CN115711835A - 一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统，包括试验装置、成像装置和显示组件，成像装置设置在试验装置内部，成像装置与显示组件通信连接，以使成像装置生成试验装置内部的实验图像，并传输至显示组件，试验装置包括GIL腔体、透明绝缘盖板和金属微粒，金属微粒设置在GIL腔体的内部，透明绝缘盖板设置在GIL腔体的侧壁上，成像装置的一端设置在GIL腔体的内部，且金属微粒位于成像装置的成像范围内，能够解决现有的GIL运行时，无法观测到腔体内金属微粒的实际运动状态，进而无法有效地抑制自由微粒的运动，影响GIL的安全稳定运行的问题。

Description

一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统

技术领域

本发明属于高压输电线路和绝缘技术领域，具体涉及一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路是一种外壳与导体同轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备，其腔体内部常采用高气压的SF6、CF4、N2或混合清洁气体作为绝缘介质，可以作为架空输电和电缆输电的补充。因具有传输容量大、损耗小、无电磁干扰、可靠性高等优点被广泛使用。

当前GIL的实际应用过程中，无法观测到腔体内金属微粒的实际运动状态，进而无法有效地抑制自由微粒的运动，影响GIL的安全稳定运行。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统，能够解决现有的GIL运行时，无法观测到腔体内金属微粒的实际运动状态，进而无法有效地抑制自由微粒的运动，影响GIL的安全稳定运行的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置，包括试验装置、成像装置和显示组件，成像装置设置在试验装置内部，成像装置与显示组件通信连接，以使成像装置生成试验装置内部的实验图像，并传输至显示组件。

可选的，试验装置包括GIL腔体、透明绝缘盖板和金属微粒，金属微粒设置在GIL腔体的内部，透明绝缘盖板设置在GIL腔体的侧壁上，成像装置的一端设置在GIL腔体的内部，且金属微粒位于成像装置的成像范围内，成像装置的另一端设置在GIL腔体的外侧，且与显示组件通信连接。

可选的，成像装置包括光纤传像件、成像物镜和耦合组件，光纤传像件的一端设置于透明绝缘盖板的内侧，且连接成像物镜，光纤传像件的另一端设置于透明绝缘盖板的外侧，且连接耦合组件，耦合组件与显示组件信号连接。

可选的，耦合组件包括耦合物镜和面阵CCD探测器，光纤传像件位于透明绝缘盖板外侧的一端连接耦合物镜，耦合物镜与面阵CCD探测器信号连接，面阵CCD探测器与显示组件相连接。

可选的，成像装置还包括补光灯带，补光灯带设置在GIL腔体的上端内壁上。

可选的，试验装置还包括导杆结构和气体结构，导杆结构设置在GIL腔体内腔，用于连接电压，气体结构设置在GIL腔体的顶部，用于设置GIL腔体内部的压力。

可选的，导杆结构包括导杆和绝缘子，导杆通过绝缘子安装在GIL腔体的内部。

可选的，气体结构包括充气阀和气压表，充气阀设置在GIL腔体的上端，用于向GIL腔体充气，气压表设置在充气阀上。

本发明的另一方面提供了一种气体绝缘设备内部异物运动实验系统，包括上述所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置。

有益效果

本发明的实施例中所提供的一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统，通过光纤传像束将GIL腔体内部的金属微粒运动进行成像，传输至耦合物镜，通过耦合物镜将成像耦合到面阵CDD探测器上，并通过计算机进行观察，进而解决了现有的GIL运行时，无法观测到腔体内金属微粒的实际运动状态，进而无法有效地抑制自由微粒的运动，影响GIL的安全稳定运行的问题。

优点：

(1)试验装置在对GIL腔体内部成像较为清晰的前提下仅对GIL腔体开了一个手孔，对腔体的整体性破坏较小。

(2)试验装置可以在通过对GIL腔体开一个手孔，在手孔出放入金属微粒和成像装置，可以直观的观察到GIL腔体内部金属异物的运动状态，并且更加接近实际运动状态。

(3)GIL腔体内的图像通过成像物镜和光纤传像束传递到GIL腔体外部，光纤传像束通过无痕胶带固定到GIL腔体内壁，其光纤传像束直径较小，不会改变GIL腔体内的电场，使试验更加精确精准。

(4)本实验不仅可以更好的观测对闪络电压影响比较严重的线性微粒，还可以完成对球形微粒，片形微粒在GIL腔体内的实际运动状态。

(5)光纤传像束通过透明绝缘盖板进入GIL腔体，透明绝缘盖板由金属法兰固定在GIL腔体上，方便后期拆卸检修。

(6)试验装置将微粒分表面涂覆色差较大导电漆两部分，便于较好反应微粒在水平面和垂直面转动情况，保证图像处理时可以识别金属微粒转动特性。

(7)本实验很好的观察GIL腔体内金属微粒运动方向及位置且图像处理时间较快，对图像处理设备性能要求较低。

附图说明

图1为本发明实施例的试验装置和成像装置结构示意图；

图2为本发明实施例的成像装置原理图；

图3为本发明实施例的光纤传像件的结构示意图；

图4为本发明实施例的观测方法流程图。

附图标记表示为：

1、试验装置；10、GIL腔体；11、透明绝缘盖板；12、金属微粒；13、导杆；14、绝缘子；15、充气阀；16、气压表；2、成像装置；20、光纤传像件；21、成像物镜；22、耦合物镜；23、面阵CCD探测器；24、补光灯带；3、显示组件。

具体实施方式

由于在当前GI的实际运用中，腔体都是采用密闭金属腔体，这就造成了轻体内部比较黑暗，并且在腔体中由于没有对异物的观测装置，所以无法对腔体内部运行状况进行观测。结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置，请参照图1和图2，包括试验装置1、成像装置2和显示组件显示组件3，成像装置2设置在试验装置1内部，成像装置2与显示组件3信号连接，以使成像装置2生成试验装置1内部的实验图像传输至显示组件3；试验装置1包括GIL腔体10、透明绝缘盖板11、金属微粒12、导杆结构和气体结构，导杆结构包括导杆13和绝缘子14，气体结构包括充气阀15和气压表16，成像装置2包括光纤传像束20、成像物镜21、耦合组件和补光灯带24；耦合组件包括耦合物镜22和面阵CCD探测器23，金属微粒12静止设置在GIL腔体10的内部，透明绝缘盖板11设置在GIL腔体10的侧壁上，透明绝缘盖板11上设置有手孔，光纤传像件20穿过手孔设置在GIL腔体10内部，位于GIL腔体10内部的光纤传像件20的一端连接成像物镜21，位于GIL腔体10的外部的光纤传像件20的一端连接耦合物镜22，显示组件3的一端连接面阵CCD探测器23，耦合物镜22将光纤传像件20传来的图像耦合到面阵CCD探测。本发明通过将成像装置2设置在试验装置1上，并成像装置2通过与显示组件3信号连接，进而实现通过成像装置2对GIL腔体10内腔的金属微粒12运动状态进行成像，输出给显示组件3，通过显示组件3进行观察，进而解决现有的GIL运行时，无法观测到腔体内金属微粒的实际运动状态，进而无法有效地抑制自由微粒的运动，影响GIL的安全稳定运行的问题。

进一步的，显示组件3为计算机。

进一步的，透明绝缘盖板11设置在GIL腔体10的前侧壁上，或者是后侧壁上，透明绝缘盖板11设置为透明，也是为方便观察GIL内部。

进一步的，透明绝缘盖板11上设置有手孔，是便于安装光纤传像件20，其中手孔的直径为200mm，且安装光纤传像件20后，光纤传像件20的外表面与手孔之间设置有密封套，加强GIL腔体10的密封性。

进一步的，透明绝缘盖板11通过金属法兰与GIL腔体10相互固定连接，且金属法兰上带有凹槽，凹槽内放置直径比凹槽深度略大的氟胶O型圈，进而确保试验装置1的气密性。

进一步的，试验装置1内部还设置有导杆13，其中绝缘子14套在导杆13的外表面，且在合适的位置绝缘子14与导杆13相互固定连接，且绝缘子14与GIL腔体10的内侧壁相互固定连接。绝缘子14为盆式绝缘子14，起到支撑固定的作用。

进一步的，试验装置1上安装充气阀15，充气阀15上安装气压表16，充气阀15是便于向试验装置1内部充气以及放气，气压表16是便于观察GIL腔体10内部的气压是多少，以便于达到实验的气压，提高试验的速度以及安全性。

进一步的，不使用充气阀15时，充气阀15是处于关闭的状态，确保GIL腔体10内部的气密性。

进一步的，成像装置2的作用是通过成像装置2对GIL腔体10内部的金属微粒12运动成像，进而传输至显示组件3，便于进行观察，进而有效抑制自由微粒的运动，提高GIL的安全稳定运行。

请参照图3，进一步的，光纤传像件20包括多条光纤传像束，即通过耦合物镜22进行传输。光纤传像件20的一端穿过手孔，位于GIL腔体10内部的光纤传像件20的一端固定安装成像物镜21，即光纤传像件20的另一端固定安装耦合物镜22，即成像物镜21对GIL腔体10内部的金属微粒12进行成像，通过光纤传像件20传输至耦合物镜22，耦合物镜22传输的图像耦合到与连接显示组件3的面阵CCD探测器23的感光面上，光纤传像件20与面阵CCD探测器23的像元实际尺寸上的一对一耦合，使光信号转换成数字形式传输到显示组件3上，以数字视频的形式成像。

进一步的，GIL腔体10的内部上端侧壁上还安装补光灯带24，补光灯带24对FIL腔体10内部提供可见光光源，方便成像。

本发明的另一方面提供了一种气体绝缘设备内部异物运动实验系统，包括上述所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置。

一种气体绝缘设备内部异物运动实验观测方法，请参照图4，观测方法包括如下步骤：

步骤一：检查试验装置并对实验装置进行组装；

步骤二：将金属微粒喷上95％医用酒精，然后擦拭干净，静置一分钟使其干燥无明显灰尘，放置到GIL腔体中间，然后连接成像装置2，打开补光灯带，通过显示组件3观察光纤所呈现的GIL腔体中的视野，对视野进行调整，固定光纤传像件20；

步骤三：组装腔体，将透明绝缘盖板11用金属法兰固定，检查组装完成的GIL腔体10气密性和导电性；

步骤四：用真空泵将GIL腔体10中的空气抽出，观察气压表16，当气压表表压为-0.1MPa时，关闭充气阀15停止抽气，然后把绝缘气体罐管子接到充气阀15将绝缘气体充到腔体中达到预设压强，关闭充气阀15，静置装置20分钟使绝缘气体在耐压腔体中分布均匀；

步骤五：接通高压电源，打开显示组件3开始录制光线束传出的画面，缓慢旋转高压电源上的调压旋钮增加电压直到金属微粒跳动；

步骤六：当金属微粒运动至中心导杆13数次后，可以观测到微粒的大致运动规律或者金属微粒附着在绝缘子14上后，停止录制，旋转高压电源上的调压旋钮降低电压直到为0，对试验装置1进行放电，试验结束；

步骤七：对采集的试验视频进行分类，总结实验规律。

进一步的，预设压强为试验所需的压强，试验压强分别为0Mpa，0.1MPa，0.2MPa。

进一步的，试验时，首先将补光灯带24安装到GIL腔体10顶部，将金属微粒12通过手孔放入到GIL腔体10底部，然后将光纤传像将20和成像物镜21安装到腔体内部，连接光纤束，耦合物镜22、面阵CCD探测器23和显示组件3，打开补光灯带24，通过显示组件3观察腔体内部，调整成像物镜21的位置，使GIL腔体10下部处于成像物镜21的视野中，然后使用无痕胶带将光纤传像件20固定到腔体内壁，将透明绝缘盖板11用金属法兰固定到手孔上，将真空泵接到充气阀15上将腔体内空气抽成真空，当气压表16的数值到达-0.1MPa时停止抽真空，然后将充气阀15接到气瓶上，将腔体内充到试验压强的绝缘气体。接通高压电源，缓慢升高电压，通过显示组件3上的软件观察GIL腔体10内部金属微粒12的状态，当金属微粒12消失或者附着之后，降低压强，保存显示组件3接受到的面阵CCD探测器23传输出来的数字视频。

该观测方法可以将比较清楚的拍摄到金属微粒12在GIL中的运动状态，可以快速的观测到腔体内部的状况，对预防GIL腔体10内部金属微粒带来的问题具有很大的意义。

该技术方案通过对实际运行的GIL腔体10中增添拍摄装置，并且连接外部的计算机，可以对运行的GIL腔体10内部进行观测，解决了现阶段运行的GIL腔体10缺少观测装置，无法对运行的GIL内部不能观测金属异物进行观察，造成金属微粒对GIL腔体10造成严重危害的问题。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

Claims (9)

1.一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，包括试验装置(1)、成像装置(2)和显示组件(3)，成像装置(2)设置在试验装置(1)内部，成像装置(2)与显示组件(3)通信连接，以使成像装置(2)生成试验装置(1)内部的实验图像，并传输至显示组件(3)。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，试验装置(1)包括GIL腔体(10)、透明绝缘盖板(11)和金属微粒(12)，金属微粒(12)设置在GIL腔体(10)的内部，透明绝缘盖板(11)设置在GIL腔体(10)的侧壁上，成像装置(2)的一端设置在GIL腔体(10)的内部，且金属微粒(12)位于成像装置(2)的成像范围内，成像装置(2)的另一端设置在GIL腔体(1)的外侧，且与显示组件(3)通信连接。

3.根据权利要求2所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，成像装置(2)包括光纤传像件(20)、成像物镜(21)和耦合组件，光纤传像件(20)的一端设置于透明绝缘盖板(11)的内侧，且连接成像物镜(21)，光纤传像件(20)的另一端设置于透明绝缘盖板(11)的外侧，且连接耦合组件，耦合组件与显示组件(3)信号连接。

4.根据权利要求3所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，耦合组件包括耦合物镜(22)和面阵CCD探测器(23)，光纤传像件(20)位于透明绝缘盖板(11)外侧的一端连接耦合物镜(22)，耦合物镜(22)与面阵CCD探测器(23)信号连接，面阵CCD探测器(23)与显示组件(3)相连接。

5.根据权利要求3所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，成像装置(2)还包括补光灯带(24)，补光灯带(24)设置在GIL腔体(10)的上端内壁上。

6.根据权利要求2所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，试验装置(1)还包括导杆结构和气体结构，导杆结构设置在GIL腔体(10)内腔，用于连接电压，气体结构设置在GIL腔体(10)的顶部，用于设置GIL腔体(10)内部的压力。

7.根据权利要求6所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，导杆结构包括导杆(13)和绝缘子(14)，导杆(13)通过绝缘子(14)安装在GIL腔体(10)的内部。

8.根据权利要求6所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置，其特征在于，气体结构包括充气阀(15)和气压表(16)，充气阀(15)设置在GIL腔体(10)的上端，用于向GIL腔体(10)充气，气压表(16)设置在充气阀(15)上。

9.一种气体绝缘设备内部异物运动实验系统，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项所述的气体绝缘设备内部异物运动实验装置。

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