CN203929986U - 测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，调压器的副边与试验变压器的原边相连，试验变压器的副边的高压端依次与高压硅堆、保护电阻和圆盘形高压电极串联，在试验变压器副边之间并联有电阻分压器，电阻分压器的分压端与示波器的信号输入端连接。低压电极横置在圆盘形高压电极正下方，低压电极表面缠绕有不锈钢细线，低压电极与电流传感器一侧串联，并同时与示波器的信号输入端连接，以便检测所述电流传感器中的电流值大小，所述的电流传感器另一侧通过铜带接大地。本试验装置具有结构简单、使用方便等特点，能够准确测量不同细线缠绕螺距下的超电晕起始特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及超电晕测量，具体涉及测量架空输电线路中细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，属于架空输电线路雷电防护与安全运行的辅助装置技术领域。
背景技术
输电线路的雷击跳闸故障是影响电网安全供电的一个难题，雷害事故在我国电力网络线路全部跳闸事故中占很大的比重。如何提高电网的耐雷性能、减少输电线路的雷击次数，已成为保障我国以超特高压输电线路为主干的电力网络安全运行的重要措施。雷电绕击输电线路的发生是由于雷电下行先导与输电线路导线产生的上行先导相遇发生雷击所导致，而上行先导的起始要经历由流注到先导的转化过程，因此抑制流注的产生可以有效阻止先导的产生和发展。国内外学者通过研究发现了一种能够抑制流注产生和发展的电晕类型，将其命名为超电晕，而细线是最理想的产生超电晕的电极形式。针对细线超电晕的研究表明：超电晕的存在能够抑制流注的产生，同时改变周围导线表面的电压，从而抑制上行先导的起始和发展。而细线超电晕在输电线路的实际应用中，其对上行先导的抑制作用强弱由电晕起始场强值和电压值直接决定，因此研制测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，从中获取电晕起始的相关特性参数，判断细线超电晕对上行先导的抑制程度并指导细线的设计规格，对保障架空输电线路的雷电防护性能和安全运行具有非常重要的意义。
现有的电晕测量试验装置，如申请号为200810046823.2的“基于紫外成像技术的特高压输电线路金具电晕试验方法”，该专利公开的装置主要包括均压环、复合绝缘子串、上横梁、高压输出端均压环、门型构架和紫外成像仪，通过紫外成像仪捕捉波长范围为240~280nm的紫外线，在距离被测物体水平距离10~20m拍摄，作为判断输电线路和金具电晕起始的依据。该方法的主要缺点是：①“可见电晕”的定义由用户确定，因此通过紫外成像仪作为电晕起始判据，获取的电晕起始电压精度较低；②只能测量输电线路金具表面的电晕起始电压，无法测量产生于输电线路避雷线表面的超电晕起始电压；③只能在白天进行电晕测量，测量结果的准确性受可见光的强度影响较大。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种能够准确测量架空输电线路中细线超电晕的起始特性的试验装置，本试验装置具有结构简单、使用方便等特点，能够准确测量不同细线缠绕螺距下的超电晕起始特性。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，包括调压器、试验变压器、高压硅堆、保护电阻、电阻分压器、示波器、用于模拟雷云的圆盘形高压电极、用以模拟输电线路避雷线的低压电极和电流传感器；
所述调压器的副边与试验变压器的原边相连，试验变压器的副边的高压端依次与所述高压硅堆、保护电阻和圆盘形高压电极串联，圆盘形高压电极水平悬挂，在试验变压器副边两引出端之间并联有电阻分压器，电阻分压器在试验变压器副边高压端的并联点位于保护电阻和圆盘形高压电极之间；所述电阻分压器的分压端与所述示波器的信号输入端连接，用于监测电阻分压器的电压波形及电压大小；所述低压电极通过支撑架横置在圆盘形高压电极正下方，低压电极表面呈线圈状缠绕有不锈钢细线，所述低压电极与所述电流传感器一侧串联，并同时与示波器的信号输入端连接，以便检测所述电流传感器中的电流值大小，所述的电流传感器另一侧通过铜带接大地。
为了确保测量人员的安全，所述低压电极下方的地面上铺设边长4000mm~6000mm，厚度为2mm~3mm的接地用金属板。
本实用新型圆盘形高压电极为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘。所述低压电极为直径1~2cm、长1~2m的铜线，表面缠绕的不锈钢细线直径为60~100μm，缠绕螺距为1~3mm。
测量时，选择缠绕有不同直径、不同螺距的不锈钢细线的低压电极（圆柱形铜导线），利用本装置对圆盘形高压电极施加负极性直流电压，检测电流传感器的电流值，当达到电晕起始临界值10μA时记录此时施加的电压值，即可得到不同情形下的细线超电晕起始特性，用于判断细线超电晕对上行先导的抑制程度并指导细线的设计规格，减少雷电绕击输电线路导线的概率，保障架空输电线路的雷电防护性能和安全运行。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型所采用的试验高压电极和低压电极由简单的圆形铜质圆盘和圆柱形铜导线构成，结构简单，成本低廉。铜导线表面缠绕的微米级的不锈钢细线完全符合细线在输电线路防雷应用的规格要求，测量精度高，可以通过改变细线直径和缠绕螺距，从而测量不同情况下的超电晕起始特性。
2、本实用新型的电极布置完全按照实际雷云条件下的输电线路避雷线表面超电晕的起始过程进行模拟，通过调压器调节施加于高压电极的负极性直流电压，吻合实际雷云电场强逐渐增强的物理过程，测量准确性高，精度高，测量范围广。
3、本实用新型的超电晕起始判定采用脉冲电流法，当导线表面的电晕电流达到10μA时认为超电晕达到临界起始状态，与以往通过紫外成像仪的判定方法相比，判定简单、直观，且测量更为准确。
4、本试验装置具有结构简单，操作简便，能方便的调整试验参数等优点，试验结果的准确度和可靠性高。
附图说明
图1-本实用新型装置的原理示意图。
图2-本实用新型低压电极结构示意图。
图中：1-调压器，2-试验变压器，3-高压硅堆，4-保护电阻，5-电阻分压器，6-示波器，7-圆盘形高压电极，8-低压电极，9-电流传感器，10-支撑架，11-金属板。
具体实施方式
参见图1，从图上可以看出，本实用新型测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，主要包括调压器1，试验变压器2，高压硅堆3，保护电阻4，电阻分压器5，示波器6，圆盘形高压电极7，低压电极8，电流传感器9，支撑架10和金属板11，其中低压电极结构参见图2。
其中调压器1的副边与试验变压器2的原边相连，试验变压器2的副边的高压端与高压硅堆3一边串联，高压硅堆3另一边与保护电阻4串联后再与电阻分压器5并联，电阻分压器5的分压端与示波器6的信号输入端连接，以便监测电阻分压器5的电压波形及电压大小，电阻分压器5的高压端通过铜带与圆盘形高压电极7相连，通过调压器1来控制圆盘形高压电极7的电压，便于测量不同情况下架空输电线路中避雷线表面超电晕的起始特性，并且能够保证测量人员的安全。
所述的圆盘形高压电极7为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘，用于模拟雷云，通过铜带水平悬挂。所述低压电极8为直径1~2cm、长1~2m的铜线用以模拟输电线路避雷线，表面缠绕直径60~100μm不锈钢细线呈线圈状，缠绕螺距为1~3mm，通过支架10垂直固定于圆盘形高压电极7的正下方。所述低压电极8与所述的电流传感器9一侧串联，并同时与所述示波器6的信号输入端连接，以便检测所述电流传感器9中的电流值大小，所述的电流传感器9另一侧通过铜带引入大地。所述的低压电极8下方的地面上铺设边长4000mm~6000mm，厚度为2mm~3mm的接地的金属板11，确保测量人员的安全。
测量时，通过调压器调节施加于高压电极的负极性直流电压，检测电流传感器的电流值，当达到电晕起始临界值10μA时记录此时施加的电压值（示波器显示的电压为电阻分压器分压后的电压，通过分压比即可得到施加于高压电极的电压值），通过改变细线直径和螺距，即可得到不同情形下的细线超电晕起始特性，用于判断细线超电晕对上行先导的抑制程度并指导细线的设计规格，减少雷电绕击输电线路导线的概率，保障架空输电线路的雷电防护性能和安全运行。
本实用新型通过改变低压电极、其上缠绕的细线和接地金属板尺寸给出三个实施例。
实施例1
所述的圆盘形高压电极7为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘。所述的低压电极8为直径1cm、长1m的铜线用以模拟输电线路避雷线，表面缠绕直径60μm不锈钢纤维细线呈线圈状，缠绕螺距为1mm。所述的低压电极8下方的地面上铺设边长5000mm，厚度为2mm的接地的金属板11，确保测量人员的安全。
实施例2
所述的圆盘形高压电极7为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘。所述的低压电极8为直径2cm、长1m的铜线用以模拟输电线路避雷线，表面缠绕直径80μm不锈钢纤维细线呈线圈状，缠绕螺距为2mm。所述的低压电极8下方的地面上铺设边长4000mm，厚度为2mm的接地的金属板11，确保测量人员的安全。
实施例3
所述的圆盘形高压电极7为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘。所述低压电极8为直径1cm、长2m的铜线用以模拟输电线路避雷线，表面缠绕直径100μm不锈钢纤维细线呈线圈状，缠绕螺距为3mm。所述的低压电极8下方的地面上铺设边长6000mm，厚度为2mm的接地的金属板11，确保测量人员的安全。
本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (4)
1.测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，其特征在于：包括调压器（1）、试验变压器（2）、高压硅堆（3）、保护电阻（4）、电阻分压器（5）、示波器（6）、用于模拟雷云的圆盘形高压电极（7）、用以模拟输电线路避雷线的低压电极（8）和电流传感器（9）；
所述调压器（1）的副边与试验变压器（2）的原边相连，试验变压器（2）的副边的高压端依次与所述高压硅堆（3）、保护电阻（4）和圆盘形高压电极（7）串联，圆盘形高压电极水平悬挂，在试验变压器（2）副边两引出端之间并联有电阻分压器（5），电阻分压器（5）在试验变压器副边高压端的并联点位于保护电阻（4）和圆盘形高压电极（7）之间；所述电阻分压器（5）的分压端与所述示波器（6）的信号输入端连接，用于监测电阻分压器的电压波形及电压大小；所述低压电极（8）通过支撑架（10）横置在圆盘形高压电极（7）正下方，低压电极表面呈线圈状缠绕有不锈钢细线，所述低压电极（8）与所述电流传感器（9）一侧串联，并同时与示波器（6）的信号输入端连接，以便检测所述电流传感器中的电流值大小，所述电流传感器另一侧通过铜带接大地。
2.根据权利要求1所述的测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，其特征在于：所述低压电极（8）下方的地面上铺设边长4000mm~6000mm，厚度为2mm~3mm的接地用金属板（11）。
3.根据权利要求1所述的测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，其特征在于：所述圆盘形高压电极（7）为直径20cm、厚2cm的铜质圆盘。
4.根据权利要求1所述的测量细线超电晕的电晕起始特性的试验装置，其特征在于：所述低压电极（8）为直径1~2cm、长1~2m的铜线，表面缠绕的不锈钢细线直径为60~100μm，缠绕螺距为1~3mm。
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