CN114113952A - 一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法 - Google Patents

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CN114113952A CN202111570360.1A CN202111570360A CN114113952A CN 114113952 A CN114113952 A CN 114113952A CN 202111570360 A CN202111570360 A CN 202111570360A CN 114113952 A CN114113952 A CN 114113952A
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Abstract

本发明提供一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法，涉及高压开关设备技术领域。本发明所开设的四个观察窗通道(其中两个玻璃观察窗)，观察电弧位置正、范围大、清晰度高，可以将整个燃弧过程记录下来，通过波纹管实现动触头开断动作，简化了实验装置，降低了实验成本。通过连接杆将罐体与支撑架固定在一起，大大提高了整个实验装置的稳定性。实现了高压开关设备灭弧气体燃弧特性的实验研究，设备尺寸大大减小，但结构与断路器成品相近，还原度较高，实验气体用量大大减少，实验回路也得到了极大的简化，降低了实验的经济成本，同时丰富了实验的类型。

Description

一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法
技术领域
本发明涉及高压开关设备技术领域，尤其涉及一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法。
背景技术
随着电力行业的飞速发展，人们越来越注意到环境保护的重要性，严格限制全球电力行业的碳排放量。在1997年签署的《京都议定书》中，将CO2、CH4、N2O、PFCS、HFCS和SF6列为六种受限制排放的温室气体，并要求发达国家首先将温室气体的排放量控制在20世纪90年代的水平。但目前SF6仍因其较强的绝缘性能和灭弧能力被广泛应用于气体绝缘开关设备中，随着对于SF6温室效应的逐步认识，要部分代替或者完全消除SF6气体对于环境的影响，寻找新的环保型气体来代替SF6是最为有效的办法。国内外学者已经尝试在电力开关设备中采用不同的气体灭弧方案，相关研究已经展开。SF6替代气体的发展有2种技术路线：减少SF6的使用，采用SF6混合气体，如SF6/N2、SF6/CF4和SF6/CO2等；采用不含SF6的环保气体，如N2、CO2和干燥空气等常规气体，及八氟环丁烷(c-C4F8)、三氟碘甲烷(CF3I)、(CF3)2CFCN(简称C4F7N)、(CF3)2CFCOCF3(简称C5F10O)等新型环保气体。因此，为了减少或消除SF6气体的使用，探寻环境友好型的SF6替代气体作为绝缘介质与灭弧介质用于电气开关设备刻不容缓。
目前，对于SF6替代气体的研究重点集中在绝缘性能与灭弧性能这两方面，实际断路器产品体积较大，占地面积大，对实验环境要求较高；且实验气体用量大，增加了实验的经济成本，同时由于实验装置条件有限，不利于多种实验项目的进行和多种实验信息的采集。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法。实现了高压开关设备灭弧气体燃弧特性的实验研究，设备尺寸大大减小，但结构与断路器成品相近，还原度较高，实验气体用量大大减少，实验回路也得到了极大的简化，降低了实验的经济成本，同时丰富了实验的类型。
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，一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置，包括主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II、视窗通道、灭弧室、动触头、静触头、陶瓷绝缘套管、动端盖板、密封导电杆、静端导电杆、动端导电杆、均压罩、密封圈I、密封圈II、密封垫、固定件、动端瓷瓶、波纹管、固定圆筒、固定铁杆、支撑板、支撑架、定距板、充放气管路、气动回路、实验回路、检测设备、采集设备、接收设备；
主罐体外侧开设有四个高度一致且相互垂直的视窗通道，所述视窗通道包括两个玻璃观察窗、一个光谱仪探头通道及一个充气口通道，通道外侧焊接有法兰盘，均通过螺栓将法兰盘及对应的法兰盖板连接，在法兰盘与对应的法兰盖板之间均装有密封圈；
所述陶瓷绝缘套管、法兰过渡件Ⅰ、主罐体、法兰过渡件Ⅱ及动端盖板组成密封装置，其中法兰过渡件Ⅰ与法兰过渡件Ⅱ安装在主罐体两端，法兰过渡件Ⅰ另一端连接所述陶磁绝缘套管，法兰过渡件Ⅱ另一端连接所述动端盖板；
所述陶瓷绝缘套管与密封导电杆之间装有所述密封垫，密封导电杆顶端穿过绝缘套管顶端，与所述均压罩通过所述固定件进行螺纹压接密封；密封导电杆底端开设有内螺纹孔，静端导电杆顶端为外螺纹孔，密封导电杆底端与静端导电杆顶端通过螺纹连接；静端导电杆底端开设有内螺纹孔，与所述静触头顶端的外螺纹孔进行螺纹连接；
所述动触头采用压接的方式固定在所述灭弧室内的支座上，且两者采用插入式对接方式，所述法兰过渡件I和法兰过渡件II均是由圆筒以及圆筒两端各一个法兰盘焊接而成的过渡件，法兰过渡件I顶端开设有圆形凹槽，在圆形凹槽内装有密封圈I，陶瓷绝缘套管与法兰过渡件Ⅰ顶端通过螺栓进行压接密封；法兰过渡件Ⅰ底端与主罐体顶端的法兰通过螺杆连接，且法兰过渡件Ⅰ底端法兰开设有圆柱形密封槽，通过加密封圈II进行密封；法兰过渡件Ⅱ顶端法兰与主罐体底端法兰及法兰过渡件Ⅱ底端法兰与动端盖板均通过螺栓进行连接，法兰过渡件Ⅱ顶端法兰和底端法兰均开设有圆柱形密封槽，通过安装密封圈进行密封；
所述动端瓷瓶与动端盖板及波纹管通过钎焊技术进行连接与密封，灭弧室活塞杆底端开设有内螺纹孔，与所述动端导电杆顶端外螺纹相连接；在法兰过渡件II内侧及灭弧室外侧之间安装有固定圆筒；
所述实验回路由高压电源、LC振荡系统与实验装置串联组成，其中所述LC振荡系统包括充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L、泄能开关Sx、泄能电阻RX以及合闸开关HK，所述高压电源与充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L以及合闸开关HK串联，泄能开关Sx和泄能电阻RX串联在一起同时并联在电容器组C两端；所述实验装置包括主罐体及罐体顶端的密封导电杆和静端导电杆、罐体底端的动端导电杆，密封导电杆贯穿罐体顶端，罐体内部的密封导电杆与静端导电杆连接，动端导电杆贯穿罐体底端，静端导电杆与动端导电杆中心相对；静触头与动触头分别安装在罐体内部的静端导电杆及动端导电杆上，高压电源的高压端与罐体外面部分的密封导电杆连接，高压电源的低压端与罐体外面的动端导电杆连接；
其中所述充放气管路包括管路、真空泵、充气瓶、气管、双向阀I、双向阀II、数字气压表，所述充气瓶与双向阀I及数字气压表通过管路连接至气管的充气管口，真空泵通过管路与双向阀II接入充气管口；
所述检测设备为气相色谱仪，通过充气管口连接到回路中，所述采集设备包括高压差分探头、罗氏线圈、直线位移传感器；所述接收设备为示波器，其中所述高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上；罗氏线圈串接在实验回路低压侧；所述直线位移传感器安装在罐体底端动触头侧，与动端导电杆固定连接在定距板上；差分探头、罗氏线圈与直线位移传感器的另一端分别与示波器相连；
所述固定铁杆穿过支撑板与动端盖板上的螺纹孔实现螺纹连接，将主罐体固定在支撑架上；
所述气动回路包括气缸、电磁阀、空气压缩机、气动软管、绝缘拉杆以及快速接头，其中所述气缸的活塞杆通过所述绝缘拉杆与动端导电杆连接，气缸的进气口与出气口与电磁阀的两个出气口通过快速接头和气动软管连接，电磁阀的进气口与空气压缩机的出气口通过快速接头和气动软管连接。
另一方面，一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验方法，基于前述一种用于高压开关设备电弧燃弧特性研究的实验装置实现，包括以下步骤：
步骤1：使用工业无尘布沾无水酒精对实验主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II内壁进行擦拭，以及对实验装置下端的动端盖板、灭弧室外壁、动静触头及静端导电杆进行擦拭清洁；
步骤2：调整光学仪器的位置和拍摄视角，将高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上，罗氏线圈串接在实验回路低压侧，并将差分探头与罗氏线圈分别与示波器相连；
步骤3：对实验装置进行气密性检查，打开双向阀I、双向阀II，启动真空泵对实验装置回路抽真空，当数字压力表示数达到-100KPa并维持30分钟不变后，关闭真空泵，关闭双向阀I和双向阀II；
步骤4：实验罐体抽真空结束后，开始充入设定的混合气体，打开双向阀I，根据道尔顿分压定律，先将混合气体中含量较低的气体充入实验罐体内，再将含量较高的气体充入罐体内至实验气压，待数字压力表示数稳定后，关闭双向阀I，静置2小时；
步骤5：断开泄能开关Sx，闭合充电开关Ms并对电容器组C开始充电，电容器组C电压达到设定值时系统自动断开充电开关Ms，电容器组C与充电电源分离，闭合合闸开关HK，电容器组C通过串联电抗器组L放电。动静触头分离，触头间隙产生电弧，电弧持续燃烧消耗能量，直至电源能量不足以维持电弧燃烧，电弧熄灭。电容器C通过泄能开关Sx和泄能电阻RX放掉剩余电荷。
本发明所产生的有益效果在于：
本发明提出一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置及方法，具备以下有益效果：
1、本发明与断路器成品相比，装置尺寸大大减小，但结构与断路器相近，相比于断路器成品还原度较高，可以满足对不同实验环境的要求，同时减小了占地面积，大大减少实验气体的用量，降低了实验的经济成本；
2、本发明与断路器成品相比，除了可以实现有气吹和无气吹电弧实验外，还可以进行绝缘击穿实验，同时可以通过玻璃观察窗对电弧燃弧时刻的光学信息进行采集。
3、本发明罐体上下两端均采用陶瓷套管将导电杆与外部罐体进行分隔绝缘，大大提高了整个实验装置的外部绝缘性能。
4、本发明所开设的四个观察窗通道(其中两个玻璃观察窗)，观察电弧位置正、范围大、清晰度高，可以将整个燃弧过程记录下来。
5、本发明的各零部件均易于加工，装卸方便，便于实验装置的及时调整与定期维护。
6、本发明通过波纹管实现动触头开断动作，简化了实验装置，降低了实验成本。
7、本发明通过连接杆将罐体与支撑架固定在一起，大大提高了整个实验装置的稳定性。
附图说明
图1为本发明高压开关设备电弧特性研究的实验装置整体结构图；
其中，1-密封导电杆，2-均压罩，3-绝缘套管，4-静端导电杆，5-罐体顶端法兰，6-主罐体，7-灭弧室，8-聚四氟乙烯固定圆筒，9-充气管口，10-灭弧室活塞杆，11-动端导电杆，12-波纹管，13-绝缘拉杆，14-法兰过渡件I，15-大喷口，16-静触头，17-视窗通道法兰盘，18-动触头，19-视窗通道，20-罐体底端法兰，21-法兰过渡件II，22-动端盖板，23-动端瓷瓶，24-固定铁杆，25-支撑架；
图2为本发明高压开关设备电弧特性研究的实验装置的实验原理图；
其中，26-罗氏线圈，27-差分探头，28-示波器，29-双向阀II，30-真空泵，31-双向阀I，32-数字气压表，33-气动回路，
图3为本发明高压开关设备电弧特性研究的实验装置正视图；
图4为本发明法兰过渡件示意图；
图5为本发明高压开关设备电弧燃弧特性研究的触头动作过程示意图。
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，一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置，如图1、图3所示，包括主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II、视窗通道、灭弧室、动触头、静触头、陶瓷绝缘套管、动端盖板、密封导电杆、静端导电杆、动端导电杆、均压罩、密封圈I、密封圈II、密封垫、固定件、动端瓷瓶、波纹管、固定圆筒、固定铁杆、支撑板、支撑架、定距板、充放气管路、气动回路、实验回路、检测设备、采集设备、接收设备；
主罐体外侧开设有四个高度一致且相互垂直的视窗通道，所述视窗通道包括两个玻璃观察窗、一个光谱仪探头通道及一个充气口通道，通道外侧焊接有法兰盘，均通过螺栓将法兰盘及对应的法兰盖板连接，在法兰盘与对应的法兰盖板之间均装有密封圈；
本实施例中主罐体全身采用304不锈钢材质，高度为262mm，内径为126.5mm，主罐体气体容量为13.2L，玻璃观察窗采用的是石英玻璃，充气口通道为气相色谱仪提供了检气平台；罐体内部为实验腔体，装有灭弧室及动静触头，同时可以满足有气吹和无气吹、定开距和变开距不同类型的电弧实验；罐体上端装有150kV的陶瓷绝缘套管，同时可以进行绝缘实验；绝缘套管顶部的密封导电杆及套管内部的静端导电杆均采用紫铜材质，实验使用的触头为铜钨合金材质，并且触头可进行更换，满足不同电场实验要求；罐体外壁的充气口通道侧法兰上装有安全泄压阀，可在罐体内部压强超过整定值时，自动进行泄压，保证实验罐体安全可靠，使实验的安全性能得到极大保证；动触头端采用波纹管实现触头开断。
所述陶瓷绝缘套管、法兰过渡件Ⅰ、主罐体、法兰过渡件Ⅱ及动端盖板组成密封装置，其中法兰过渡件Ⅰ与法兰过渡件Ⅱ安装在主罐体两端，法兰过渡件Ⅰ另一端连接所述陶磁绝缘套管，法兰过渡件Ⅱ另一端连接所述动端盖板；
所述陶瓷绝缘套管与密封导电杆之间装有所述密封垫，密封导电杆顶端穿过绝缘套管顶端，与所述均压罩通过所述固定件进行螺纹压接密封；密封导电杆底端开设有内螺纹孔，静端导电杆顶端为外螺纹孔，密封导电杆底端与静端导电杆顶端通过螺纹连接；静端导电杆底端开设有内螺纹孔，与所述静触头顶端的外螺纹孔进行螺纹连接；
所述动触头采用压接的方式固定在所述灭弧室内的支座上，且两者采用插入式对接方式，本实施例中动触头为梅花瓣形状，内径为17mm,所述静触头外径为18mm,且两者采用插入式对接方式，动触头机械特性设计参数为：行程为38mm，开距30mm，超程8mm，所述法兰过渡件I和法兰过渡件II均是由圆筒以及圆筒两端各一个法兰盘焊接而成的过渡件，如图4所示，法兰过渡件I顶端开设有圆形凹槽，在圆形凹槽内装有密封圈I，陶瓷绝缘套管与法兰过渡件Ⅰ顶端通过螺栓进行压接密封；法兰过渡件Ⅰ底端与主罐体顶端的法兰通过螺杆连接，且法兰过渡件Ⅰ底端法兰开设有圆柱形密封槽，通过加密封圈II进行密封；法兰过渡件Ⅱ顶端法兰与主罐体底端法兰及法兰过渡件Ⅱ底端法兰与动端盖板均通过螺栓进行连接，法兰过渡件Ⅱ顶端法兰和底端法兰均开设有圆柱形密封槽，通过安装密封圈进行密封；
所述动端瓷瓶与动端盖板及波纹管通过钎焊技术进行连接与密封，灭弧室活塞杆底端开设有内螺纹孔，与所述动端导电杆顶端外螺纹相连接；在法兰过渡件II内侧及灭弧室外侧之间安装有聚四氟乙烯固定圆筒；
所述实验回路如图2所示，由高压电源、LC振荡系统与实验装置串联组成，其中所述LC振荡系统包括充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L、泄能开关Sx、泄能电阻RX以及合闸开关HK，所述高压电源与充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L以及合闸开关HK串联，泄能开关Sx和泄能电阻RX串联在一起同时并联在电容器组C两端；所述实验装置包括主罐体及罐体顶端的密封导电杆和静端导电杆、罐体底端的动端导电杆，密封导电杆贯穿罐体顶端，罐体内部的密封导电杆与静端导电杆连接，动端导电杆贯穿罐体底端，静端导电杆与动端导电杆中心相对；静触头与动触头分别安装在罐体内部的静端导电杆及动端导电杆上，高压电源的高压端与罐体外面部分的密封导电杆连接，高压电源的低压端与罐体外面的动端导电杆连接；
其中所述充放气管路包括管路、真空泵、充气瓶、气管、双向阀I、双向阀II、数字气压表，所述充气瓶与双向阀I及数字气压表通过管路连接至气管的充气管口，真空泵通过管路与双向阀II接入充气管口；
本实施例中气动回路中的气缸的活塞杆通过绝缘拉杆实现与动端导电杆连接，利用气动回路实现变开距，气缸活塞杆行程为30mm，空气压缩机容量为30L，内部承受最大压强为0.8MPa。
所述检测设备为气相色谱仪，通过充气管口连接到回路中，所述采集设备包括高压差分探头、罗氏线圈、直线位移传感器；所述接收设备为示波器，其中所述高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上；罗氏线圈串接在实验回路低压侧；所述直线位移传感器安装在罐体底端动触头侧，与动端导电杆固定连接在定距板上；差分探头、罗氏线圈与直线位移传感器的另一端分别与示波器相连；示波器对实验数据进行接收。
所述固定铁杆穿过支撑板与动端盖板上的螺纹孔实现螺纹连接，将主罐体固定在支撑架上；
所述气动回路包括气缸、电磁阀、空气压缩机、气动软管、绝缘拉杆以及快速接头，其中所述气缸的活塞杆通过所述绝缘拉杆与动端导电杆连接，气缸的进气口与出气口与电磁阀的两个出气口通过快速接头和气动软管连接，电磁阀的进气口与空气压缩机的出气口通过快速接头和气动软管连接。
另一方面，一种用于高压开关设备电弧燃弧特性研究的方法，基于前述一种用于高压开关设备电弧燃弧特性研究的实验装置实现，如图5所示，包括以下步骤：
步骤1：使用工业无尘布沾无水酒精对实验主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II内壁进行擦拭，以及对实验装置下端的动端盖板、灭弧室外壁、动静触头及静端导电杆进行擦拭清洁，避免污秽、金属微粒以及非金属颗粒等的存在对实验产生干扰；
步骤2：调整光学仪器的位置和拍摄视角，将高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上，罗氏线圈串接在实验回路低压侧，并将差分探头与罗氏线圈分别与示波器相连；
步骤3：对实验装置进行气密性检查，打开双向阀I、双向阀II，启动真空泵对实验装置回路抽真空，当数字压力表示数达到-100KPa并维持30分钟不变后，关闭真空泵，关闭双向阀I和双向阀II；
步骤4：实验罐体抽真空结束后，开始充入设定的混合气体，打开双向阀I，根据道尔顿分压定律，先将混合气体中含量较低的气体充入实验罐体内，再将含量较高的气体充入罐体内至实验气压，待数字压力表示数稳定后，关闭双向阀I，静置2小时，使混合气体充分混合且稳定后即可开展电弧实验。
步骤5：断开泄能开关Sx，闭合充电开关Ms并对电容器组C开始充电，电容器组C电压达到设定值时系统自动断开充电开关Ms，电容器组C与充电电源分离，闭合合闸开关HK，电容器组C通过串联电抗器组L放电。动静触头分离，触头间隙产生电弧，电弧持续燃烧消耗能量，直至电源能量不足以维持电弧燃烧，电弧熄灭。电容器C通过泄能开关Sx和泄能电阻RX放掉剩余电荷，为下次充电做好准备。
所述实验罐体内充入的气体根据不同的实验要求可设置为常规气体CO2或C4F7N、C5F10O新型环保气体。
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)

1.一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置，其特征在于，包括主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II、视窗通道、灭弧室、动触头、静触头、陶瓷绝缘套管、动端盖板、密封导电杆、静端导电杆、动端导电杆、均压罩、密封圈I、密封圈II、密封垫、固定件、动端瓷瓶、波纹管、固定圆筒、固定铁杆、支撑板、支撑架、定距板、充放气管路、气动回路、实验回路、检测设备、采集设备、接收设备；
所述陶瓷绝缘套管、法兰过渡件Ⅰ、主罐体、法兰过渡件Ⅱ及动端盖板组成密封装置，其中法兰过渡件Ⅰ与法兰过渡件Ⅱ安装在主罐体两端，法兰过渡件Ⅰ另一端连接所述陶磁绝缘套管，法兰过渡件Ⅱ另一端连接所述动端盖板；
所述陶瓷绝缘套管与密封导电杆之间装有所述密封垫，密封导电杆顶端穿过绝缘套管顶端，与所述均压罩通过所述固定件进行螺纹压接密封；密封导电杆底端开设有内螺纹孔，静端导电杆顶端为外螺纹孔，密封导电杆底端与静端导电杆顶端通过螺纹连接；静端导电杆底端开设有内螺纹孔，与所述静触头顶端的外螺纹孔进行螺纹连接；
所述动触头采用压接的方式固定在所述灭弧室内的支座上，且两者采用插入式对接方式，法兰过渡件I顶端开设有圆形凹槽，在圆形凹槽内装有密封圈I，陶瓷绝缘套管与法兰过渡件Ⅰ顶端通过螺栓进行压接密封；法兰过渡件Ⅰ底端与主罐体顶端的法兰通过螺杆连接，且法兰过渡件Ⅰ底端法兰开设有圆柱形密封槽，通过加密封圈II进行密封；法兰过渡件Ⅱ顶端法兰与主罐体底端法兰及法兰过渡件Ⅱ底端法兰与动端盖板均通过螺栓进行连接，法兰过渡件Ⅱ顶端法兰和底端法兰均开设有圆柱形密封槽，通过安装密封圈进行密封；
所述动端瓷瓶与动端盖板及波纹管通过钎焊技术进行连接与密封，灭弧室活塞杆底端开设有内螺纹孔，与所述动端导电杆顶端外螺纹相连接；在法兰过渡件II内侧及灭弧室外侧之间安装有固定圆筒；
所述实验回路由高压电源、LC振荡系统与实验装置串联组成，其中所述LC振荡系统包括充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L、泄能开关Sx、泄能电阻RX以及合闸开关HK，所述高压电源与充电开关Ms、电容器组C、电抗器组L以及合闸开关HK串联，泄能开关Sx和泄能电阻RX串联在一起同时并联在电容器组C两端；所述实验装置包括主罐体及罐体顶端的密封导电杆和静端导电杆、罐体底端的动端导电杆，密封导电杆贯穿罐体顶端，罐体内部的密封导电杆与静端导电杆连接，动端导电杆贯穿罐体底端，静端导电杆与动端导电杆中心相对；静触头与动触头分别安装在罐体内部的静端导电杆及动端导电杆上，高压电源的高压端与罐体外面部分的密封导电杆连接，高压电源的低压端与罐体外面的动端导电杆连接；
其中所述充放气管路包括管路、真空泵、充气瓶、气管、双向阀I、双向阀II、数字气压表，所述充气瓶与双向阀I及数字气压表通过管路连接至气管的充气管口，真空泵通过管路与双向阀II接入充气管口；
所述检测设备为气相色谱仪，通过充气管口连接到回路中，所述采集设备包括高压差分探头、罗氏线圈、直线位移传感器；所述接收设备为示波器，其中所述高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上；罗氏线圈串接在实验回路低压侧；所述直线位移传感器安装在罐体底端动触头侧，与动端导电杆固定连接在定距板上；差分探头、罗氏线圈与直线位移传感器的另一端分别与示波器相连；
所述固定铁杆穿过支撑板与动端盖板上的螺纹孔实现螺纹连接，将主罐体固定在支撑架上；
所述气动回路包括气缸、电磁阀、空气压缩机、气动软管、绝缘拉杆以及快速接头，其中所述气缸的活塞杆通过所述绝缘拉杆与动端导电杆连接，气缸的进气口与出气口与电磁阀的两个出气口通过快速接头和气动软管连接，电磁阀的进气口与空气压缩机的出气口通过快速接头和气动软管连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置，其特征在于，所述主罐体外侧开设有四个高度一致且相互垂直的视窗通道，所述视窗通道包括两个玻璃观察窗、一个光谱仪探头通道及一个充气口通道，通道外侧焊接有法兰盘，均通过螺栓将法兰盘及对应的法兰盖板连接，在法兰盘与对应的法兰盖板之间均装有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验装置，其特征在于，所述法兰过渡件I和法兰过渡件II均是由圆筒以及圆筒两端各一个法兰盘焊接而成的过渡件。
4.一种用于高压开关设备电弧特性研究的实验方法，基于根据权利要求1所述的一种用于高压开关设备电弧燃弧特性研究的实验装置实现，包括以下步骤：
步骤1：使用工业无尘布沾无水酒精对实验主罐体、法兰过渡件I、法兰过渡件II内壁进行擦拭，以及对实验装置下端的动端盖板、灭弧室外壁、动静触头及静端导电杆进行擦拭清洁；
步骤2：调整光学仪器的位置和拍摄视角，将高压差分探头的的测量引线分别安装在主罐体外侧两端的密封导电杆及动端导电杆上，罗氏线圈串接在实验回路低压侧，并将差分探头与罗氏线圈分别与示波器相连；
步骤3：对实验装置进行气密性检查，打开双向阀I、双向阀II，启动真空泵对实验装置回路抽真空，当数字压力表示数达到-100KPa并维持30分钟不变后，关闭真空泵，关闭双向阀I和双向阀II；
步骤4：实验罐体抽真空结束后，开始充入设定的混合气体，打开双向阀I，根据道尔顿分压定律，先将混合气体中含量较低的气体充入实验罐体内，再将含量较高的气体充入罐体内至实验气压，待数字压力表示数稳定后，关闭双向阀I，静置2小时；
步骤5：断开泄能开关Sx，闭合充电开关Ms并对电容器组C开始充电，电容器组C电压达到设定值时系统自动断开充电开关Ms，电容器组C与充电电源分离，闭合合闸开关HK，电容器组C通过串联电抗器组L放电；动静触头分离，触头间隙产生电弧，电弧持续燃烧消耗能量，直至电源能量不足以维持电弧燃烧，电弧熄灭；电容器C通过泄能开关Sx和泄能电阻RX放掉剩余电荷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115598479A (zh) * 2022-10-26 2023-01-13 沈阳工业大学（Cn） 一种电弧三维高速成像试验装置及方法

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