CN207301252U - 一种绝缘子损伤试验平台 - Google Patents

一种绝缘子损伤试验平台 Download PDF

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周宏扬
王流火
刘姝嫔
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马国明
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Abstract

本实用新型公开了一种绝缘子损伤试验平台,用于解决目前尚没有一种能够模拟GIS绝缘子实际工作环境,对GIS绝缘子进行损伤试验研究的设备的技术问题。本实用新型通过将试验绝缘子通过高压导杆固定设置于GIS金属腔体内部,并且由冲击电压发生器产生冲击电压经高压导杆施加在试验绝缘子上,模仿了试验绝缘子遭受冲击电压的真实环境,此外还在GIS金属腔体的外侧安装有图像采集器,对试验绝缘子遭受冲击电压并发生闪络的过程进行采集记录,便于工程运维人员对试验绝缘子的耐冲击、绝缘能力进行分析评估。

Description

一种绝缘子损伤试验平台
技术领域
本实用新型涉及高压绝缘材料性能试验技术领域,尤其涉及一种绝缘子损伤试验平台。
背景技术
气体绝缘开关(Gas Insulated Switchgear,GIS)设备具有运行可靠性高、占地面积小、可扩展性强及检修维护方便等特点,是输电网络的重要组成部分。绝缘子作为GIS核心部件,起着绝缘支撑和隔绝气室的作用,其绝缘性能是GIS设计、生产和电网运维部门最为关注的问题。
目前,尚没有一种能够模拟GIS绝缘子实际工作环境,对GIS绝缘子进行损伤试验研究的设备,使得现场运维人员无法对GIS绝缘子的绝缘性能进行准确评估。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种绝缘子损伤试验平台,解决了目前尚没有一种能够模拟GIS绝缘子实际工作环境,对GIS绝缘子进行损伤试验研究的设备的技术问题。
本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台,包括:
第一GIS金属腔体、试验绝缘子、高压导杆、套管、冲击电压发生器以及图像采集器;
试验绝缘子固定设置于第一GIS金属腔体的内部;
高压导杆穿过试验绝缘子的中心,并固定设置于第一GIS金属腔体的内部;
冲击电压发生器通过套管与高压导杆连接,用于产生冲击电压并经高压导杆施加于试验绝缘子上;
图像采集器设置于第一GIS金属腔体的外侧,用于采集试验绝缘子发生闪络的情况。
优选地,本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台还包括:第 二GIS金属腔体;
第二GIS金属腔体与第一GIS金属腔体连通,高压导杆贯穿设置于连通的第二GIS金属腔体和第一GIS金属腔体的内部;
第二GIS金属腔体的耐受电压大于第一GIS金属腔体的耐受电压。
优选地,第一GIS金属腔体在水平方向上与第二GIS金属腔体连通;
第一GIS金属腔体在竖直方向上与第二GIS金属腔体连通;
第一GIS金属腔体同时在水平方向和竖直方向上与第二GIS金属腔体连通。
优选地,第二GIS金属腔体通过转接法兰与第一GIS金属腔体连通。
优选地,高压导杆上设置有气隔盆式绝缘子,用于将第二GIS金属腔体分隔为第一气室和第二气室;
第一气室与套管连接,第二气室与第一GIS金属腔体连通。
优选地,第一GIS金属腔体的外侧设置有观察窗,图像采集器设置于观察窗上。
优选地,图像采集器采用电池供电,图像采集器不接地且电位悬浮。
优选地,图像采集器为无线无源图像采集器,用于通过无线信号传输采集到的图像信号。
优选地,第一GIS金属腔体上安装有阀门和气压表,用于充入SF6气体并监测第一GIS金属腔体内部的气压。
优选地,试验绝缘子的中心安装有金属嵌件,用于固定安装高压导杆。
从以上技术方案可以看出,本实用新型实施例具有以下优点:
通过将试验绝缘子通过高压导杆固定设置于GIS金属腔体内部,并且由冲击电压发生器产生冲击电压经高压导杆施加在试验绝缘子上,模仿了试验绝缘子遭受冲击电压的真实环境,此外还在GIS金属腔体的外侧安装有图像采集器,对试验绝缘子遭受冲击电压并发生闪络的过程进行采集记录,便于工程运维人员对试验绝缘子的耐冲击、绝缘能力进行分析评估。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种绝缘子损伤试验平台,用于解决目前尚没有一种能够模拟GIS绝缘子实际工作环境,对GIS绝缘子进行损伤试验研究的设备的技术问题。
为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
经本实用新型实用新型人研究发现,现场GIS设备在出厂检验以及服役期间不可避免要遭受冲击电压的作用,而冲击电压对GIS绝缘子具有破坏性。因此,在对现场的GIS绝缘子的绝缘性能进行评估时需要考虑其已遭受的冲击电压的影响。目前,尚未有研究人员开展过冲击电压对GIS绝缘子累积损伤特性的实验研究。为了准确评估冲击电压的累积影响,提高现场GIS绝缘子性能评估的准确性,需要对GIS绝缘子进行在冲击电压下累积损伤特性研究。因此,本实用新型提供一种绝缘子损伤试验平台,基于该平台开展GIS绝缘子冲击电压累积损伤研究,为评估现场GIS绝缘子的绝缘性能奠定基础。
请参阅图1,该图为本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台的结构示意图。
本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台包括:
第一GIS金属腔体1、试验绝缘子2、高压导杆3、套管4、冲击电压发生器5以及图像采集器6。其中,试验绝缘子2固定设置于第一GIS金属腔体1的内部;试验绝缘子2的两端通过法兰固定安装在第一GIS金属腔体1的壁上。高压导杆3穿过试验绝缘子2的中心,并固定设置于第一GIS金属腔体1的内部。具体的,高压导杆3的一端与套管4连接,高压导杆3的另一端穿过试验绝缘子2的中心与试验绝缘子2固定连接,便于将冲击电压施加于试验绝缘子2上。冲击电压发生器5通过套管4与高压导杆3连接,用于产生冲击电压并经高压导杆3施加于试验绝缘子2上。图像采集器6设置于第一GIS金属腔体1的外侧,用于实时采集试验绝缘子2发生闪络的情况。其中,试验绝缘子2的中心安装有金属嵌件,用于固定安装高压导杆3。
需要说明的是,本实用新型实施例中的试验绝缘子2为安装于GIS设备内部的绝缘子,如GIS盆式绝缘子。可以理解的是,第一GIS金属腔体1内部充满SF6气体,用于模拟真实环境下GIS绝缘子的工作环境,
本实用新型实施例中通过将试验绝缘子2通过高压导杆3固定设置于GIS金属腔体内部,并且由冲击电压发生器5产生冲击电压经高压导杆3施加在试验绝缘子2上,模仿了试验绝缘子2遭受冲击电压的真实环境,此外还在GIS金属腔体的外侧安装有图像采集器6,对试验绝缘子2遭受冲击电压并发生闪络的过程进行采集记录,便于工程运维人员对试验绝缘子2的耐冲击、绝缘能力进行分析评估。
为了便于在工程现场更好的进行对GIS绝缘子冲击电压累积的损伤研究,本申请还提供了一种绝缘子损伤试验平台的可能的结构设计。
请参阅图2,该图为本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台的另一个实施例的结构示意图。
进一步地,本实用新型实施例提供的一种绝缘子损伤试验平台还包括:第二GIS金属腔体7;第二GIS金属腔体7与第一GIS金属腔体1连通,高压导杆3贯穿设置于连通的第二GIS金属腔体7和第一GIS金属腔体1的内部;第二GIS金属腔体7的耐受电压大于第一GIS金属腔体1的耐受电压。可以理解的是,第二GIS金属腔体7为非实验腔体,可采用220kV GIS金属腔体,第一GIS金属腔体1采用110kV GIS金属腔体。对非实验腔体采用220kV 设备,能够确保在冲击电压下不会发生闪络,即第二GIS金属腔体7为220kV GIS金属腔体,并保证第二GIS金属腔体7内部的设备为耐受电压为220kV的设备,则在第一GIS金属腔体1在110kV高压环境下进行试验时,可以保证第二GIS金属腔体7内部的设备不发生闪络和绝缘故障,确保试验顺利、可靠的进行。
进一步地,第一GIS金属腔体1在水平方向上与第二GIS金属腔体7连通;或,第一GIS金属腔体1在竖直方向上与第二GIS金属腔体7连通;或,第一GIS金属腔体1同时在水平方向和竖直方向上与第二GIS金属腔体7连通。由于试验平台一般部署于工程现场进行试验,且试验平台体积较为庞大,因此,通常情况下需要对试验平台的占地面积进行考虑。在现场较为宽敞,对试验平台占地面积无要求时,可将第一GIS金属腔体1在水平方向上与第二GIS金属腔体7连通,即第一GIS金属腔体1水平布置于地面上并与第二GIS金属腔体7连通,占地面积较大。当现场对试验平台的占地面积有较高要求时,可以将试验平台中的第一GIS金属腔体1在竖直方向上与第二GIS金属腔体7连通,即第二GIS金属腔体7水平布置于地面上,第一GIS金属腔体1布置于第二GIS金属腔体7的上方并与第二GIS金属腔体7连通,占地面积较小。然而,在同时对试验平台的占地面积、试验可靠性以及试验绝缘子2的拆卸便利性考虑时,可以在水平方向以及竖直方向上同时设置一个第一GIS金属腔体1,并且水平方向以及竖直方向上的第一GIS金属腔体1均与第二GIS金属腔体7连通。如图2所示,在水平方向上与第二GIS金属腔体7连通的第一GIS金属腔体1内安装了3个试验绝缘子2,在竖直方向上与第二GIS金属腔体7连通的第一GIS金属腔体1内安装了2个试验绝缘子2,使得试验进行时可以通过一组试验获得5个样品数据,减小样品性能分散性对试验结果的影响,而且在水平方向以及竖直方向上均设置有第一GIS金属腔体1,能够最大程度上减少试验平台的占地面积。若将5个试验绝缘子2均水平安装(即第一GIS金属腔体1仅在水平方向上与第二GIS金属腔体7连通),设备占地面积过大。若5个试验绝缘子2均竖直安装(即第一GIS金属腔体1仅在竖直方向上与第二GIS金属腔体7连通),设备高度过高,不便于拆卸。可以理解的是,为了保证第二GIS金属腔体7与第二GIS金属腔体7 之间连接的可靠性,第二GIS金属腔体7通过转接法兰8与第一GIS金属腔体1连通。
进一步地,在高压导杆3上设置有气隔盆式绝缘子9,用于将第二GIS金属腔体7分隔为第一气室和第二气室;第一气室与套管4连接,第二气室与第一GIS金属腔体1连通。如图2所示,高压导杆3上的气隔盆式绝缘子9,将第二GIS金属腔体7分隔为左右两个气室,其中左侧气室通过法兰与外部套管4相连。右侧气室通过转接法兰8与第一GIS金属腔体1相连。将220kV的第二GIS金属腔体7与110kV的第一GIS金属腔体1隔开能够保证两个气室的SF6气体不联通,实验中一旦110kV的第一GIS金属腔体1中的试验绝缘子2发生闪络,需要更换时可单独将第一GIS金属腔体1中的SF6气体放出,而不需要将第二GIS金属腔体7中的SF6气体一并放出,避免浪费。
进一步地,为了便于对第一GIS金属腔体1内部的闪络情况进行观察记录,在第一GIS金属腔体1的外侧设置有观察窗10,并将图像采集器6设置于观察窗10上。采用图像采集器6对第一GIS金属腔体1内的放电情况进行监测,确保了监测可靠性并可快速定位出发生沿面闪络的试验绝缘子2,以便于试品拆卸,加快了实验进度。
进一步地,为防止冲击闪络引发地电位抬升可能造成的图像采集器6损坏的情况,图像采集器6采用电池供电,图像采集器6不接地且电位悬浮。图像采集器6为无线无源图像采集器,用于通过无线信号传输采集到的图像信号,以实现高压设备与低压设备间的电气隔离。
进一步地,第一GIS金属腔体1上安装有阀门和气压表,用于充入SF6气体并监测第一GIS金属腔体1内部的气压。
为了便于理解,以下将结合工程现场可以实际应用的一种绝缘子损伤试验平台进行详细的描述。
该绝缘子损伤试验平台包括220kV GIS金属腔体(第二GIS金属腔体)、110kV试验盆式绝缘子、转接法兰、110kV GIS金属腔体(第一GIS金属腔体)、220kV套管、220kV气隔盆式绝缘子、冲击电压发生器、高压交流电源、高压导杆、有机玻璃观察窗以及远程无线无源图像采集器。其中,2个110kV试验盆式绝缘子通过110kV GIS金属腔体相连后经转接法兰竖直固定安装于 220kV GIS金属腔体上,3个110kV试验盆式绝缘子通过110kV GIS金属腔体相连后经转接法兰水平固定安装于220kV GIS金属腔体上。1个220kV气隔盆式绝缘子安装于220kV GIS金属腔体中部,隔绝左右两侧气室。1个220kV高压套管安装于220kV GIS金属腔体上。高压导杆通过绝缘子固定于金属腔体的中心。冲击电压发生器和高压交流电源通过套管向高压导杆施加冲击电压。有机玻璃观察窗安装于110kV GIS金属腔体上。远程无线无源图像采集器固定安装于有机玻璃观察窗上,对金属腔体内部放电状况进行实时监测。
可选地,220kV GIS金属腔体采用铝合金制成,可耐受高达1MPa气压。该金属腔体通过220kV气隔盆式绝缘子分隔为两个气室,其中左侧气室通过法兰与外部套管相连,右侧气室通过转接法兰与110kV GIS金属腔体相连。转接法兰采用铝合金制成,形状为圆盘形。外径为345mm,内径为260mm,厚度40mm。两侧各加工有12个螺纹孔。其中一侧螺纹孔用于与220kV GIS金属腔体相连,另一侧螺纹孔用于与110kV GIS金属腔体相连。各气室上安装有阀门和气压表,可向金属腔体中充入0.4MPa的SF6,模拟现场GIS的绝缘条件。
可选地,110kV试验盆式绝缘子采用掺杂Al2O3的环氧树脂制成,形状为圆盘状,直径为345mm,外侧厚度为35mm。在绝缘子中心安装有外径为88mm的金属嵌件,嵌件材质为6063-T6铝合金,用于固定安装高压导杆。110kV试验盆式绝缘子外侧均匀加工有12个螺纹孔,便于110kV试验盆式绝缘子固定安装在110kV GIS金属腔体上。
110kV GIS金属腔体采用5052-H112铝合金制成,可耐受高达1MPa气压。该金属腔体长度为500mm,内径为260mm,腔体厚度为10mm。腔体两侧均加工有法兰,法兰外径为345mm,可与110kV试验盆式绝缘子对接。各腔室上安装有阀门和气压表,可向金属腔体中充入0.4MPa的SF6,模拟现场GIS的绝缘条件。
220kV套管安装于220kV GIS金属腔体左侧的腔室上方,用于将高压电源安全引入金属腔体内的导杆上。
冲击电压发生器最高输出电压1100kV,用于产生标准雷电冲击电压和操作冲击电压,其输出端与高压套管相连。
高压交流电源最高输出电压800kV,用于产生工频交流电压,在进行交流耐压试验时其输出端与高压套管相连。
高压导杆通过固定于盆式绝缘子上安装于金属腔体中心。高压导杆包括有第一高压导杆和第二高压导杆,在220kV GIS金属腔体左侧腔室内第一高压导杆一端与套管相连,一端与220kV气隔盆式绝缘子凸面相连,在右侧腔室内,第二高压导杆一端与220kV气隔盆式绝缘子凹面相连,另一端分为竖直方向和水平方向,分别与110kV试验盆式绝缘子相连。
有机玻璃观察窗厚度为15mm,直径100mm,通过法兰固定安装于110kV GIS金属腔体上,可耐受高达1MPa以上的气压,通过有机玻璃观察窗可有效观察金属腔体内部情况。
远程无线无源图像采集器尺寸仅为30mm*20mm*15mm,采用电池供电,整体电位悬浮,防止了冲击闪络引发地电位抬升可能造成的图像采集器损坏的情况,同时,通过无线信号传输实现高压设备与低压设备间的电气隔离。远程无线无源图像采集器固定安装于有机玻璃观察窗上,可对金属腔体内部放电状况进行实时监测。
该平台的优点在于对非实验腔体采用220kV设备,确保在冲击电压下不会发生闪络,并采用多个金属腔体联通连接,大幅提高了实验效率,并可以实现数据分散性统计,采用无线无源图像采集器观测,确保了监测可靠性并容易定位闪络的绝缘子,加快了实验进度,一个平台可以同时开展冲击和工频试验,不需要拆卸设备,在节省时间的同时提高了试验结果的可信度。
以上为对本实用新型实施例提供的绝缘子损伤试验平台的具体结构的详细描述,以下将对如何操作本实用新型实施例提供的绝缘子损伤试验平台进行详细的描述。
1、在不施加电压的条件下,将真空泵分别连于220kV GIS金属腔体和110kV GIS金属腔体的阀门上,对各个气室分别抽真空至真空度达-50Kpa。而后往腔室中分别充入0.5Mpa的SF6。
2、将远程无线无源图像采集器固定安装于有机玻璃观察窗上,并启动远程无线无源图像采集器。
3、打开电源开关,调节冲击电压发生器的波头和波尾电阻,保证冲击电 压发生器能输出-350kV标准雷电冲击电压波形。
4、连接冲击电压发生器和220kV高压套管。
5、启动冲击电压发生器,通过高压导杆持续对5个110kV试验盆式绝缘子施加-350kV的标准雷电冲击电压。
6、观察并记录5个110kV试验盆式绝缘子2的绝缘情况。一旦某个试验盆式绝缘子发生闪络,则记录闪络电压和已施加冲击电压的次数。随后拆卸下发生闪络的盆式绝缘子,对剩余盆式绝缘子继续施加标准雷电冲击电压,直至所有5个盆式绝缘子均发生闪络或达到最大冲击次数450次。
7、重新装配5个全新的110kV试验盆式绝缘子,重复步骤1和步骤2.
8、打开电源开关,调节冲击电压发生器的波头和波尾电阻,保证冲击电压发生器能输出-219kV标准操作冲击电压波形。
9、启动冲击电压发生器,通过高压导杆持续对5个110kV试验盆式绝缘子施加-219kV标准操作冲击电压。
10、观察并记录5个110kV试验盆式绝缘子的绝缘情况。一旦某个试验盆式绝缘子发生闪络,则记录闪络电压和已施加冲击电压的次数。随后拆卸下发生闪络的盆式绝缘子,对剩余盆式绝缘子继续施加标准雷电冲击电压,直至所有5个盆式绝缘子均发生闪络或达到最大冲击次数150次。
11、将-450kV雷电冲击电压作用450次以及-219kV操作冲击电压作用150次后仍然未发生闪络的110kV GIS盆式绝缘子,重新装配,重复步骤1。
12、连接高压交流电源和220kV高压套管。
13、启动高压交流电源,施加工频电压,采用逐步升压法获得工频下的击穿电压。
本实用新型提供的一种绝缘子损伤试验平台,设计易于实现,操作简单,通过对绝缘子进行冲击电压和工频电压试验,为研究冲击电压对于GIS盆式绝缘子的累积损伤特性提供了可靠、有效的实验数据,有利于工程人员对试验绝缘子的耐冲击、绝缘能力进行分析评估。
以上对本实用新型所提供的一种绝缘子损伤试验平台进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本实用新型实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本 实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种绝缘子损伤试验平台,其特征在于,包括:
第一GIS金属腔体、试验绝缘子、高压导杆、套管、冲击电压发生器以及图像采集器;
所述试验绝缘子固定设置于所述第一GIS金属腔体的内部;
所述高压导杆穿过所述试验绝缘子的中心,并固定设置于所述第一GIS金属腔体的内部;
所述冲击电压发生器通过所述套管与所述高压导杆连接,用于产生冲击电压并经所述高压导杆施加于所述试验绝缘子上;
所述图像采集器设置于所述第一GIS金属腔体的外侧,用于采集所述试验绝缘子发生闪络的情况。
2.根据权利要求1所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,还包括:第二GIS金属腔体;
所述第二GIS金属腔体与所述第一GIS金属腔体连通,所述高压导杆贯穿设置于连通的所述第二GIS金属腔体和所述第一GIS金属腔体的内部;
所述第二GIS金属腔体的耐受电压大于所述第一GIS金属腔体的耐受电压。
3.根据权利要求2所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述第一GIS金属腔体在水平方向上与所述第二GIS金属腔体连通;
所述第一GIS金属腔体在竖直方向上与所述第二GIS金属腔体连通;
所述第一GIS金属腔体同时在水平方向和竖直方向上与所述第二GIS金属腔体连通。
4.根据权利要求2所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述第二GIS金属腔体通过转接法兰与所述第一GIS金属腔体连通。
5.根据权利要求2所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述高压导杆上设置有气隔盆式绝缘子,用于将所述第二GIS金属腔体分隔为第一气室和第二气室;
所述第一气室与所述套管连接,所述第二气室与所述第一GIS金属腔体连通。
6.根据权利要求1所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述第一GIS金属腔体的外侧设置有观察窗,所述图像采集器设置于所述观察窗上。
7.根据权利要求1或6所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述图像采集器采用电池供电,所述图像采集器不接地且电位悬浮。
8.根据权利要求7所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述图像采集器为无线无源图像采集器,用于通过无线信号传输采集到的图像信号。
9.根据权利要求1所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述第一GIS金属腔体上安装有阀门和气压表,用于充入SF6气体并监测所述第一GIS金属腔体内部的气压。
10.根据权利要求1所述的绝缘子损伤试验平台,其特征在于,所述试验绝缘子的中心安装有金属嵌件,用于固定安装所述高压导杆。
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CN107607846A (zh) * 2017-10-17 2018-01-19 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种绝缘子损伤试验平台

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