CN113805013B - 气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置及方法，该装置包括：闪络实验模块用于提供一个放置高压闪络电极、低压闪络电极及绝缘试品的闪络平台底座；充放气模块用于为气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体和环保型绝缘气体；光照聚集加热模块用于发出可见光对高压闪络电极进行加热；环境工况监测模块用于对高压闪络电极的温度以及环境温湿度进行监测；高压输入及电流检测模块用于输出高电压作用于加热后的高压闪络电极上，使得闪络电极发生闪络现象，并对闪络电极电流进行检测。该装置可以准确探讨不同温度梯度，不同气体压强，不同占比环保型绝缘气体下的闪络试验，并且可研究不同环境对闪络电压的影响。

Description

气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置及方法

技术领域

本发明涉及电力设备电气绝缘与放电技术领域，特别涉及一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置及方法。

背景技术

相比于传统的架空输电线路，气体绝缘封闭式组合电器(GIS)和气体绝缘输电管道(GIL)等以其可靠性高，占地面积小，运行维护便捷，受外界干扰小等优点广泛应用于输电线路当中。气体绝缘高压电器GIS及气体绝缘输电管道等气体绝缘高压电力设备在运行中易产生高场强，进而会导致绝缘气体与环氧树脂绝缘材料或者三元乙丙橡胶材料交界面发生沿面闪络事故，是气体绝缘电力设备中较为常见的绝缘故障，时刻威胁着气体绝缘电力设备的运行安全。此外，在实际运行过程中，由于高压导体的载流子作用，使导杆出现一定的温升。而外壳处于环境温度下，导致运行中的高压导杆与外壳之间呈现温度梯度分布。，研究表明，温度梯度工况下气体绝缘电力设备更易发生闪络事故。

现阶段，有文章报道了长期的高温老化作用对环氧树脂绝缘性能的影响以及温度对气/固沿面闪络电压以及局部放电特性的影响。研究结果均表明温度对绝缘件的材料性能，表面形貌，闪络电压有一定的负面影响。具体表现为在高温影响下，气固材料的绝缘、击穿、闪络电压呈现明显的下降趋势。而在温度梯度工况下的闪络试验研究较少，主要原因在于温度为不利控制的变量。特别是对于带电运行下的高电压端的温度控制及其不易。

有学者设计了不同温度下的闪络实验方案，将高温陶瓷加热片放置于地电极底部实现了“地电极-高压电极”下的温度梯度工况闪络装置，而针对与实际较为接近的工况——高压侧(高温)-地电极侧(低温)工况开展较少。同时，该方案中温度传感器不能有效直接测量环氧支柱绝缘子的温度，检测精度较小。此外，有学着使用油浴加热法开展温度梯度试验，但是加热棒一般为金属材质，难免会受到电极处高电压的影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置，该装置可以准确探讨不同温度梯度，不同气体压强，不同占比环保型绝缘气体下的闪络试验，并且可研究不同环境对闪络电压的影响。

本发明的另一个目的在于提出一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置，包括：

闪络实验模块，用于提供一个放置高压闪络电极、低压闪络电极及绝缘试品的闪络平台底座；

充放气模块，用于为气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体和环保型绝缘气体；

光照聚集加热模块，用于发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

环境工况监测模块，用于对高压闪络电极的温度以及环境温湿度进行监测；

高压输入及电流监测模块，用于输出高电压，并作用于加热后的高压闪络电极上，使得闪络电极发生闪络现象，并对闪络电压和电流进行监测。

本发明实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置，通过对新型环保绝缘气体与缓冲气体精确控制混合比例；通过可调光源发射光照提供初始能量，并通过调节可见光的类型来改变初始发射热量；通过可调焦光学LED凸透镜聚集热量；通过对气体放电试验腔体布置高透光激光保护镜片进行传输热量；通过透过镜片的热量照射到高压闪络电极对高压侧进行加热；通过高压侧和低压侧闪络电极开展闪络试验；通过刚玉传感器对经过光照加热后的高压闪络电极温度进行监测，并经航空插头将温度信号传递到温湿度报送仪。同时借助红外热像仪对温度进行双重监测；通过普通温湿度传感器将气体放电试验腔体内的环境温度和湿度实时呈现在温湿度报送仪表；同时通过罗氏线圈将闪络击穿瞬间的电流实时显示在示波器中。

另外，根据本发明上述实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：红外热像仪，设置在高压闪络电极上，用于对高压侧和低压侧的温度进行实时监控，并验证通过刚玉传感器传入在温度报送仪上的温度的正确性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，闪络实验模块包括试验支架、闪络平台一体式底座、高压闪络电极、低压闪络电极、滑动槽，尼龙固定螺栓和刚玉传感器；

所述闪络平台一体式底座设置在所述试验支架上，所述闪络平台一体式底座上方设置高压闪络电极和低压闪络电极，通过所述滑动槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过所述尼龙固定螺栓进行固定；

所述刚玉传感器设置在高压闪络电极一端，用于对高压闪络电极的温度进行精确监测。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述充放气模块包括新型环保绝缘气体罐、缓冲气体罐、第一不锈钢球阀、第二不锈钢球阀、第一不锈钢针阀、第三不锈钢球阀、第二不锈钢针阀、第四不锈钢球阀、第五不锈钢球阀、四通阀门、三通阀门、旋片式真空泵、废气处理回收罐、进气口和出气口；

所述第一不锈钢球阀的第一接口与所述缓冲气体罐的出气口连接，第二接口与所述四通阀门的第一接口连接；所述第二不锈钢球阀的第一接口与所述新型环保绝缘气体罐的出气口连接，所第二接口与所述四通阀门的第四接口连接；所述第三不锈钢球阀的第一接口与所述通阀门的第三接口连接，第二接口与所述通阀门的第三接口连接；所述第四不锈钢球阀的第一接口与所述旋片式真空泵的第二接口连接，第二接口与所述三通阀门的第一接口连接；所述第五不锈钢球阀的第一接口与所述废气处理回收罐的第一接口连接，第二接口与所述旋片式真空泵的第一接口连接；所述第一不锈钢针阀的第一接口与所述四通阀门的第二接口连接，第二接口与所述进气口连接；所述第二不锈钢针阀的第一接口与所述三通阀门的第二接口连接，第二接口与所述出气口连接；

所述新型环保绝缘气体罐通过所述第二不锈钢球阀、所述四通阀门、所述第一不锈钢针阀及所述进气口为所述气体绝缘放电试验腔体提供新型环保绝缘气体；

所述缓冲气体罐通过所述第一不锈钢球阀、所述四通阀门、所述第一不锈钢针阀及所述进气口为所述气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体；

废气处理回收罐用于实验结束后，通过所述出气口、所述第二不锈钢针阀、所述三通阀门、所述第四不锈钢球阀、所述旋片式真空泵及所述第五不锈钢球阀收集所述气体绝缘放电试验腔体内的混合气体。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光照聚集加热模块包括可调光源、光源支架、可调焦光学LED凸透镜、凸透镜支架和高透光激光保护镜片；

所述光源支架为所述可调光源提供支撑，所述可调光源用于发出不同类型的可见光以改变初始发射热量；

所述凸透镜支架用于为所述可调焦光学LED凸透镜提供支撑，所述可调焦光学LED凸透镜用于对所述可调光源发出的可见光进行聚集，聚集后的可见光通过所述高透光激光保护镜片照射到高压闪络电极上进行加热。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述环境工况监测模块包括航空插头、数模转换模块、温度显示仪、温湿度传感器和温湿度报送仪；

所述航空插头的第一接口一端与刚玉传感器连接，另一端通过所述数模转换模块与所述温度显示仪连接，所述刚玉传感器监测所述闪络电极的温度后，通过所述温度显示仪进行显示；

所述航空插头的第二接口一端与所述温湿度传感器连接，另一端与所述温湿度报送仪连接，所述温湿度传感器监测环境温湿度后，通过所述温湿度报送仪进行显示。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述高压输入及电流监测模块包括直流高压发生器、高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子、高压探头、示波器、罗氏线圈；

所述高压探头的探头端与所述高压接线端子相连接，信号端与所述示波器的一个通道连接，其余一端接地；

罗氏线圈一端与所述闪络实验模块连接，另一端与所述示波器连接，用于将闪络击穿瞬间的电流实时显示在示波器中；

所述直流高压发生器通过高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子与闪络电极连接，用于为闪络电极提供高电压。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在低压闪络电极输出端串联进一个接地电阻，通过测试闪络瞬间接地电阻两端的电压获得测试闪络电流。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法，包括以下步骤：

将绝缘试品放置于气体绝缘放电试验腔体内的闪络试验平台上，通过固定槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过两个尼龙固定螺栓进行固定；

将缓冲气体充入所述气体绝缘放电试验腔体进行洗气后再抽真空，反复多次，将环保型绝缘气体充入所述气体绝缘放电试验腔体中，再将缓冲气体充入所述气体绝缘放电试验腔体，使环保型绝缘气体和缓冲气体充分混合均匀；

通过可见光源发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

利用直流高压发生器采用逐级、匀速升压的方式将高电压作用于加热后的高压闪络电极上，待发生闪络之后，记录直流高压发生器上的电压值以及示波器上的闪络电流值，并通过读取显示在温湿度报送仪上的示数，记录每次闪络试验时气体放电腔体内的温度和湿度；

通过调节可见光源的类型，对高压闪络电极进行不同程度的加热以开展不同温度梯度下的环保绝缘气体闪络试验，并读取刚玉传感器传送到温度显示仪的示数；

环保绝缘气体氛围下的闪络试验结束后，对绝缘试品的材料性能，电学性能进行测试，探究气体固体沿面闪络试验过后材料性能的变化规律。

本发明实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法，通过对新型环保绝缘气体与缓冲气体精确控制混合比例；通过可调光源发射可见光提供初始能量，并通过调节可见光的类型来改变初始发射热量；通过可调焦光学LED凸透镜聚集热量；通过对气体放电试验腔体布置高透光激光保护镜片进行传输热量；通过透过镜片的热量照射到高压闪络电极对高压侧进行加热；通过高压侧和低压侧闪络电极开展闪络试验；通过刚玉传感器对经过光照加热后的高压闪络电极温度进行监测，并经航空插头将温度信号传递到温湿度报送仪。同时借助红外热像仪对温度进行双重监测；通过普通温湿度传感器将气体放电试验腔体内的环境温度和湿度实时呈现在温湿度报送仪表；同时通过罗氏线圈将闪络击穿瞬间的电流实时显示在示波器中。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的闪络老化试验平台示意图；

图3为根据本发明一个实施例的充、放气模块示意图；

图4为根据本发明一个实施例的光照聚集加热模块示意图；

图5为根据本发明一个实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法流程图。

附图标记：1-气体绝缘放电试验腔体，2-直流高压发生器，3-高压端接线端子，4-高压导杆，5-聚甲醛绝缘子，6-闪络电极接线端子，7-闪络平台一体式底座，8-试验支架，9-闪络电极(高压电极)，10-闪络电极(地电极)，11-滑动槽，12-尼龙固定螺栓，13-绝缘试品，14-刚玉温度传感器，15-可调光源，16-光源支架，17-可调焦光学LED凸透镜，18-放大镜支架，19-高透光激光保护镜片，20-新型环保绝缘气体罐，21-缓冲气体罐，22-第一不锈钢球阀，23-第二不锈钢球阀，24-第一不锈钢针阀，25-第三不锈钢球阀，26-第二不锈钢针阀，27-第四不锈钢球阀，28-第五不锈钢球阀，29-四通阀门，30-三通阀门，31-旋片式真空泵，32-废气处理回收罐，33-气路进/出气口，34-航空插头，35-数模转换模块，36-温度显示仪，37-常规温湿度传感器，38-温湿度报送仪，39-罗氏线圈，40-高压探头，41-多通道示波器，42-电子数显气压表，43-红外热像仪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置及方法。

首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置。

图1为根据本发明一个实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置结构示意图。

如图1所示，该气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置包括：

闪络实验模块，用于提供一个放置高压闪络电极、低压闪络电极及绝缘试品的闪络平台底座；

充放气模块，用于为气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体和环保型绝缘气体；

光照聚集加热模块，用于发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

环境工况监测模块，用于对高压闪络电极的温度以及环境温湿度进行监测；

高压输入及电流监测模块，用于输出高电压，并作用于加热后的高压闪络电极上，使得闪络电极发生闪络现象，并对闪络电压和电流进行监测。

进一步地，在本发明的实施例中，如图2所示，闪络实验模块包括试验支架、闪络平台一体式底座、高压闪络电极、低压闪络电极、滑动槽，尼龙固定螺栓和刚玉传感器；

闪络平台一体式底座设置在试验支架上，闪络平台一体式底座上方设置高压闪络电极和低压闪络电极，通过滑动槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过尼龙固定螺栓进行固定；

刚玉传感器设置在高压闪络电极一端，用于对高压闪络电极的温度进行监测。

可以理解的是，闪络试验模块中的闪络电极9和10不限于“指间电极”，也可以调换为针-板电极，板-板电极和棒-板电极等结构形式。

闪络试验用的绝缘试品可以为气体绝缘输电管道中绝缘子用主绝缘材料环氧树脂，亦可以为密封材料三元乙丙橡胶材料，以及聚四氟乙烯PTFE材料。

具体地，气体绝缘放电试验腔体可以为两种，其一为上盖、下盖和腔体为焊接起来的不锈钢密封罐，留有观察窗透光，观察窗所用为高透光激光保护镜片。其二为上下盖为不锈钢材料的法兰，侧壁为有机玻璃或石英玻璃做成的套筒，三者用硅胶圈和螺栓来进行密封。对于上下盖和腔体侧壁为不锈钢材质的气体放电腔体，内侧均做打磨喷砂处理。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，充放气模块包括新型环保绝缘气体罐、缓冲气体罐、第一不锈钢球阀、第二不锈钢球阀、第一不锈钢针阀、第三不锈钢球阀、第二不锈钢针阀、第四不锈钢球阀、第五不锈钢球阀、四通阀门、三通阀门、旋片式真空泵、废气处理回收罐、进气口和出气口；

第一不锈钢球阀的第一接口与缓冲气体罐的出气口连接，第二接口与四通阀门的第一接口连接；第二不锈钢球阀的第一接口与新型环保绝缘气体罐的出气口连接，所第二接口与四通阀门的第四接口连接；第三不锈钢球阀的第一接口与通阀门的第三接口连接，第二接口与通阀门的第三接口连接；第四不锈钢球阀的第一接口与旋片式真空泵的第二接口连接，第二接口与三通阀门的第一接口连接；第五不锈钢球阀的第一接口与废气处理回收罐的第一接口连接，第二接口与旋片式真空泵的第一接口连接；第一不锈钢针阀的第一接口与四通阀门的第二接口连接，第二接口与进气口连接；第二不锈钢针阀的第一接口与三通阀门的第二接口连接，第二接口与出气口连接；

新型环保绝缘气体罐通过第二不锈钢球阀、四通阀门、第一不锈钢针阀及进气口为气体绝缘放电试验腔体提供新型环保绝缘气体；

缓冲气体罐通过第一不锈钢球阀、四通阀门、第一不锈钢针阀及进气口为气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体；

废气处理回收罐用于实验结束后，通过出气口、第二不锈钢针阀、三通阀门、第四不锈钢球阀、旋片式真空泵及第五不锈钢球阀收集气体绝缘放电试验腔体内的混合气体。

需要说明的是，四通阀门的左、右、上、下接口分别为第一接口，第二接口，第三接口，第四接口。三通阀门的左、右、下接口为第一接口，第二接口，第三接口。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，光照聚集加热模块包括可调光源、光源支架、可调焦光学LED凸透镜、凸透镜支架和高透光激光保护镜片；

光源支架为可调光源提供支撑，可调光源用于发出不同类型的可见光以改变初始发射热量；

凸透镜支架用于为可调焦光学LED凸透镜提供支撑，可调焦光学LED凸透镜用于对可调光源发出的可见光进行聚集，聚集后的可见光通过高透光激光保护镜片照射到高压闪络电极上进行加热。

光照聚集加热模块中15为高功率可见光源，可调节光源种类(红橙黄绿青蓝紫)以改变光源发射出的能量。可见光源经过可调焦光学LED凸透镜透过高透光激光保护镜片17将热量进行聚焦，汇聚一起并射进气体绝缘放电腔体中的高压闪络电极处，以实现高压电极上的高温处理。这样，高压电极与地电极形成温度梯度差，模拟气体绝缘管道输电实际运行中的温度梯度工况。其中可调光源通过设置光源输入端的可见光的类型，改变光源照射的能量，从而改变闪络电极的温度。此外，光线透过镜片还可以照射到地电极闪络端，以形成高压侧-地电极侧的“低温-高温”模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，环境工况监测模块包括航空插头、数模转换模块、温度显示仪、温湿度传感器和温湿度报送仪；

航空插头的第一接口一端与刚玉传感器连接，另一端通过数模转换模块与温度显示仪连接，刚玉传感器监测闪络电极的温度后，通过温度显示仪进行显示；

航空插头的第二接口一端与温湿度传感器连接，另一端与温湿度报送仪连接，温湿度传感器监测环境温湿度后，通过温湿度报送仪进行显示。

可以理解的是，高压闪络电极处的温度经温度传感器14经航空插头的第一接口和数/模转换模块与温度显示仪相连，该温度传感器为耐高电压，高电场强度的人造刚玉温度传感器；普通温湿度传感器经航空插头的第二接口与温湿度报送仪相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，高压输入及电流监测模块包括直流高压发生器、高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子、高压探头、示波器、罗氏线圈；

高压探头的探头端与高压接线端子相连接，信号端与示波器的一个通道连接，其余一端接地；

罗氏线圈一端与闪络实验模块连接，另一端与示波器连接，用于将闪络击穿瞬间的电流实时显示在示波器中；

直流高压发生器通过高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子与闪络电极连接，用于为闪络电极提供高电压。

具体地，高压输入及电流监测模块中，高压输入端可以为高压直流发生器或者交流高压电源，具体根据试验需求而定。高压探头40探头端与高压接线端子相连接，信号端接示波器的通道1，将电压信号实时传递给电流检测模块可以为经过罗氏线圈穿过接地线，将其电流输出端与示波器的通道2相连接，以便将闪络瞬间的电流信号呈现于示波器中。同时，闪络瞬间电流监测方式可以更换为将闪络地电极输出端串联进一个接地电阻，通过万用表或电压表测试闪络瞬间接地电阻两端的电压来获得测试闪络电流。

进一步地，该温度梯度下的闪络试验系统中的非电加热模块不仅适用于模拟气体绝缘输电管道中试验，还可适用于高压输电电缆中的温度梯度试验等。可针对高压电缆用主绝缘材料的交联聚乙烯(XLPE)或电缆附件用主绝缘材料(硅橡胶)在不同温度梯度下的电树枝老化或放电等试验。

下面通过一个详细的实验方法的介绍本发明的装置。

S1，将预先准备的圆片状薄片试品13放入闪络试验平台，并通过调节两个闪络电极固定槽11的距离来调整预期的电极间距离，并旋转两个尼龙固定螺栓12来固定闪络电极。

S2，首先将充放气模块中的缓冲气体21以及第一不锈钢球阀22接口打开，将缓冲气体充入气体绝缘放电试验腔体进行洗气，之后再抽真空，反复清洗多次，以便将罐体中的杂质和水分充分洗去，排除试验中无关变量的干扰。将第二不锈钢球阀23和第一不锈钢针阀24打开，通过四通阀门29将环保型绝缘气体充入气体绝缘放电试验腔体中。随后将第一不锈钢球阀22打开，将缓冲气体充入气体放电试验腔体。通过观察气压表42控制绝缘气体和缓冲气体的比例。静置12小时，使绝缘气体和缓冲气体充分混合。

S3，双组分气体混合均匀后，打开可见光源15，使其经过可调焦光学LED凸透镜和高透光激光保护镜片，将光线射入高压闪络电极9上对高压闪络电极处加热。通过刚玉温度传感器将高压闪络电极上的温度呈现在温度显示仪36上，并实时观察温度示数，待达到预期的试验温度，以形成高压闪络电极-地电极的“高温-低温”形式之后关闭光源，停止加热。此外，通过高精度红外热像仪43实现对高压侧和低压侧的温度进行实时监控，以验证由刚玉传感器传入在温度报送仪上的温度的正确性。

S4，待高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度之后开启高压输入模块。将直流高压发生器2开启，采用逐级、匀速升压的方式将输出的高电压经高压导杆4和闪络电极接线端子6作用于加热后的高压闪络电极9上。观察闪络电极处的现象，直流高压发生器2的仪表和示波器41上的电流通道显示示数。待发生闪络之后，记录直流高压发生器2上的电压值以及示波器41上的闪络电流值。同时，通过读取显示在温湿度报送仪38上的示数，记录每次闪络试验时气体放电腔体内的温度和湿度。

S5，通过调节可见光源的类型，以输出不同热量的光线。将透过凸透镜和高透光保护镜片的不同种类的可见光照射到高压闪络电极，分别进行不同程度的加热，并读取刚玉传感器传送到温度显示仪上的示数。这样，通过调节高压闪络电极侧的温度达到开展不同温度梯度下的环保绝缘气体闪络试验。

进一步地，新型环保绝缘气体20可以为SF₆及其他新型环保绝缘气体，缓冲气体21亦可以为氮气，二氧化碳，以及干燥空气等。通过改变不同混合气体类型，不同混合比例，不同试验温度梯度下的闪络试验。

进一步地，闪络电极不仅限于指尖电极，亦可以替换为针、板电极，尖、板电极，以及板、板电极等，以开展不同电场型式下的闪络试验，并实施不同电场型式下的温度梯度工况下的闪络试验。

S6，测试绝缘试品的材料性能，电学性能测试，探究气体固体沿面闪络试验过后材料性能的变化规律。每次闪络试验之后，通过取下固体材料试验样品，开展材料学，电学，以及机械性能测试，以研究闪络对其性能的影响。例如，测试固体试品的SEM以研究其表面形貌变化。同时可开展介电性能，拉伸性能以及TGA，DSC等测试，进一步为深入分析闪络机理提供试验和理论支撑。

S7，闪络试验结束后，处理试验后续工作。依次关闭可见光源15以及第三不锈钢球阀25。打开第二不锈钢针阀26和旋片式真空泵31，依次打开第四不锈钢球阀27和第五不锈钢球阀28，使气体绝缘放电试验腔体中的混合气体排到缓冲回收罐中。

根据本发明实施例提出的温度梯度下闪络试验装置平台可以准确探讨不同温度梯度，不同气体压强，不同占比环保型绝缘气体下的闪络试验，并且可研究不同环境对闪络电压的影响。通过对试验装置和试验方法的改进，能够设置不同温度梯度，不同环境湿度以及不同电场强度等工况下的沿面闪络试验。为探究不同变量下环保型绝缘替代气体的闪络，放电，击穿，老化等试验提出新的思路。从而为新型环保绝缘气体在气体绝缘电力设备中的工程化应用提供指导依据。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法。

图5为根据本发明一个实施例的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法流程图。

如图5所示，该气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法包括：

将绝缘试品放置于气体绝缘放电试验腔体内的闪络试验平台上，通过固定槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过两个尼龙固定螺栓进行固定；

将缓冲气体充入气体绝缘放电试验腔体进行洗气后再抽真空，反复多次，将环保型绝缘气体充入气体绝缘放电试验腔体中，再将缓冲气体充入气体绝缘放电试验腔体，使环保型绝缘气体和缓冲气体充分混合均匀；

通过可见光源发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

利用直流高压发生器采用逐级、匀速升压的方式将高电压作用于加热后的高压闪络电极上，待发生闪络之后，记录直流高压发生器上的电压值以及示波器上的闪络电流值，并通过读取显示在温湿度报送仪上的示数，记录每次闪络试验时气体放电腔体内的温度和湿度；

通过调节可见光源的类型，对高压闪络电极进行不同程度的加热以开展不同温度梯度下的环保绝缘气体闪络试验，并读取刚玉传感器传送到温度显示仪的示数；

环保绝缘气体闪络试验结束后，对绝缘试品的材料性能，电学性能进行测试，探究气体固体沿面闪络试验过后材料性能的变化规律。

需要说明的是，前述对方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的温度梯度下闪络试验方法可以准确探讨不同温度梯度，不同气体压强，不同占比环保型绝缘气体下的闪络试验，并且可研究不同环境对闪络电压的影响。通过对试验装置和试验方法的改进，能够设置不同温度梯度，不同环境湿度以及不同电场强度等工况下的沿面闪络试验。为探究不同变量下环保型绝缘替代气体的闪络，放电，击穿，老化等试验提出新的思路。从而为新型环保绝缘气体在气体绝缘电力设备中的工程化应用提供指导依据。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置，其特征在于，包括：

闪络实验模块，用于提供一个放置高压闪络电极、低压闪络电极及绝缘试品的闪络平台底座；

充放气模块，用于为气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体和环保型绝缘气体；

光照聚集加热模块，用于发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

环境工况监测模块，用于对高压闪络电极的温度以及环境温度、湿度进行监测；

高压输入及电流监测模块，用于输出高电压，并作用于加热后的高压闪络电极上，使得闪络电极发生闪络现象，并对闪络电压和闪络电流进行监测；

所述闪络实验模块包括试验支架、闪络平台一体式底座、高压闪络电极、低压闪络电极、滑动槽，尼龙固定螺栓和刚玉传感器；

所述闪络平台一体式底座设置在所述试验支架上，所述闪络平台一体式底座上方设置高压闪络电极和低压闪络电极，通过所述滑动槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过所述尼龙固定螺栓进行固定；

所述刚玉传感器设置在高压闪络电极一端，用于对高压闪络电极的温度进行监测。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：红外热像仪，设置在高压闪络电极上，用于对高压侧和低压侧的温度进行实时监控，并验证通过刚玉传感器传入到温度报送仪上的温度的正确性。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充放气模块包括新型环保绝缘气体罐、缓冲气体罐、第一不锈钢球阀、第二不锈钢球阀、第一不锈钢针阀、第三不锈钢球阀、第二不锈钢针阀、第四不锈钢球阀、第五不锈钢球阀、四通阀门、三通阀门、旋片式真空泵、废气处理回收罐、进气口和出气口；

所述第一不锈钢球阀的第一接口与所述缓冲气体罐的出气口连接，第二接口与所述四通阀门的第一接口连接；所述第二不锈钢球阀的第一接口与所述新型环保绝缘气体罐的出气口连接，所第二接口与所述四通阀门的第四接口连接；所述第三不锈钢球阀的第一接口与所述通阀门的第三接口连接，第二接口与所述通阀门的第三接口连接；所述第四不锈钢球阀的第一接口与所述旋片式真空泵的第二接口连接，第二接口与所述三通阀门的第一接口连接；所述第五不锈钢球阀的第一接口与所述废气处理回收罐的第一接口连接，第二接口与所述旋片式真空泵的第一接口连接；所述第一不锈钢针阀的第一接口与所述四通阀门的第二接口连接，第二接口与所述进气口连接；所述第二不锈钢针阀的第一接口与所述三通阀门的第二接口连接，第二接口与所述出气口连接；

所述新型环保绝缘气体罐通过所述第二不锈钢球阀、所述四通阀门、所述第一不锈钢针阀及所述进气口为所述气体绝缘放电试验腔体提供新型环保绝缘气体；

所述缓冲气体罐通过所述第一不锈钢球阀、所述四通阀门、所述第一不锈钢针阀及所述进气口为所述气体绝缘放电试验腔体提供缓冲气体；

所述废气处理回收罐用于实验结束后，通过所述出气口、所述第二不锈钢针阀、所述三通阀门、所述第四不锈钢球阀、所述旋片式真空泵及所述第五不锈钢球阀收集所述气体绝缘放电试验腔体内的混合气体。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光照聚集加热模块包括可调光源、光源支架、可调焦光学LED凸透镜、凸透镜支架和高透光激光保护镜片；

所述光源支架为所述可调光源提供支撑，所述可调光源用于发出不同类型的可见光以改变初始发射热量；

所述凸透镜支架用于为所述可调焦光学LED凸透镜提供支撑，所述可调焦光学LED凸透镜用于对所述可调光源发出的可见光进行聚集，聚集后的可见光通过所述高透光激光保护镜片照射到高压闪络电极上进行加热。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境工况监测模块包括航空插头、数模转换模块、温度显示仪、温湿度传感器和温湿度报送仪；

所述航空插头的第一接口一端与刚玉传感器连接，另一端通过所述数模转换模块与所述温度显示仪连接，所述刚玉传感器监测所述闪络电极的温度后，通过所述温度显示仪进行显示；

所述航空插头的第二接口一端与所述温湿度传感器连接，另一端与所述温湿度报送仪连接，所述温湿度传感器监测环境温湿度后，通过所述温湿度报送仪进行显示。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压输入及电流监测模块包括直流高压发生器、高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子、高压探头、示波器、罗氏线圈；

所述高压探头的探头端与所述高压接线端子相连接，信号端与所述示波器的一个通道连接，其余一端接地；

罗氏线圈一端与所述闪络实验模块连接，另一端与所述示波器连接，用于将闪络瞬间的电流实时显示在示波器中；

所述直流高压发生器通过高压端接线端子、高压导杆、聚甲醛绝缘子、闪络电极接线端子与闪络电极连接，用于为闪络电极提供高电压。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述闪络电极包括但不限于指尖电极、针板电极、板板电极和棒板电极。

8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，在低压闪络电极输出端串联进一个接地电阻，通过测试闪络瞬间接地电阻两端的电压获得测试闪络电流。

9.一种气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验方法，用于权利要求1-8任一项所述的气体绝缘电力设备中温度梯度工况下闪络试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

将绝缘试品放置于气体绝缘放电试验腔体内的闪络试验平台上，通过固定槽调节高压闪络电极和低压闪络电极间的距离，并通过两个尼龙固定螺栓进行固定；

将缓冲气体充入所述气体绝缘放电试验腔体进行洗气后再抽真空，反复多次，将环保型绝缘气体充入所述气体绝缘放电试验腔体中，再将缓冲气体充入所述气体绝缘放电试验腔体，使环保型绝缘气体和缓冲气体充分混合均匀；

通过可见光源发出可见光，并聚焦至高压闪络电极上对高压闪络电极进行加热，使得高压闪络电极和低压闪络电极形成预期的温度梯度；

利用直流高压发生器采用逐级、匀速升压的方式将高电压作用于加热后的高压闪络电极上，待发生闪络之后，记录直流高压发生器上的电压值以及示波器上的闪络电流值，并通过读取显示在温湿度报送仪上的示数，记录每次闪络试验时气体放电腔体内的温度和湿度；

通过调节可见光源的类型，对高压闪络电极进行不同程度的加热以开展不同温度梯度下的环保绝缘气体闪络试验，并读取刚玉传感器传送到温度显示仪的示数；

环保绝缘气体氛围下的闪络试验结束后，对绝缘试品的材料性能，电学性能进行测试，探究气体固体沿面闪络试验过后材料性能的变化规律。

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