CN116400174A - 一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备 - Google Patents
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Abstract
一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，包括：局放模拟单元以及恒温控制单元；所述局放模拟单元包括：密闭式放电气室、放电装置、缺陷模型装置以及接地装置；所述恒温控制单元包括：换热管路、恒温装置以及温度传感器；所述局放模拟单元与所述恒温控制单元相连接：所述局放模拟单元的密闭式放电气室与所述恒温控制单元的换热管路焊接，所述恒温控制单元的温度传感器设立在所述密闭式放电气室的侧面。通过本申请，为气体绝缘装备局放模拟实验提供恒温环境，排除了由于实验环境温度变化而造成的影响，提高了实验的准确性。
Description
技术领域
本发明属于高压放电技术领域，尤其涉及一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备。
背景技术
气体绝缘设备广泛应用于变电站、矿场、远洋航海等各行各业中，但是由于制造时残留的毛刺、绝缘子浇注时形成的气隙、运输过程中造成的松动等均会在设备内部形成绝缘缺陷。随着运行时间的增长，在高电压下绝缘缺陷会逐渐发展加剧，到一定程度后会产生局部放电，最终甚至引发重大绝缘故障，造成巨大经济损失。
为了避免局部放电带来的不利影响，人们建立了设备状态评估和故障诊断机制。通常利用局放模拟试验平台，充入所需的试验气体，更换不同类型的绝缘缺陷，模拟气体绝缘设备的局放，最后通过不同放电特征量判断故障类型。但是局部放电试验的特征提取易受诸多因素影响，尤其是外界温度变化，对试验结果影响极大。
所以目前亟需一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备。
发明内容
为了解决或者改善上述问题，本发明提供了一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，具体技术方案如下：
本申请提出一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，包括：局放模拟单元以及恒温控制单元；所述局放模拟单元包括：密闭式放电气室、放电装置、缺陷模型装置以及接地装置；所述恒温控制单元包括：换热管路、恒温装置以及温度传感器；所述局放模拟单元与所述恒温控制单元相连接：所述局放模拟单元的密闭式放电气室与所述恒温控制单元的换热管路焊接，所述恒温控制单元的温度传感器设立在所述密闭式放电气室的侧面。
优选的，所述密闭式放电气室包括：圆柱形罐体以及操作窗口；所述圆柱形罐体的外表面覆盖隔热层；所述圆柱形罐体顶部设有圆形高压电极通孔，底部设有接地电极通孔，侧面设有压力传感器、温度传感器以及进气节流阀与出气节流阀；所述操作窗口由盖板与密封垫圈组成，设立在所述圆柱罐体上。
优选的，所述放电装置包括：均压模块、绝缘模块以及高压电极；所述均压模块包括：均压帽以及均压环；所述绝缘模块包括：绝缘管套以及伞裙状绝缘结构；所述高压电极通过所述圆形高压电极通孔贯穿所述圆柱形罐体顶部，所述高压电极的上端与所述均压帽、均压环相连接；所述绝缘模块均匀地浇筑在所述高压电极的外围。
优选的，所述缺陷模型装置包括：缺陷模型放电体和缺陷模型接地体；所述缺陷模型放电体与所述高压电极的下端相连。
优选的，所述接地装置包括：T型接地导杆、接地底座以及接地螺栓；所述T型接地导杆通过所述接地电极通孔贯穿所述圆柱形罐体底部；所述T型接地导杆的上端与所述缺陷模型接地体相连接，所述T型接地导杆的下端设有旋转把手，用于调整所述缺陷模型放电体与所述缺陷模型接地体之间的距离；所述接地底座用于支撑所述T型接地导杆；所述接地螺栓设立在所述圆柱形罐体的外表面，用于实现接地功能。
优选的，所述换热管路包括：所述换热管路采用“之”字形布局，所述换热管路的一端为换热管路进口，另一端为换热管路出口。
优选的，所述恒温装置包括：恒温槽、恒温槽外循环进口、恒温槽外循环出口、流体控制模块。
优选的，所述恒温槽包括：所述恒温槽用于存储流体，所述恒温槽外循环出口与所述换热管路进口相连接，所述恒温槽外循环进口与所述换热管路出口通过换热导管相连接。
优选的，所述流体控制模块包括：温度数据采集端口以及流体流速控制器；所述流体控制模块通过与所述温度传感器相连接：所述温度数据采集端口用于接收所述温度传感器检测到的温度数据。预设所述流体流速控制器的时间阈值，所述流体流速控制器根据所述时间阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：到达时间阈值后，控制流体流速降为0；预设所述流体流速控制器的温度阈值，所述流体流速控制器根据所述温度阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：当所述温度数据小于所述温度阈值时，加大流体流速；当所述温度数据大于所述温度阈值时，降低流体流速。
优选的，所述时间阈值与所述温度阈值包括：所述流体流速控制器预设的时间阈值以及温度阈值能够自行设定。
本发明的有益效果为：通过本申请，为气体绝缘装备局放模拟实验提供恒温环境，排除了由于实验环境温度变化而造成的影响，提高了实验的准确性，另外，本申请还能够自行设定实验的缺陷模型、实验环境的温度以及实验时间，具备更加广泛的适用范围。
附图说明
图1是根据本发明一实施例提供的一种气体绝缘装备局放模拟实验设备的正视图。
图2是根据本发明一实施例提供的一种气体绝缘装备局放模拟实验设备的结构剖视图。
图3是根据本发明一实施例提供的恒温装置结构示意图。
图中各标号表示为：1、圆柱形罐体；2、均压帽；3、均压环；4、高压电极；5、绝缘套管；6、伞裙状绝缘结构；7、换热管路；8、操作窗口；9、压力传感器；10、温度传感器；11、进气节流阀；12、出气节流阀；13接地螺栓；14、旋转把手；15、支撑架；16、T型接地导杆；17、恒温槽；171、恒温槽外循环出口；172、换热管路进口；173、恒温槽外循环进口；174、换热管路出口；175、温度数据采集端口；18、缺陷模型放电体；19、缺陷模型接地体；20、接地底座；21、隔热层；22、盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
为了解决或者改善实验环境温度变化对气体绝缘装备局放模拟实验结果造成影响的问题，本申请提出一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，包括：局放模拟单元以及恒温控制单元。
所述局放模拟单元包括：密闭式放电气室、放电装置、缺陷模型装置以及接地装置。
所述恒温控制单元包括：换热管路、恒温装置以及温度传感器；
所述局放模拟单元与所述恒温控制单元相连接：所述局放模拟单元的密闭式放电气室与所述恒温控制单元的换热管路焊接，所述恒温控制单元的温度传感器设立在所述密闭式放电气室的侧面。
参阅图1、图2。图1是根据本发明一实施例提供的一种气体绝缘装备局放模拟实验设备的正视图；图2是根据本发明一实施例提供的一种气体绝缘装备局放模拟实验设备的结构剖视图。
局放模拟单元的密闭式放电气室与所述恒温控制单元的换热管路7焊接。具体的，所述换热管路7焊接于所述密闭式放电气室的侧面。所述换热管路7采用“之”字形布局，所述换热管路的一端为换热管路进口172，另一端为换热管路出口174。
密闭式放电气室包括：圆柱形罐体1以及操作窗口8。
所述圆柱形罐体1的外表面均匀覆盖隔热层21，所述隔热层21用于进一步保证温度的稳定，减少热量流失。所述圆柱形罐体1顶部设有圆形高压电极通孔；底部设有接地电极通孔；侧面设有压力传感器9以及温度传感器10，所述压力传感器9用于测量所述圆柱形罐体1当中的气体压强，所述温度传感器10用于测量所述圆柱形罐体1当中的温度；此外，所述圆柱形罐体1的侧面还设有进气节流阀11以及出气节流阀12，用于实现实验气体的充入与排出。所述圆柱罐体底部设有用于支撑的支撑架15。
所述操作窗口8由盖板22与密封垫圈组成，设立在所述圆柱罐体1上，所述密封垫圈与盖板22搭配组合，用于保持密闭式放电气室的密封性。在实际应用中，盖板采用透明的亚克力材质，便于实验人员观察密闭式放电气室当中的实验现象。
放电装置包括：均压模块、绝缘模块以及高压电极4。
所述均压模块包括：均压帽2以及均压环3。所述绝缘模块包括：绝缘管套4以及伞裙状绝缘结构5；
所述高压电极4通过所述圆形高压电极通孔贯穿所述圆柱形罐体1顶部。所述高压电极4的上端与所述均压帽2、均压环相连接3，具体的，所述高压电极4的上端设有螺纹，用于与均压帽2相连接，均压环3设在均压帽2下。
所述绝缘模块均匀地浇筑在所述高压电极4的外围，具体的，所述绝缘管套5均匀地包裹住所述高压电极4的上端，所述伞裙状绝缘结构6均匀地包裹住所述绝缘管套5的外围。
缺陷模型装置包括：缺陷模型放电体18和缺陷模型接地体19。所述缺陷模型放电体18与所述高压电极4的下端通过螺纹相连。在实际应用中，可以根据实验的实际需求对缺陷模型放电体18和缺陷模型接地体19进行更换。具体的，通过操作窗口8即可进行实验缺陷模型的更换，操作便捷。
接地装置包括：T型接地导杆16、接地底座20以及接地螺栓13。
所述T型接地导杆16通过所述接地电极通孔贯穿所述圆柱形罐体1底部。所述T型接地导杆16的上端与所述缺陷模型接地体19相连接，所述T型接地导杆的下端设有旋转把手14，用于调整所述缺陷模型放电体18与所述缺陷模型接地体19之间的距离。
所述接地底座20用于支撑所述T型接地导杆16，并保证实验的密闭性。
所述接地螺栓13设立在所述圆柱形罐体1的外表面，用于实现接地功能。
参阅图3，图3是根据本发明一实施例提供的恒温装置结构示意图。
恒温装置包括：恒温槽17、恒温槽外循环进口173、恒温槽外循环出口171、流体控制模块175。
所述恒温槽17用于存储流体，所述恒温槽外循环出口171与所述换热管路进口172相连接，所述恒温槽外循环进口173与所述换热管路出口174通过换热导管相连接，由此实现热量的循环交换。
流体控制模块175包括：温度数据采集端口以及流体流速控制器；所述流体控制模块通过与所述温度传感器10相连接：所述温度数据采集端口用于接收所述温度传感器10检测到的温度数据。
预设所述流体流速控制器的时间阈值，所述流体流速控制器根据所述时间阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：到达时间阈值后，控制流体流速降为0。所述时间阈值能够自行设定，即本申请能够自行设定实验恒温时长。
预设所述流体流速控制器的温度阈值，所述流体流速控制器根据所述温度阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：当所述温度数据小于所述温度阈值时，加大流体流速；当所述温度数据大于所述温度阈值时，降低流体流速。所述温度阈值能够自行设定，即本申请能够自行设定实验的温度。
本申请的一个实施例给出了所述一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备的工作步骤：
步骤S1：试验接线。试验前将高压电极4与试验变压器相连，接地螺栓13、T型接地导杆16与接地导线连接，确保接地可靠性。
（2）罐体预热。将恒温槽外循环出口171与换热管路进口172、恒温槽外循环进口173与换热管路出口174通过换热导管连接，设定试验温度和时间，对罐体进行预加热/降温。
（3）缺陷安装。打开盖板22，首先用无水乙醇仔细圆柱形罐体1，去除气室内的杂质和灰尘以及上一组试验的残留分解产物，避免影响实验结果。将缺陷模型放电体18缺陷模型接地体19放入试验气室，拧动旋转把手14，调节两者之间的距离，盖好盖板22。
（4）抽至真空。将真空泵与进气节流阀11连接，打开进气节流阀11，关闭出气节流阀12，将圆柱形罐体1抽至真空。后通入背景气体多次冲洗气室，确保气室内杂质气体充分排出。在完成最后一次抽真空后，静置数小时，通过压力传感器反馈的数值来观察实验环境的气密性。
（5）气体填充。将气瓶、真空泵、进气节流阀11通过导管连接，确保气密性。将导管内抽至真空，打开进气节流阀11，运用道尔顿分压定律，将试验气体充入。注意留有一定的气体阈量，防止气体充入罐体后，因热胀冷缩效应引起气体体积的增大/减小，待稳定后再充入剩余气体，确保试验的准确性。
（6）实验进行。通过实验台进行加压放电，进行所需缺陷模型下的气体绝缘设备局部放电模拟试验。
综上所述，本申请提出的实验设备，能能够为气体绝缘装备局放模拟实验提供温度恒定的实验环境，排除了由于实验环境温度变化而造成的影响，提高了实验的准确性。此外，本申请还能够自行设定实验的缺陷模型、实验环境的温度以及实验时间，具备更加广泛的适用范围。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，包括：
局放模拟单元以及恒温控制单元；
所述局放模拟单元包括：密闭式放电气室、放电装置、缺陷模型装置以及接地装置；
所述恒温控制单元包括：换热管路、恒温装置以及温度传感器；
所述局放模拟单元与所述恒温控制单元相连接：所述局放模拟单元的密闭式放电气室与所述恒温控制单元的换热管路焊接，所述恒温控制单元的温度传感器设立在所述密闭式放电气室的侧面。
2.根据权利要求1所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述密闭式放电气室包括：
圆柱形罐体以及操作窗口；
所述圆柱形罐体的外表面覆盖隔热层；
所述圆柱形罐体顶部设有圆形高压电极通孔，底部设有接地电极通孔，侧面设有压力传感器、温度传感器以及进气节流阀与出气节流阀；
所述操作窗口由盖板与密封垫圈组成，设立在所述圆柱罐体上。
3.根据权利要求2所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述放电装置包括：
均压模块、绝缘模块以及高压电极；
所述均压模块包括：均压帽以及均压环；
所述绝缘模块包括：绝缘管套以及伞裙状绝缘结构；
所述高压电极通过所述圆形高压电极通孔贯穿所述圆柱形罐体顶部，所述高压电极的上端与所述均压帽、均压环相连接；
所述绝缘模块均匀地浇筑在所述高压电极的外围。
4.根据权利要求3所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述缺陷模型装置包括：
缺陷模型放电体和缺陷模型接地体；
所述缺陷模型放电体与所述高压电极的下端相连。
5.根据权利要求4所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述接地装置包括：
T型接地导杆、接地底座以及接地螺栓；
所述T型接地导杆通过所述接地电极通孔贯穿所述圆柱形罐体底部；
所述T型接地导杆的上端与所述缺陷模型接地体相连接，所述T型接地导杆的下端设有旋转把手，用于调整所述缺陷模型放电体与所述缺陷模型接地体之间的距离；
所述接地底座用于支撑所述T型接地导杆；
所述接地螺栓设立在所述圆柱形罐体的外表面，用于实现接地功能。
6.根据权利要求1所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述换热管路包括：
所述换热管路采用“之”字形布局，所述换热管路的一端为换热管路进口，另一端为换热管路出口。
7.根据权利要求6所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述恒温装置包括：
恒温槽、恒温槽外循环进口、恒温槽外循环出口、流体控制模块。
8.根据权利要求7所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述恒温槽包括：
所述恒温槽用于存储流体，所述恒温槽外循环出口与所述换热管路进口相连接，所述恒温槽外循环进口与所述换热管路出口通过换热导管相连接。
9.根据权利要求8所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述流体控制模块包括：
温度数据采集端口以及流体流速控制器；
所述流体控制模块通过与所述温度传感器相连接：所述温度数据采集端口用于接收所述温度传感器检测到的温度数据；
预设所述流体流速控制器的时间阈值，所述流体流速控制器根据所述时间阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：到达时间阈值后，控制流体流速降为0；
预设所述流体流速控制器的温度阈值，所述流体流速控制器根据所述温度阈值与所述温度传感器检测到的温度数据对流体流速进行控制：当所述温度数据小于所述温度阈值时，加大流体流速；当所述温度数据大于所述温度阈值时，降低流体流速。
10.根据权利要求9所述的一种恒温的气体绝缘装备局放模拟实验设备，其特征在于，所述时间阈值与所述温度阈值包括：
所述流体流速控制器预设的时间阈值以及温度阈值能够自行设定。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117110819A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-24 | 清华大学深圳国际研究生院 | 一种气体绝缘强度测试装置 |
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2023
- 2023-02-08 CN CN202310080185.0A patent/CN116400174A/zh active Pending
Cited By (1)
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| CN117110819A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-24 | 清华大学深圳国际研究生院 | 一种气体绝缘强度测试装置 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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