CN117638702A - 一种栅格式微粒陷阱及gis母线管道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种栅格式微粒陷阱及GIS母线管道，其包括：本体；多个栅格，多个所述栅格均匀间隔设置于所述本体上，任意相邻两个所述栅格之间的直线间隔距离为1‑2cm，所述栅格外周均包括第一功能面及第二功能面，所述第一功能面及所述第二功能面相连，且均为向外凸出的弧面，其中，所述第一功能面的弧度为0.64π～0.75πrad，所述第二功能面的弧度为0.19π～0.31πrad。本发明降低了微粒逃逸概率，同时，在电场分布影响相似的情况下，其能有提高微粒陷阱从底部入陷的概率，提高捕获率，由此，既防止了金属微粒逃逸，又能有利于金属微粒入陷，最大程度提高了其对金属微粒的捕获率。

Description

一种栅格式微粒陷阱及GIS母线管道

技术领域

本发明涉及微粒陷阱技术领域，具体指一种栅格式微粒陷阱及GIS母线管道。

背景技术

气体绝缘变电站设备(GIS)在制造、运输、安装和运行过程中已经得到了广泛应用，但是现阶段由于加工工艺水平不足，其安装挤压、机械开关动作或是工作时热胀冷缩都会对设备造成损害，进而产生金属微粒，金属微粒通过电极带电荷，在GIS内部径向电场的作用下漂浮，并在轴向电场作用下自由移动，在使用过程中，金属微粒存在的地方会产生严重电场畸变，形成不均匀电场，甚至造成绝缘薄弱区击穿的现象，当其沿着轴向附着于绝缘喷子表面时，还极易引起闪络故障，由此，金属微粒成为了危害设备运行安全的主要因素之一，通过整合近十年GIS设备故障引发原因的数据来看，金属微粒引发的GIS设备故障占比已经达到50％左右。

金属微粒在GIS设备内部的危害主要来源于其在GIS内部的悬浮移动和在绝缘子表面的附着，所以为了抑制金属微粒的危害，目前行业内主要研究处以下几个思路：1、防止金属微粒带电；2、提高带电金属微粒的启举电压；3、抑制悬浮金属微粒向绝缘盆子移动和防止金属微粒附着于盆子表面，依据以上思路，也产生了相应的解决方法：即：在电极表面覆膜以减少金属微粒带点、在绝缘盆子表面覆膜以降低启举电压、通过设置微粒陷阱或驱赶电极以抑制金属微粒移动。这其中，由于设置微粒陷阱结构成本低、效果好、操作简便且无需频繁保养检修，由此成为现阶段行业内抑制金属微粒危害的首选方式。

微粒陷阱的解决思路是GIS径向产生一个低电场区，微粒经过此区域时，由于径向电场降低，导致电场力无法抵消重力，进而使微粒坠入陷阱，以实现防止微粒到达绝缘盆子表面的目的。陷阱通常设置为高于外壳一定高度且与外壳相连接地的金属元件，其底部会产生等电势区，微粒进入后会因为失去径向电场力而自发落入陷阱。

微粒落入陷阱时分为三种情况，具体为：直接陷入底部，碰撞边沿后陷入和由陷阱上部陷入。在这三种入陷情况中，底部入陷的微粒对设备安全影响最小，微粒会直接落入等电势区并附着于外壳，不再移动；当微粒碰撞陷阱侧边边沿时，由于微粒不能受到进一步的导向作用，因此会朝向其他方向飞散或停止于陷阱边缘，当电压升高时，这些微粒仍可能继续升高悬浮，向远离陷阱方向移动，由此大大降低了微粒陷阱对金属微粒的捕获率，进而成为限制微粒陷阱工作效果的主要因素。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中，金属微粒在碰撞边沿后陷入时，微粒捕获率低的问题，提供一种栅格式微粒陷阱及GIS母线管道。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种栅格式微粒陷阱，其包括：本体；多个栅格，多个所述栅格均匀间隔设置于所述本体上，任意相邻两个所述栅格之间的直线间隔距离为1-2cm，所述栅格外周均包括第一功能面及第二功能面，所述第一功能面及所述第二功能面相连，且均为向外凸出的弧面，其中，所述第一功能面的弧度为0.64π～0.75πrad，所述第二功能面的弧度为0.19π～0.31πrad。

在本发明的一个实施例中，所述第一功能面与所述第二功能面之间平滑过渡连接。

在本发明的一个实施例中，所述栅格还包括第三功能面，所述第三功能面连接于所述第一功能面且位于所述第二功能面相对一侧。

在本发明的一个实施例中，所述第三功能面为向外凸出的弧面，其弧度为0.19π～0.31πrad。

在本发明的一个实施例中，所述第三功能面为朝向其安装表面设置的斜面。

在本发明的一个实施例中，其还包括安装部。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种GIS母线管道，其包括上述栅格式微粒陷阱、壳体以及绝缘子。

在本发明的一个实施例中，所述栅格式微粒陷阱及所述绝缘子均安装于所述壳体内部，且所述栅格式微粒陷阱设置于所述绝缘子下方，所述本体在所述壳体高度方向与壳体内壁及所述绝缘子间隔设置。

在本发明的一个实施例中，所述栅格式微粒陷阱环绕所述壳体内壁设置，其环绕角度为100°～130°。

在本发明的一个实施例中，所述本体与所述绝缘子之间的直线间隔距离为15-30cm；所述本体与所述壳体内壁之间的直线间隔距离为2.5-5cm；所述壳体内壁厚度为3cm-10cm。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的栅格式微粒陷阱及GIS母线管道通过第一功能面及第二功能面对碰撞边沿后的金属微粒的移动方向进行导向，能够使金属微粒经过多次反复撞击后坠入陷阱，降低了微粒逃逸概率，同时其外表面的特殊结构设计还能够缓解电场畸变，在电场分布影响相似的情况下，其能有提高微粒陷阱从底部入陷的概率，提高捕获率，由此，既防止了金属微粒逃逸，又能有利于金属微粒入陷，最大程度提高了其对金属微粒的捕获率，是一种具有广阔使用前景的新型栅格式微粒陷阱及GIS母线管道。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明优选实施例中栅格式微粒陷阱的结构示意图；

图2是图1中栅格横截面示意图；

图3是图1中金属微粒在相邻两个格栅之间的运动轨迹示意图；

图4是本发明另一实施例中栅格横截面示意图；

图5是图4中金属微粒的运动轨迹示意图；

图6是本发明对比例中金属微粒的运动轨迹示意图；

图7是本发明第三实施例中GIS母线管道的内部结构示意图。

说明书附图标记说明：100、微粒陷阱；110、栅格；111、第一功能面；112、第二功能面；113、第三功能面；120、本体；130、安装部；200、壳体；300、绝缘子；400、导体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

本实施例提供一种栅格式微粒陷阱100，其包括：本体120；多个栅格110，多个栅格110均匀间隔设置于本体120上，任意相邻两个栅格110之间的直线间隔距离为1-2cm，栅格110外周均包括第一功能面111及第二功能面112，第一功能面111及第二功能面112相连，且均为向外凸出的弧面，其中，第一功能面111的弧度为0.64π～0.75πrad，第二功能面112的弧度为0.19π～0.31πrad。

本发明的栅格式微粒陷阱100通过第一功能面111及第二功能面112对碰撞边沿后的金属微粒的移动方向进行导向，能够使金属微粒经过多次反复撞击后坠入陷阱，降低了微粒逃逸概率，同时其外表面的特殊结构设计还能够缓解电场畸变，在电场分布影响相似的情况下，其能有提高微粒陷阱100从底部入陷的概率，提高捕获率，由此，既防止了金属微粒逃逸，又能有利于金属微粒入陷，最大程度提高了其对金属微粒的捕获率，是一种具有广阔使用前景的新型栅格式微粒陷阱100。

参见图1至图3所示，本实施例中本体120优选为矩形金属元件，其上以3×4阵列排布多个栅格110，任意栅格110的外表面均为异形结构，其中，第一功能面111位于栅格110的下底面，其用以承接已经进入陷阱底部的金属微粒，使金属微粒能够稳定在陷阱中，从而使进入陷阱后的金属微粒几乎不可能逃逸，大大增加了陷阱的捕获率以及稳定性，第二功能面112位于栅格110的一侧表面，其能够使碰撞边沿后陷入陷阱的金属微粒进行定向反弹，进而顺利落入陷阱，而不会出现与陷阱边缘接触的金属离子飞散逃出陷阱或停止于陷阱边缘的问题，进一步地，本实施例中，第一功能面111的弧度为0.64πrad，第二功能面112的弧度为0.19πrad，第一功能面111与第二功能面112之间平滑过渡连接。在其他实施例中，本体120上可以设置有其他数量的栅格110，多个栅格110也可以依据实际使用情况采用其他排列方式，本发明对此不做具体限制。

栅格110还包括第三功能面113，第三功能面113连接于第一功能面111且位于第二功能面112相对一侧，以图2所示的栅格式微粒陷阱100为参照物，本实施例中，第二功能面112位于第一功能面111的右侧，第三功能面113位于第一功能面111的左侧，上述三者之间均为平滑过渡连接以使整体为表面光滑的渐变过度结构。进一步地，本实施例中，第三功能面113为向外凸出的弧面，其弧度为0.19πrad，由此其能够与其相邻的栅格110的第二功能面112相配合以使接触到第三功能面113的金属微粒同样落入陷阱中，相应金属电子的移动路径见图3所示。

此外，本栅格式微粒陷阱100还包括安装部130，本体120通过安装部130连接于安装面上且与安装面间隔设置，进一步地，本发明对于安装部130的具体数量不做限定。

实施例二

本实施例提供另一种栅格式微粒陷阱100，本实施例中，本体120形状、栅格110的排列方式以及栅格110的外形均与实施例一中相同，此处不做过多赘述，本实施例中，第一功能面111的弧度为0.75πrad，第二功能面112的弧度为0.31πrad，第一功能面111与第二功能面112之间平滑过渡连接。同样地，栅格110还包括第三功能面113，第三功能面113连接于第一功能面111且位于第二功能面112相对一侧，且同样为向外凸出的弧面，具体地，其弧度为0.31πrad，由此其能够与其相邻的栅格110的第二功能面112相配合以使接触到第三功能面113的金属微粒同样落入陷阱中。

实施例三

本实施例提供另一种栅格式微粒陷阱100，本实施例中本体120的形状、栅格110的排列方式以及栅格110的外形均与实施例一中相同，此处不做过多赘述，本实施例中，第一功能面111的弧度为0.70πrad，第二功能面112的弧度为0.25πrad，第一功能面111与第二功能面112之间平滑过渡连接。同样地，栅格110还包括第三功能面113，第三功能面113连接于第一功能面111且位于第二功能面112相对的一侧且同样为向外凸出的弧面，其弧度为0.25πrad，由此其能够与其相邻的栅格110的第二功能面112相配合以使接触到第三功能面113的金属微粒同样落入陷阱中。

实施例四

参加图4及图5所示，本实施例提供另一种栅格式微粒陷阱100，本实施例中，本体120形状、栅格110的排列方式与实施例一中相同，其中栅格110的第三功能面113与实施例二中不同，具体地，本实施例中的第三功能面113为朝向其安装表面倾斜设置的斜面。其能够将金属微粒沿图5所示的路径移动从而落入陷阱中。

综上，本发明的栅格式微粒陷阱100通过第一功能面111及第二功能面112对碰撞边沿后的金属微粒的移动方向进行导向，能够使金属微粒经过多次反复撞击后坠入陷阱，降低了微粒逃逸概率，同时其外表面的特殊结构设计还能够缓解电场畸变，在电场分布影响相似的情况下，其能有提高微粒陷阱100从底部入陷的概率，提高捕获率，由此，既防止了金属微粒逃逸，又能有利于金属微粒入陷，最大程度提高了其对金属微粒的捕获率，是一种具有广阔使用前景的新型栅格式微粒陷阱100。

实施例五

本实施例提供一种GIS母线管道，其包括实施例一中的栅格式微粒陷阱100、壳体200以及绝缘子300，栅格式微粒陷阱100及绝缘子300均安装于壳体200内部，且栅格式微粒陷阱100设置于绝缘子300下方，本体120在壳体200的高度方向与壳体200内壁及绝缘子300间隔设置，进一步地，栅格式微粒陷阱100环绕壳体200内壁设置，其环绕角度为100°，本体120与绝缘子300之间的直线间隔距离为15cm；本体120与壳体200内壁之间的直线间隔距离为2.5cm；壳体200的内壁厚度为3cm，上述结构设置能够使金属微粒在各个表面反射运动后落入陷阱，进而最大程度提高本GIS母线管道对于金属微粒的捕获效果。进一步地，本实施例中的GIS母线管道还设有导体400，导体400沿壳体200的长度方向水平延伸。

实施例六

本实施例提供另一种GIS母线管道，其主体结构及连接方式与实施例五相同，其中，栅格式微粒陷阱100环绕壳体200内壁设置，其环绕角度为130°，本体120与绝缘子300之间的直线间隔距离为30cm；本体120与壳体200内壁之间的直线间隔距离为5cm；壳体200内壁厚度为10cm。

对比例

参见图6所示，对比例为现有常规陷阱的例子捕获过程，其可以看出，当金属微粒碰撞边沿后会在其侧壁的反弹作用下逸出陷阱，由此，其对于金属微粒的捕获率明显低于本申请方案。

本发明的栅格式微粒陷阱100及GIS母线管道通过第一功能面111及第二功能面112对碰撞边沿后的金属微粒的移动方向进行导向，能够使金属微粒经过多次反复撞击后坠入陷阱，降低了微粒逃逸概率，同时其外表面的特殊结构设计还能够缓解电场畸变，在电场分布影响相似的情况下，其能有提高微粒陷阱100从底部入陷的概率，提高捕获率，由此，既防止了金属微粒逃逸，又能有利于金属微粒入陷，最大程度提高了其对金属微粒的捕获率，是一种具有广阔使用前景的新型栅格式微粒陷阱100及GIS母线管道。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种栅格式微粒陷阱，其特征在于：包括：

本体；

多个栅格，多个所述栅格均匀间隔设置于所述本体上，任意相邻两个所述栅格之间的直线间隔距离为1-2cm，所述栅格外周均包括第一功能面及第二功能面，所述第一功能面及所述第二功能面相连，且均为向外凸出的弧面，其中，所述第一功能面的弧度为0.64π～0.75πrad，所述第二功能面的弧度为0.19π～0.31πrad。

2.根据权利要求1所述的栅格式微粒陷阱，其特征在于：所述第一功能面与所述第二功能面之间平滑过渡连接。

3.根据权利要求1所述的栅格式微粒陷阱，其特征在于：所述栅格还包括第三功能面，所述第三功能面连接于所述第一功能面且位于所述第二功能面相对一侧。

4.根据权利要求3所述的栅格式微粒陷阱，其特征在于：所述第三功能面为向外凸出的弧面，其弧度为0.19π～0.31πrad。

5.根据权利要求3所述的栅格式微粒陷阱，其特征在于：所述第三功能面为朝向其安装表面设置的斜面。

6.根据权利要求1所述的栅格式微粒陷阱，其特征在于：其还包括安装部。

7.一种GIS母线管道，其特征在于：包括权利要求1～6中任意一项所述的栅格式微粒陷阱、壳体以及绝缘子。

8.根据权利要求7所述的GIS母线管道，其特征在于：所述栅格式微粒陷阱及所述绝缘子均安装于所述壳体内部，且所述栅格式微粒陷阱设置于所述绝缘子下方，所述本体在所述壳体高度方向与壳体内壁及所述绝缘子间隔设置。

9.根据权利要求7所述的GIS母线管道，其特征在于：所述栅格式微粒陷阱环绕所述壳体内壁设置，其环绕角度为100°～130°。

10.根据权利要求7所述的GIS母线管道，其特征在于：所述本体与所述绝缘子之间的直线间隔距离为15-30cm；所述本体与所述壳体内壁之间的直线间隔距离为2.5-5cm；所述壳体内壁厚度为3cm-10cm。