CN202434887U - 用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极 - Google Patents
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Abstract
一种用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极，包括凹面结构、金属长棒和高压引线端子，所述的凹面结构呈瓦状，由金属主支架和金属次支架正交连接而成具有一定长度的、一定曲率半径和一定圆心角的瓦状框网支架上敷设一层金属编织网而成，该瓦状框网的两边缘安装有金属防电晕罩，所述的金属长棒的一端连接在所述的凹面结构的下表面的正中央，另一端成球状，所述的高压引线端子连接在所述的凹面结构的上表面的正中央。与现有电极相比,本实用新型电极能在线形目的物表面产生更高的场强，可用于输电线路雷电屏蔽模型试验，能用于模拟能量较高、回击电流幅值较大的雷电背景下线形目的物上的上行先导的起始和发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种高电压装置，具体是一种用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极。
背景技术
国内外运行经验表明雷电绕击是超/特高压线路安全稳定运行面临的最主要风险，采用准确的绕击屏蔽性能计算方法在设计阶段评估并降低线路的绕击风险是至关重要的。基于雷电观测和长空气间隙放电成果的先导发展法（以下简称为LPM）是近年被电网公司和科研机构广泛关注的线路绕击计算方法，这种方法试图模拟雷电发展的物理过程并考虑了多种复杂因素的影响，从而可能更加准确的预测超/特高压线路的绕击风险。
LPM的最大缺陷是雷电发展过程的参数和判据难以确定，从而可能增大计算误差。上行先导的起始判据、上行先导和下行先导的运动速度、最后间隙击穿发生雷击的判据是LPM中最关键的三个参数，难以在实际运行线路中获得，而当前国内外进行的线路雷电屏蔽性能模型试验是获取LPM关键参数的有效途径。
当前国内外线路雷电屏蔽性能模型试验模拟雷电下行先导使用的高压电极有两种类型。使用最多的是如钱冠军，王晓瑜和汪雁在《雷电屏蔽模拟理论与试验技术的研究》，（高电压技术，1998，24（2）：26-31）一文中提出的金属长棒电极，如T. Suzuki, K. Miyake和T. Shindo在《Study on experimental simulation of lightning strokes》（IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，1981，100(4)：1703-1711）一文中提出的金属（圆平板+长棒）的电极也有少量使用。
经对现有技术的检索发现，已有的两种高压电极在线形目的物（导线、地线模型）表面产生的场强仍较低，在较长空气间隙放电的情况下，很难达到线形目的物上行先导起始的临界表面场强，难以模拟能量较高、回击电流幅值较大的雷电对线形目的物上上行先导的起始和发展的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极。该凹面加棒结构的高压电极与现有技术相比，施加相同的冲击电压时，会对线形目的物表面产生更高的场强。
本实用新型是通过以下技术方案实现的。
一种用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极，特点在于其构成包括凹面结构、金属长棒和高压引线端子，所述的凹面结构呈瓦状，由金属主支架和金属次支架正交连接而成具有一定长度的、一定曲率半径和一定圆心角的瓦状框网支架上敷设一层金属编织网而成，该瓦状框网的两边缘安装有金属防电晕罩，所述的金属长棒的一端连接在所述的凹面结构的下表面的正中央，另一端成球状，所述的高压引线端子连接在所述的凹面结构的上表面的正中央。
所述的连接为焊接。
所述的金属次支架的直径小于金属主支架的直径。
所述的金属防电晕罩安装在凹面结构的外边缘，是为了防止凹面结构外边缘在高压试验时发生电晕放电。
所述的高压引线端子是与冲击电压发生器的连接部位。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
实验表明在相同试验条件下对高压电极施加同一幅值的冲击电压时，本实用新型能在线形目的物表面产生更高的场强。
附图说明
图1是本实用新型用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极的结构示意图。
图2是本实用新型一个实施例的示意图。
图3是有限元仿真计算得出的在相同试验条件下采用已有电极和本实用新型的电极时线形目的物表面最大场强分布的比较图。
图中：1.凹面结构，2.金属长棒，3.金属主支架，4.金属次支架，5.金属编织网，6.金属防电晕罩，7.高压引线端子，8.高压引线，9.冲击电压发生器，10.线形目的物。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
图1是本实用新型用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极的结构示意图。由图可见，本实用新型用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极的构成包括凹面结构1、金属长棒2和高压引线端子7，所述的凹面结构1呈瓦状，由金属主支架3和金属次支架4正交连接，具有一定长度的、一定曲率半径和一定圆心角的瓦状框网支架上敷设一层金属编织网5而成，该瓦状框网的两边缘安装有金属防电晕罩6，所述的金属长棒2的一端连接在所述的凹面结构1的下表面的正中央，另一端成球状，所述的高压引线端子7连接在所述的凹面结构1的上表面的正中央。
图2给出了本实用新型一个实施例的使用状态的示意图，在实施例中各部件选用的参数如下：
凹面结构1采用长4m、内径2m、圆心角为90°的1/4圆筒状结构。金属长棒2为长2m、半径0.009m的实心铁棒，焊接在凹面结构1下表面的正中央，其下端头部为一半径0.01m的圆球。金属主支架3由外直径0.04m、壁厚0.002m的钢管焊接成型。金属次支架4由外直径0.02m、壁厚0.001m的钢管焊接成型后与金属主支架3焊接连接。金属编织网5为半径0.5mm、单元格为0.02×0.02m的铁丝网状结构，与金属主支架3和金属次支架4焊接连接。金属防电晕罩6为厚度0.5mm的铝带环状缠绕在金属主支架3的外边缘上。高压引线端子7为底面焊接在凹面结构1上表面正中央的大号铁螺丝，使用螺母将高压引线8固定在高压引线端子7上。高压引线8采用半径5mm的铜编织线。冲击电压发生器9采用SJTU-3000型冲击电压发生器，可输出2000kV的操作冲击电压。线形目的物10采用长度为20m、半径为0.00875m的钢绞线模拟特高压直流线路的地线。
本实用新型悬挂在线形目的物10的正上方，金属长棒电极2头部指向线形目的物10且距线形目的物10的间隙长度为3m。采用冲击电压发生器9对本实用新型施加2000kV的操作冲击电压。
图3是有限元仿真计算得出的在相同试验条件下采用不同电极时线形目的物表面最大场强分布的比较图，计算使用的具体参数如下：
计算用长棒电极为长2m、半径0.009m、头部为一半径0.01m的圆球的实心铁棒，金属长棒电极指向线形目的物；计算用（圆平板+长棒）电极为长2m、半径0.009m、头部为一半径0.01m的圆球的实心铁棒焊接在半径2m厚度0.01m的圆铁板中心，长棒电极指向线形目的物；
计算用本实用新型三个实施例（三种尺寸）为长2m、半径0.009m、头部为一半径0.01m的圆球的实心铁棒焊接在长4m、半径分别为2m、3m、4m、圆心角为90°的1/4圆筒状结构凹面结构下表面正中央，长棒电极指向线形目的物。所有的长棒电极均位于线形目的物正上方。
线形目的物采用长度为20m、半径为0.00875m的钢绞线模拟特高压直流线路的地线，其对地高度为16m。长棒电极、（圆平板+长棒）电极和本实用新型的棒电极头部都距线形目的物10的间隙距离为3m。对不同电极施加2000kV的电压，使用有限元仿真计算得到相同试验条件下采用不同电极时线形目的物表面最大场强分布比较图如图3所示。
从图3中可以得出，在相同试验条件下对高压电极施加同一幅值的冲击电压时，本实用新型能在线形目的物表面产生更高的场强。
Claims (3)
1.一种用于增加线形目的物表面场强的凹面加棒结构的高压电极，特征在于其构成包括凹面结构（1）、金属长棒（2）和高压引线端子（7）；
所述的凹面结构（1）呈瓦状，由金属主支架（3）和金属次支架（4）正交连接，具有一定长度的、一定曲率半径和一定圆心角的瓦状框网支架上敷设一层金属编织网（5）而成，该瓦状框网的两边缘安装有金属防电晕罩（6），所述的金属长棒（2）的一端连接在所述的凹面结构（1）的下表面的正中央，另一端成球状，所述的高压引线端子（7）连接在所述的凹面结构（1）的上表面的正中央。
2.根据权利要求1所述的凹面加棒结构的高压电极，其特征是，所述的连接为焊接。
3.根据权利要求1所述的凹面加棒结构的高压电极，其特征是，所述的金属次支架（4）的直径小于金属主支架（3）的直径。
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