CN114814481A - 封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构 - Google Patents

封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构 Download PDF

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CN114814481A CN202210269800.8A CN202210269800A CN114814481A CN 114814481 A CN114814481 A CN 114814481A CN 202210269800 A CN202210269800 A CN 202210269800A CN 114814481 A CN114814481 A CN 114814481A
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唐峰
张欣
向真
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Abstract

本申请涉及一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构。所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构包括外壳、导电体和缺陷体。所述外壳围构形成第一空间。所述第一空间用于填充惰性气体。所述导电体收纳于所述第一空间。所述导电体用于与电源电连接。所述缺陷体收纳于所述第一空间。所述缺陷体在所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的电学性质与缺陷在封闭式气体绝缘组合电器的电学性质相同，因此所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构可以模拟封闭式气体绝缘组合电器结构。

Description

封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构
技术领域
本申请涉及检测技术领域，特别是涉及一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构。
背景技术
封闭式气体绝缘组合电器是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等元件组成的，封闭在金属接地外壳中的高压装置，其一般采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质。封闭式气体绝缘组合电器具有占地面积和空间小、安全可靠、有利于环境保护以及安装工作量小检修周期长等优点，因此在电力系统中有着广泛的应用。但由于封闭式气体绝缘组合电器是全封闭组合电力设备，一旦出现事故，造成的后果比分离式敞开设备更加严重，故障修复也较为复杂，且其停电范围大，常涉及非故障元件。因此，对于封闭式气体绝缘组合电器缺陷的检测十分重要。
封闭式气体绝缘组合电器中的常见缺陷主要包括金属突起物缺陷、金属悬浮电位缺陷、自由金属颗粒缺陷、绝缘子内部气泡缺陷以及绝缘子表面污秽缺陷等。在进行封闭式气体绝缘组合电器的故障检测时，需要获取不同缺陷所导致的局部放电情况，以进行缺陷影响研究。目前没有能模拟封闭式气体绝缘组合电器缺陷的测试模型。
发明内容
基于此，有必要针对模拟封闭式气体绝缘组合电器缺陷的问题，提供一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构。
一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，包括：
外壳，围构形成第一空间，所述第一空间用于填充惰性气体；
导电体，收纳于所述第一空间，所述导电体用于与电源电连接；以及
缺陷体，收纳于所述第一空间，所述缺陷体用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷，所述外壳为绝缘体，所述外壳开设第一开口和第二开口，所述导电体包括：
第一导板，所述第一导板扣合于所述第一开口，所述第一导板与电源的正极连接；
第一导体，设置于所述第一导板靠近所述第一空间的表面；
第二导板，所述第二导板扣合于所述第二开口，所述第二导板用于接地；
所述缺陷体为金属颗粒，且所述金属颗粒收纳于所述第一空间。
在一个实施例中，所述第一导体包括电极板，所述电极板电连接于所述第一导板靠近所述第一空间的表面，所述电极板与所述第二导板之间形成平行磁场。
在一个实施例中，所述金属颗粒的直径为0.2mm-2mm。
一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，包括：
外壳，围构形成第一空间，所述第一空间用于填充惰性气体；
导电体，收纳于所述第一空间，所述导电体用于与电源电连接；以及
缺陷体，收纳于所述第一空间，所述缺陷体用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷，所述外壳为绝缘体，所述外壳相对开设第一开口和第二开口，所述导电体包括：
第一导板，所述第一导板扣合于所述第一开口，所述第一导板与电源的正极连接；
第二导板，所述第二导板扣合于所述第二开口，所述第二导板用于接地；
间隔相对设置的第一导体和第二导体，所述第一导体设置于所述第一导板靠近所述第一空间的表面，所述第二导体设置于所述第二导板靠近所述第一空间的表面；
绝缘体，固定连接于所述第一导体与所述第二导体之间，所述绝缘体内包含气泡，所述气泡即为所述缺陷体。
在一个实施例中，所述绝缘体为板状结构，所述第一导体与所述第二导体分别与所述绝缘体相对的两个表面连接。
在一个实施例中，所述绝缘体通过环氧胶粘接于所述第一导体与所述第二导体之间。
在一个实施例中，其特征在于，所述气泡的直径为1mm-2mm。
在一个实施例中，所述第一导板与所述第二导体为铜板电极。
在一个实施例中，所述绝缘体为环氧绝缘板。
在一个实施例中，所述气泡内充0.45MPa的SF6气体。
本申请实施例提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构包括外壳、导电体和缺陷体。所述外壳围构形成第一空间。所述第一空间用于填充惰性气体。所述导电体收纳于所述第一空间。所述导电体用于与电源电连接。所述缺陷体收纳于所述第一空间。所述缺陷体在所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的电学性质与缺陷在封闭式气体绝缘组合电器的电学性质相同，因此所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构可以模拟封闭式气体绝缘组合电器结构，为及时发现封闭式气体绝缘组合电器的缺陷提供实验模型。
附图说明
图1为本申请一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图2为本申请一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图；
图3为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图4为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图；
图5为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图6为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图；
图7为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图8为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图9为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的剖视图；
图10为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图；
图11为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图；
图12为本申请另一个实施例中提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构的侧视图。
附图标号：
封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10
外壳20
第一开口201
第二开口202
第一空间210
导电体30
第一导板310
第一导体320
第二导板330
电极板321
第二导体340
缺陷体40
第一端401
第二端402
绝缘支撑体50
绝缘体60
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请实施例提供一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10包括外壳20、导电体30和缺陷体40。所述外壳20围构形成第一空间210。所述第一空间210用于填充惰性气体。所述导电体30收纳于所述第一空间210。所述导电体30用于与电源电连接。所述缺陷体40收纳于所述第一空间210。所述缺陷体40用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷。
所述外壳20用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10的壳体结构。当所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷带电时，会加速所述封闭式气体绝缘组合电器的老化和损坏。
本申请实施例提供的所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器中缺陷结构。根据所述导电体30和所述缺陷体40的相对位置不同，所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10可以用于模拟金属突出物缺陷、金属悬浮电位缺陷、自由金属颗粒缺陷、绝缘子内部气泡缺陷和绝缘子表面污秽缺陷。
请一并参见图2，在一个实施例中，所述导电体30与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。所述外壳20和所述缺陷体40均为金属材料。所述外壳20用于接地。所述缺陷体40包括相对的第一端401和第二端402。所述第一端401固定于所述外壳20靠近所述第一空间210的表面。所述第二端402为尖刺结构，且所述第二端402与所述导电体30的表面间隔设置。上述实施例用于模拟高压导体上的金属突出物缺陷。
由于不良加工、机械破坏或组装时擦刮，金属的表面会形成金属尖刺。金属尖刺的尖端突出。在所述封闭式气体绝缘组合电器中形成绝缘气体中的高场强区，导致局部放电的产生。
所述导电体30用于模拟高压导电体。所述缺陷体40用于模拟金属尖刺。金属突出物缺陷易发生电晕放电。在操作或冲击电压下，金属突出物缺陷易导致绝缘击穿。
请一并参见图3和图4，在一个实施例中，所述导电体30与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。所述外壳20和所述缺陷体40均为金属材料。所述外壳20用于接地。所述缺陷体40为金属材料。所述缺陷体40包括相对的第一端401和第二端402。所述第一端401固定于所述导电体30的表面，所述第二端402为尖刺结构。且所述第二端402与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。上述实施例用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10的筒壁上的金属突出物。
请一并参见图5和图6，在一个实施例中，所述导电体30与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。所述外壳20和所述缺陷体40均为金属材料。所述外壳20用于接地。所述缺陷体40为金属板结构。所述导电体30和所述外壳20分别与所述缺陷体40间隔设置。所述导电体30与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。上述实施例用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的金属悬浮电位缺陷。
在所述封闭式气体绝缘组合电器内，静电屏蔽广泛用来控制危险区域的电场强度。屏蔽电极与高压导体或接地导体间的电场连接通常是轻负载接触。在实际运行中，有些用于改变电场的金属部件并不通过负荷电流。这些部件经常使用的是铝制的弹性触头与外壳或高压导体进行电气连接。运行中金属部件因老化或松动而导致接触不良，形成了电位浮动电极。这些接触不良的金属部件的电位取决于它与导体间的耦合电容。对于大多数电位浮动电极所形成的充电电容导致的局部放电量都在1000pC以上，并会产生较强的电、声信号，且放电重复率较高。金属部件和外壳或高压导体间的微小间隙很容易被击穿。
所述缺陷体40为金属板结构，所述金属板结构用于模拟接触不良的金属部件。所述导电体30用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的导体。
在一个实施例中，所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构10还包括绝缘支撑体50。所述缺陷体40通过所述绝缘支撑体50与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面连接。在一个实施例中，所述缺陷体40为铝片。所述绝缘支撑体50的长度一定，使所述铝片与所述导电体30的距离固定。所述铝片与所述导电体30的距离满足避免沿面闪络的要求。
当铝片与所述导电体30之间的压差超过两者之间气隙所能承受的电压时就会产生放电，对所述封闭式气体绝缘组合电器的电器件造成伤害。
请一并参见图7，在一个实施例中，所述外壳20为绝缘体。所述外壳20开设第一开口201和第二开口202。所述导电体30包括第一导板310、第一导体320和第二导板330。所述第一导板310扣合于所述第一开口201。所述第一导板310与电源的正极连接。所述第一导体320设置于所述第一导板310靠近所述第一空间210的表面。所述第二导板330扣合于所述第二开口202，所述第二导板330用于接地。所述缺陷体40为金属颗粒，且所述金属颗粒收纳于所述第一空间210。上述实施例用于模拟自由金属微粒缺陷。
在一个实施例中，所述第一导体320包括电极板。所述电极板电连接于所述第一导板310靠近所述第一空间210的表面。所述电极板与所述第二导板330之间形成双极板。双极板之间形成平行磁场。上述实施例用于模拟自由金属微粒缺陷。当所述双极板之间的电压超过一定值时，所述金属颗粒就能在接地外壳和高压导体之间跳动，从而发生局部放电。所述金属颗粒的直径为0.2mm-2mm。
自由金属微粒是所述封闭式气体绝缘组合电器中最常见的缺陷，也是导致故障的主要原因，在设备放电事故调查中占很大比例。自由金属微粒是现场安装引起的部件间摩擦、运输过程中的机械振动、运动部件动作时引起的碰撞冲击以及放电引起的碎片脱落而产生的金属碎屑。这些金属碎屑有细长的线形、螺旋线形、球形、粉末状等不同形状。另外现场安装条件不如生产工厂优越，无法彻底清除所述封闭式气体绝缘组合电器设备内部的微粒及异物。此外开关触头动作以及设备内部某些物质分解产生自由金属微粒。
所述封闭式气体绝缘组合电器中的自由金属微粒在电压作用下获得电荷并发生移动。当电压超过一定值时，这些微粒就能在接地外壳和高压导体之间跳动，发生局部放电。微粒的运动特性取决于微粒的材料、形状等因素。而当微粒靠近而未接触高压导体时更容易发生局部放电。
请一并参见图8，在一个实施例中，所述外壳20为绝缘体。所述外壳20相对开设第一开口201和第二开口202。所述导电体30包括第一导板310、第二导板330、第一导体320、第二导体340和绝缘体60。所述第一导板310扣合于所述第一开口201。所述第一导板310与电源的正极连接。所述第二导板330扣合于所述第二开口202。所述第二导板330用于接地。所述第一导体320和所述第二导体340间隔相对设置。所述第一导体320设置于所述第一导板310靠近所述第一空间210的表面。所述第二导体340设置于所述第二导板330靠近所述第一空间210的表面。所述绝缘体60固定连接于所述第一导体320与所述第二导体340之间。所述绝缘体60内包含气泡。所述气泡即为所述缺陷体40。上述实施例用于模拟绝缘子内部气泡缺陷。
在一个实施例中，所述绝缘体60为板状结构。所述第一导体320与所述第二导体340分别与所述绝缘体60相对的两个表面连接。
在一个实施例中，所述绝缘体60通过环氧胶粘接于所述第一导体320与所述第二导体340之间。
所述封闭式气体绝缘组合电器盆式绝缘子内部不可避免地存在气隙或气泡缺陷。气隙或气泡缺陷的沿面场强达到一定值以上时，就会发生局部放电。这种放电并不会立即形成贯穿性通道，但长期的局部放电会使绝缘(特别是有机介质)的劣化、损伤逐步扩大，甚至可使整个绝缘击穿或沿面闪络。
所述第一导板310与所述第二导体340为铜板电极。所述绝缘体60为环氧绝缘板。电极与绝缘板之间涂抹环氧胶确保其充分接触且之间无气隙，内充0.45MPa的SF6气体。所述气泡的直径分别为1mm-2mm。
请一并参见图9，在一个实施例中，所述导电体30与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面间隔设置。所述外壳20和所述缺陷体40均为金属材料。所述外壳20用于接地。所述封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构还包括绝缘体60。所述绝缘体60连接于所述导电体30的表面与所述外壳20靠近所述第一空间210的表面之间。所述缺陷体40为半导体材料，设置于所述绝缘体60的表面。上述实施例用于模拟绝缘子表面污秽缺陷。
所述封闭式气体绝缘组合电器在运行过程中，由于“电”“热”等因素的影响，腔体内的橡胶等有机物挥发出含硫气体。该气体与导杆、电连接的镀银层等发生反应，产生半导体物质。该半导体物质以粉末状在气室里移动，附着在盆式绝缘子上，数量累积到一定程度造成电场畸变进而引发局部放电，甚至是发生击穿事故。所述绝缘体60用于模拟盆式绝缘子。所述缺陷体40用于模拟粉末状的半导体物质。所述半导体物质为半导体胶或Ag2S等。
请一并参见图10、图11和图12，在一个实施例中，所述缺陷体40为环形结构、带状结构或多片状结构，以表征不同结构的半导体粉尘物。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，包括：
外壳(20)，围构形成第一空间(210)，所述第一空间(210)用于填充惰性气体；
导电体(30)，收纳于所述第一空间(210)，所述导电体(30)用于与电源电连接；以及
缺陷体(40)，收纳于所述第一空间(210)，所述缺陷体(40)用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷，所述外壳(20)为绝缘体，所述外壳(20)开设第一开口(201)和第二开口(202)，所述导电体(30)包括：
第一导板(310)，所述第一导板(310)扣合于所述第一开口(201)，所述第一导板(310)与电源的正极连接；
第一导体(320)，设置于所述第一导板(310)靠近所述第一空间(210)的表面；
第二导板(330)，所述第二导板(330)扣合于所述第二开口(202)，所述第二导板(330)用于接地；
所述缺陷体(40)为金属颗粒，且所述金属颗粒收纳于所述第一空间(210)。
2.如权利要求1所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述第一导体(320)包括电极板(321)，所述电极板(321)电连接于所述第一导板(310)靠近所述第一空间(210)的表面，所述电极板(321)与所述第二导板(330)之间形成平行磁场。
3.如权利要求1所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述金属颗粒的直径为0.2mm-2mm。
4.一种封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，包括：
外壳(20)，围构形成第一空间(210)，所述第一空间(210)用于填充惰性气体；
导电体(30)，收纳于所述第一空间(210)，所述导电体(30)用于与电源电连接；以及
缺陷体(40)，收纳于所述第一空间(210)，所述缺陷体(40)用于模拟所述封闭式气体绝缘组合电器内部的缺陷，所述外壳(20)为绝缘体，所述外壳(20)相对开设第一开口(201)和第二开口(202)，所述导电体(30)包括：
第一导板(310)，所述第一导板(310)扣合于所述第一开口(201)，所述第一导板(310)与电源的正极连接；
第二导板(330)，所述第二导板(330)扣合于所述第二开口(202)，所述第二导板(330)用于接地；
间隔相对设置的第一导体(320)和第二导体(340)，所述第一导体(320)设置于所述第一导板(310)靠近所述第一空间(210)的表面，所述第二导体(340)设置于所述第二导板(330)靠近所述第一空间(210)的表面；
绝缘体(60)，固定连接于所述第一导体(320)与所述第二导体(340)之间，所述绝缘体(60)内包含气泡，所述气泡即为所述缺陷体(40)。
5.如权利要求4所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述绝缘体(60)为板状结构，所述第一导体(320)与所述第二导体(340)分别与所述绝缘体(60)相对的两个表面连接。
6.如权利要求4所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述绝缘体(60)通过环氧胶粘接于所述第一导体(320)与所述第二导体(340)之间。
7.如权利要求4所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述气泡的直径为1mm-2mm。
8.如权利要求4所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述第一导板(310)与所述第二导体(340)为铜板电极。
9.如权利要求8所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述绝缘体(60)为环氧绝缘板。
10.如权利要求9所述的封闭式气体绝缘组合电器的缺陷模拟结构，其特征在于，所述气泡内充0.45MPa的SF6气体。
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