CN204086467U - 气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，它的第一升降油缸的缸体固定在密封绝缘罐体底板上，第一升降油缸活塞杆的顶部固定连接绝缘层，第二升降油缸的缸体固定在密封绝缘罐体底板上，冲击电压引入套管的输出端连接高压导电杆的一端，电容器、点火球隙和电阻串联在高压导电杆与绝缘杆之间，绝缘杆上套有导电环，导电环与绝缘杆之间具有间隙，导电环通过绝缘支架连接第二升降油缸的顶端，导电环接地，密封绝缘罐体上还开设有充气取样口，密封绝缘罐体也接地。本实用新型实现了高电压下冲击试验，本实用新型的实验结果能体现SF6在极不均匀电场条件下的气体绝缘击穿放电特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及高电压试验与绝缘技术领域，具体地指一种气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统。
背景技术
由于SF6(六氟化硫)气体具有良好电气绝缘性能及灭弧性能等特点，已成熟应用于GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘全封闭组合电器)、GIL(Gas-Insulated Transmission Line，气体绝缘封闭输电线路)等高压设备，有效改善了上述设备内部结构，从而进行紧凑性设计，减小了上述设备体积。若冲击电压发生器等高压试验装置采用密封式SF6气体封闭绝缘结构，其体积和重量将大大减小，运输及现场安装的困难也迎刃而解。然而，冲击电压发生器具有冲击电压高、内部整体结构不对称、元器件形状不圆整的特点，绝缘支撑件及内部结构是否会在高电压冲击下发生沿面闪络，气体间隙绝缘是否会被击穿，都将影响到冲击电压发生器的工作性能。此外，冲击电压发生器运行时会产生极不均匀电场，影响SF6气体绝缘特性。因此，需要特定的试验方法及系统，以测量并确定气体间隙的安全绝缘距离范围，进一步验证冲击电压发生器的单元绝缘耐受特性。
近年来国内外基于SF6气体绝缘冲击特性做了诸多研究工作。如公开号为CN103605051A的实用新型专利给出的一种“冲击电压下局部放电试验用气体绝缘金属尖端缺陷装置”，其特征是：可调节导杆与上铝极板通过螺纹连接，可以实现冲击电压下对GIS局放检测，但没有专门高压引入设计，不适用于高电压下冲击试验；公开号为CN103605053A的实用新型专利给出的一种“冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法”，研究对象是内部电场较为均匀的GIS设备，并未考虑SF6在极不均匀电场条件下的气体绝缘击穿放电特性。实验结果反映的情况不够全面。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要提供一种气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，该系统能自动调节气体间隙绝缘距离以及绝缘支撑结构的爬电距离，可以实现气体绝缘状态下对单元冲击耐受特性的试验测量。
为实现此目的，本实用新型所设计的一种气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：它包括密封绝缘罐体、绝缘层、设置在密封绝缘罐体底板上的绝缘杆和第一升降油缸以及第二升降油缸、设置在绝缘层顶部的电容器、点火球隙和电阻、设置在密封绝缘罐体上的冲击电压引入套管、设置在密封绝缘罐体内侧壁上的锥形分压器，其中，所述第一升降油缸的缸体固定在密封绝缘罐体底板上，第一升降油缸活塞杆的顶部固定连接绝缘层，所述第二升降油缸的缸体固定在密封绝缘罐体底板上，所述冲击电压引入套管的输出端连接高压导电杆的一端，所述电容器、点火球隙和电阻串联在高压导电杆的另一端与绝缘杆顶端之间，所述绝缘杆上套有导电环，所述导电环与绝缘杆之间具有间隙，所述导电环通过绝缘支架连接第二升降油缸活塞杆的顶端，所述导电环接地，所述密封绝缘罐体上还开设有充气取样口，所述密封绝缘罐体也接地。
本实用新型与现有方案相比，实现了高电压下冲击试验，并且，电容器、点火球隙、电阻和导电环的设置位置可以随意调整，使得本实用新型的实验结果能体现SF6在极不均匀电场条件下的气体绝缘击穿放电特性，弥补了现有技术中的空白。
总的来说本实用新型的绝缘距离可调，可施加高冲击电压，外界环境影响小，操作简便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中，1—密封绝缘罐体、2—绝缘杆、3—第一升降油缸、4—第二升降油缸、5—绝缘层、5.1—绝缘板、5.2—绝缘支撑杆、6—电容器、7—点火球隙、8—电阻、9—玻璃观察窗、10—冲击电压引入套管、11—锥形分压器、12—高压导电杆、13—导电环、14—绝缘支架、15—充气取样口、16—玻璃光照窗。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
图1所示的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，它包括密封绝缘罐体1、绝缘层5、设置在密封绝缘罐体1底板上的绝缘杆2和第一升降油缸3以及第二升降油缸4、设置在绝缘层5顶部的电容器6、点火球隙7和电阻8、设置在密封绝缘罐体1上的冲击电压引入套管10、设置在密封绝缘罐体1内侧壁上的锥形分压器11，其中，所述第一升降油缸3的缸体固定在密封绝缘罐体1底板上，第一升降油缸3活塞杆的顶部固定连接绝缘层5，所述第二升降油缸4的缸体固定在密封绝缘罐体1底板上，所述冲击电压引入套管10的输出端连接高压导电杆12的一端，所述电容器6、点火球隙7和电阻8串联在高压导电杆12的另一端与绝缘杆2顶端之间，所述绝缘杆2上套有导电环13，所述导电环13与绝缘杆2之间具有间隙，所述导电环13通过绝缘支架14连接第二升降油缸4活塞杆的顶端，所述导电环13接地，所述密封绝缘罐体1上还开设有充气取样口15，所述密封绝缘罐体1也接地(密封绝缘罐体1通过单一点接地，接地排直接接地)。
上述技术方案中，所述绝缘层5的厚度d通过如下公式计算得到U50％＝k(pd)n/fm，其中，U50％为预设的击穿电压值，k、n和m均为预设的常数，所述p为密封绝缘罐体1内的气压，d为需要求的绝缘层5厚度，f为电场不均匀系数。
上述技术方案中，所述绝缘层5包括四层绝缘板5.1和多根绝缘支撑杆5.2，相邻两层绝缘板5.1之间由绝缘支撑杆5.2连接，所述最底层的绝缘板5.1连接第一升降油缸3的活塞杆，最顶层的绝缘板5.1上设有电容器6、点火球隙7和电阻8。上述相邻两层绝缘板5.1的绝缘支撑杆5.2位置错开。上述设计能使绝缘层5的绝缘度增强(能够耐受4000kV的冲击电压)，使电容器6、点火球隙7和电阻8下方的绝缘耐受电压大于电容器6、点火球隙7和电阻8上方的绝缘耐受电压，保证试验过程的顺利进行。
上述技术方案中，所述预设的常数k为139.2，预设的常数n为0.7347，预设的常数m为0.65，电场不均匀系数f为常数，取值为11.43。
上述技术方案中，所述密封绝缘罐体1的侧壁顶端设有玻璃光照窗16。所述密封绝缘罐体1的侧壁设有玻璃观察窗9。上述玻璃光照窗16用于向密封绝缘罐体1提供照明，技术人员通过玻璃观察窗9观察密封绝缘罐体1内的六氟化硫气体是否发生击穿放电现象。
上述技术方案中，电容器6、点火球隙7和电阻8在通电后能产生不均匀电场。
上述技术方案中，电容器6固定于环氧树脂制作的绝缘固定卡槽中(位于绝缘层5顶部)，点火球隙7通过绝缘支架固定于电容器6侧面(位于绝缘层5顶部)；点火球隙7与电容器6之间通过阻尼电阻线连接。
上述技术方案中，绝缘层5为环氧树脂材料。
该试验系统也可进行直流1200kV和工频1200kV及以下电压的绝缘耐受试验，以及其他气体绝缘介质的耐受特性试验。
上述气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统的工作过程为：
1：第一升降油缸3和第二升降油缸4的活塞杆均收缩到最底端(此时电容器6、点火球隙7和电阻8距离密封绝缘罐体1顶部的绝缘距离为1500mm，绝缘子爬电距离为4000mm)，通过充气取样口15向密封绝缘罐体1内充入六氟化硫气体；
2：通过冲击电压引入套管10将冲击电压(该冲击电压可以为IEC60060-3标准下的标准雷电冲击电压、标准操作冲击电压、振荡型雷电冲击电压或振荡型操作冲击电压，上述四种电压可使耐受试验电压峰值达到3000kV以上)引入到由高压导电杆12、电容器6、点火球隙7、电阻8、绝缘杆2和导电环13组成的回路中；
3：增大冲击电压直到锥形分压器11的值降低到零或者从玻璃观察窗9中观察到密封绝缘罐体1内充入的六氟化硫气体发生击穿放电现象，记录下此时的冲击电压值，该值即为导电环13在绝缘杆2顶端距离最远处(此时对应一个绝缘子爬电距离)，以及电容器6、点火球隙7和电阻8在密封绝缘罐体1顶端距离最远处的六氟化硫气体击穿电压值；
4：固定第一升降油缸3的位置，确保电容器6、点火球隙7和电阻8在距离密封绝缘罐体1顶部的最远处，调节第二升降油缸4的活塞杆(以100mm一档的步长)升起到各个不同的指定位置，按照上述步骤2和步骤3的方式获得绝缘杆2在不同爬电距离时的六氟化硫气体击穿电压值；
5：调节第二升降油缸4，确保导电环13在绝缘杆2顶端，此时绝缘杆2的爬电距离最大，调节第一升降油缸3的活塞杆(以100mm一档的步长)至各个不同的指定位置，按照上述步骤2和步骤3的方式获得电容器6、点火球隙7和电阻8处于不同指定位置时的六氟化硫气体击穿电压值。
上述技术方案中，所述密封绝缘罐体1内六氟化硫气体的气压值为0.35～0.65MPa范围，优选为0.4Mpa。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：它包括密封绝缘罐体(1)、绝缘层(5)、设置在密封绝缘罐体(1)底板上的绝缘杆(2)和第一升降油缸(3)以及第二升降油缸(4)、设置在绝缘层(5)顶部的电容器(6)、点火球隙(7)和电阻(8)、设置在密封绝缘罐体(1)上的冲击电压引入套管(10)、设置在密封绝缘罐体(1)内侧壁上的锥形分压器(11)，其中，所述第一升降油缸(3)的缸体固定在密封绝缘罐体(1)底板上，第一升降油缸(3)活塞杆的顶部固定连接绝缘层(5)，所述第二升降油缸(4)的缸体固定在密封绝缘罐体(1)底板上，所述冲击电压引入套管(10)的输出端连接高压导电杆(12)的一端，所述电容器(6)、点火球隙(7)和电阻(8)串联在高压导电杆(12)的另一端与绝缘杆(2)顶端之间，所述绝缘杆(2)上套有导电环(13)，所述导电环(13)与绝缘杆(2)之间具有间隙，所述导电环(13)通过绝缘支架(14)连接第二升降油缸(4)活塞杆的顶端，所述导电环(13)接地，所述密封绝缘罐体(1)上还开设有充气取样口(15)，所述密封绝缘罐体(1)也接地。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：所述绝缘层(5)的厚度d通过如下公式计算得到U50％＝k(pd)n/fm，其中，U50％为预设的击穿电压值，k、n和m均为预设的常数，所述p为密封绝缘罐体(1)内的气压，d为需要求的绝缘层(5)厚度，f为电场不均匀系数。
3.根据权利要求2所述的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：所述绝缘层(5)包括四层绝缘板(5.1)和多根绝缘支撑杆(5.2)，相邻两层绝缘板(5.1)之间由绝缘支撑杆(5.2)连接，所述最底层的绝缘板(5.1)连接第一升降油缸(3)的活塞杆，最顶层的绝缘板(5.1)上设有电容器(6)、点火球隙(7)和电阻(8)。
4.根据权利要求2所述的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：所述预设的常数k为139.2，预设的常数n为0.7347，预设的常数m为0.65。
5.根据权利要求1所述的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：所述密封绝缘罐体(1)的侧壁顶端设有玻璃光照窗(16)。
6.根据权利要求1所述的气体绝缘冲击电压发生器单元冲击耐受特性试验系统，其特征在于：所述密封绝缘罐体(1)的侧壁设有玻璃观察窗(9)。
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