调节。
所述罐体侧壁设置有视窗(5)、光谱通道(7)、进出气口(6),视窗、光谱通道以及进出气口(6)均匀分布于在电极水平处的罐体侧壁四周,其中视窗有两个,分别与光谱通道(7)以及进出气口(6)相对设置;
本实施例所设计的试验罐体创新之处在于它具有多个功能:可以通过视窗用高速摄像机拍摄电弧形态;可以通过采光口用光谱仪采集电弧和火花放电的能量;可以通过进出气口连接气相色谱仪检测试验后气体分解产物。
另一方面,一种模拟GIS内部不同放电故障的检测方法,基于前述一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置实现,具体包括以下步骤:
步骤1:根据检测对象的不同,使用不同的检测设备构建不同检测环境;
其中检测对象包括电弧放电试验、火花放电试验、局部放电试验;检测设备包括电容分压器,高速摄像机,光谱仪、局放仪;
当检测对象为电弧放电试验时,在金属过渡件上安装配套触头,并且用配备的空气压缩机、气缸和电磁阀组成的气动回路作为操作机构来控制触头的分断从而产生电弧。
当检测对象为火花放电和局部放电试验时,在金属过渡件上安装好电极,试验前通过调距螺杆调节需要的电极间距,使用固定盘卡在调距螺杆的螺纹内来保证所需的电极间距固定,在罐体上端盖板安装绝缘柱和均压罩,防止火花放电和局部放电试验过程中高压导杆与上端盖板击穿。
所述局放仪用于局部放电试验中,使用耦合电容与电极并联,耦合电容的输入信号通过电缆线传递给局放仪,局放仪连接计算机进行数据处理和分析,检测局放量,检测局部放电的起始电压;通过所检测的局放量和气体检测结果来探究局部放电与气体分解产物种类以及含量变化关系。通过所检测到的局部放电起始电压来探究不同绝缘气体、不同充气压强、不同电极间距情况下的局部放电起始电压曲线。
所述电容分压器并联在罐体两端,同时连接交直流数字电压表来检测罐体两端施加电压,用于火花放电试验中,搭建试验回路,并且记录火花放电的起始电压;
所述高速摄像机通过视窗调节相机的摄像头与电极在同一水平位置、对焦,用于电弧分断试验中,实现在触头分断产生电弧时拍摄电弧形态;
所述光谱仪的采光探头安装在与电极同一水平位置的光谱通道口,用于火花放电和电弧放电试验中,通过采集火花、电弧的光谱然后计算它们的温度;
步骤2:使用气相色谱仪进行试验后的气体分解产物检测。通过对试验后的气体进行定性定量分析检测,探究不同放电故障类型下分解产物种类和含量变化关系,找出每种放电故障下的特征分解产物,对GIS内部进行故障识别和诊断。
图5是气相色谱仪对实验后气体分解产物的检测结果图,横坐标为出峰时间,纵坐标为信号强度,根据出峰时间对物质定性,根据出峰的信号强度确定浓度物质的浓度,从结果显示SF6/N2混合气体在放电分解后主要检测到的组分有CH4、NF3、CO2、N2O、C2F6、SO2F2、SOF2、SO2。
图6中反映了铜在三处跃迁波长为510.5nm、515.3nm、521.8nm的辐照强度,通过双谱线法可以计算出气体的电子温度,即电弧温度以及火花温度。
式中,跃迁几率A、激发电位E、统计权重g参量均可在美国国家标准与技术研究院(简称NIST)下的原子数据库中查出。并根据光谱仪测量到的同种原子不同激发能下的发射光的波长λ和发射光强度I就可计算得到不同条件下,实验气体的电子温度。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部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发明权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置,其特征在于,包括包括高压导杆1、高压导杆2、均压罩、绝缘柱、金属过渡件1、金属过渡件2、电极、触头、视窗、光谱通道、进出气口、波纹管、底座、调距螺杆、定位盘、绝缘拉杆以及罐体;
所述罐体的上端盖板以及下端盖板的圆心处开设圆孔,所述高压导杆1穿过上端盖板圆孔并固定安装,罐体上端盖板安装所述绝缘柱和均压罩,高压导杆穿1过所述绝缘柱、均压罩一端并连接试验电源,另一端连接并固定两端均带有内螺纹的金属过渡件1,金属过渡件1一端固定安装于高压导杆,另一端用于安装所述电极和触头一端,电极和触头的另一端连接金属过渡件2一端;所述高压导杆2穿过下端盖板圆孔,高压导杆2一端穿过波纹管接地,另一端连接并固定安装金属过渡件2另一端,下端盖板圆孔处采用波纹管密封;底座边缘均匀分布4根垂直于底座的调距螺杆,调距螺杆一端与底座焊接固定连接,另一端有螺纹,通过定位盘对应螺孔连接,底座中心留有圆孔供波纹管穿过,采用波纹管密封,下端盖板与底座与波纹管均为活动连接,定位盘中心留有圆孔;绝缘拉杆一端通过螺丝安装在固定盘中心的圆孔,另一端与高压导杆2连接;
所述罐体侧壁设置有视窗、光谱通道、进出气口,视窗、光谱通道以及进出气口均匀分布于在电极水平处的罐体侧壁四周,其中视窗有两个,分别与光谱通道以及进出气口相对设置。
2.根据权利要求1所述的一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置,其特征在于,所述罐体的上端盖板圆心处的圆孔带有内螺纹,罐体的下端盖板圆心处的圆孔不带有内螺纹。
3.一种模拟GIS内部不同放电故障的检测方法,通过权利要求1所述的一种模拟GIS内部不同放电故障的检测装置实现,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:根据检测对象的不同,使用不同的检测设备构建不同检测环境;
其中检测对象包括电弧放电试验、火花放电试验、局部放电试验;检测设备包括电容分压器,高速摄像机,光谱仪、局放仪;
当检测对象为电弧放电试验时,在金属过渡件上安装配套触头,并且用配备的空气压缩机、气缸和电磁阀组成的气动回路作为操作机构来控制触头的分断从而产生电弧;
当检测对象为火花放电和局部放电试验时,在金属过渡件上安装好电极,试验前通过调距螺杆调节需要的电极间距,使用固定盘卡在调距螺杆的螺纹内来保证所需的电极间距固定,在罐体上端盖板安装绝缘柱和均压罩,防止火花放电和局部放电试验过程中高压导杆与上端盖板击穿;
步骤2:使用气相色谱仪进行试验后的气体分解产物检测;通过对试验后的气体进行定性定量分析检测,探究不同放电故障类型下分解产物种类和含量变化关系,找出每种放电故障下的特征分解产物,对GIS内部进行故障识别和诊断。
4.根据权利要求3所述的一种模拟GIS内部不同放电故障的检测方法,其特征在于,所述局放仪用于局部放电试验中,使用耦合电容与电极并联,耦合电容的输入信号通过电缆线传递给局放仪,局放仪连接计算机进行数据处理和分析,检测局放量,检测局部放电的起始电压;通过所检测的局放量和气体检测结果来探究局部放电与气体分解产物种类以及含量变化关系;通过所检测到的局部放电起始电压来探究不同绝缘气体、不同充气压强、不同电极间距情况下的局部放电起始电压曲线;
所述电容分压器并联在罐体两端,同时连接交直流数字电压表来检测罐体两端施加电压,用于火花放电试验中,搭建试验回路,并且记录火花放电的起始电压;
所述高速摄像机通过视窗调节相机的摄像头与电极在同一水平位置、对焦,用于电弧分断试验中,实现在触头分断产生电弧时拍摄电弧形态;
所述光谱仪的采光探头安装在与电极同一水平位置的光谱通道口,用于火花放电和电弧放电试验中,通过采集火花、电弧的光谱然后计算它们的温度。
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CN202110849907.5A CN113567849A (zh) | 2021-07-27 | 2021-07-27 | 一种模拟gis内部不同放电故障的检测装置及方法 |
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CN114822185A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-29 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 一种技能培训用高压断路器模拟装置 |
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