CN208092187U - 一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件，设计同轴圆柱电机结构的等效固封绝缘件，以代替固体绝缘开关，针对环氧树脂的主绝缘应力点进行试验，更加经济、便捷；同时可通过多次重复试验，大大降低试验的随机误差，提供了相关试验数据的准确性，解决了固体绝缘开关研究可重复性较差的缺陷，可加速促进固体绝缘开关的相关试验研究。
Description
技术领域
本实用新型涉及中压开关技术领域，具体涉及一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件。
背景技术
固体绝缘开关是以环氧树脂材料作为主绝缘介质，通过APG技术将固体绝缘开关的真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑固封成一整体，实现了全密封、全绝缘结构。目前，固体绝缘开关因其体积小、免维护、集成化和环境适应性较强等特点受到市场的推崇和业界的关注。
固体绝缘开关相比于紧凑型气体绝缘开关柜有诸多优势，然而固体材料为非自恢复材料，其绝缘损伤具有累积效应，长时间运行情况下，会出现绝缘劣化问题，需开展相关试验研究其长时间下的绝缘失效和老化过程。但目前固体开关设备的绝缘试验会对其造成一定程度的绝缘损害，且可重复性较低、经济成本较高，无法得到较为详实的固体绝缘开关的绝缘性能及老化寿命基础研究数据，使得固体绝缘开关长时间下绝缘失效和老化过程研究进展缓慢。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件。
本实用新型采用如下技术方案，一种固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件，其特征在于：所述等效固封绝缘件为同轴圆柱电极结构，其中，所述同轴圆柱结构具体为中空圆柱头与高压圆柱嵌件构成；所述中空圆柱由螺纹孔、屏蔽罩、支撑圆盘组成，结构内窄外宽，进口处、出口处均呈喇叭状，呈几何对称；所述出口处连接中空圆柱型结构；所述同轴结构的尾端呈中空倒置陀螺状；所述中空圆柱型结构与所述同轴结构的所述尾端半径不同；所述高压圆柱嵌件由螺纹孔与底面为球面的金属圆柱构成，呈轴对称；所述高压圆柱嵌件的尾部呈中空陀螺状。
进一步，在本实用新型中，所述等效固封绝缘件是采用环氧树脂材料，浇注、高温、固化、脱模得到。
本实用新型有益技术效果
本实用新型所提出的一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件，设计同轴圆柱电机结构的等效固封绝缘件，以代替固体绝缘开关，针对环氧树脂的主绝缘应力点进行试验，整个试验过程更加经济、便捷；同时可通过多次重复试验，大大降低试验的随机误差，提供了相关试验数据的准确性，解决了固体绝缘开关研究可重复性较差的缺陷，可加速促进固体绝缘开关的相关试验研究。
附图说明
图1为一实施例固体绝缘开关的固封极柱结构剖面图；
图2是一实施例的固封极柱不同位置环氧树脂局部场强分布图；
图3为本实用新型所提出的一等效固封绝缘件结构图；
图4为本实用新型所提出的一等效固封绝缘件的场强分布图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4，具体对本实用新型进行进一步详细说明。
固体绝缘开关的核心部位是固封极柱，固封极柱是将导电回路、真空灭弧室、绝缘拉杆、隔离开关等部件放入模具浇注环氧树脂材料固化后形成。对一种12kV电压等级的三工位固封极柱产品进行建模分析，如图1所示，为一实施例固体绝缘开关的固封极柱结构剖面图，其中，包括环氧树脂外壳1、导电回路2、真空灭弧室静触头3、屏蔽罩4、真空灭弧室动触头5、陶瓷外壳6、波纹管7、三工位隔离开关静触头8、硅橡胶套9、接地位10、三工位隔离开关动触头11、绝缘拉杆12。
进一步，针对绝缘介质分析，固封极柱的绝缘介质包括空气、真空、环氧树脂、硅橡胶、陶瓷，其相对介电常数分别为1.00058、1、3.5、2.8、9.5。固体绝缘开关在正常运行条件下,真空灭弧室和三工位隔离开关均处于合闸状态，选择导电回路、真空灭弧室触头、三工位隔离开关触头的仿真施加电压为12kV，在环氧树脂外壳、绝缘拉杆金属表面、嵌件处施加零电位，进行固体绝缘开关电场分布计算。
图2为固封极柱环氧树脂材料电位线较为集中的四个部位的局部场强分布，其中，图2（1）为出线套管环氧树脂的场强分布，最大场强约为1.57MV/m，图2（2）为进线套管环氧树脂的场强分布，最大场强约为1.55MV/m，图2（3）为真空灭弧室外部环氧树脂场强分布，最大场强约为0.04MV/m，图2（4）为隔离开关外部环氧树脂场强分布，最大场强约为0.07MV/m。因此正常工作条件下环氧树脂材料主绝缘应力点为进、出线套管部位，该部位绝缘性能的优劣是影响整个固体绝缘开关是否正常运行的关键。
针对环氧树脂材料主绝缘应力点并结合该部位模型尺寸，进行抽象并设计了一种同轴圆柱结构的电极试件，其主要组成部分为焊接中空圆柱体与高压圆柱嵌件，如图3所示。具体的，所述同轴圆柱结构具体为中空圆柱头与高压圆柱嵌件构成，所述中空圆柱由螺纹孔、屏蔽罩、支撑圆盘组成，结构内窄外宽，进、出口处呈喇叭状，呈几何对称；所述高压圆柱嵌件由螺纹孔与底面为球面的金属圆柱构成，呈轴对称电极材料与进、出线绝缘套筒部位导电体相同，所述高压圆柱嵌件的尾部呈中空陀螺状；依据工程实际选用ER102型号的环氧树脂，将其与固化剂、增韧剂、促进剂、硅微粉100：:90：25：1：320充分混合后浇注至同轴圆柱电极模具，经高温固化脱模后得到等效固封绝缘件。
如图4所示为固封绝缘件电场仿真结果。图4中高压圆柱嵌件与焊接中空圆柱体间隙部位电位线分布较为均匀，圆柱嵌件下部与屏蔽罩上部电位线分布较为集中，最大场强约为1.53MV/m，与固封极柱进、出线管套部位电场分布基本一致，故可在试验阶段等效固体绝缘开关。对该固封绝缘件进行绝缘试验可在一定程度上等效为对固体绝缘开关的绝缘性能测试。
此外，将环氧树脂材料浇注至所设计的固封绝缘件的电极模具，高温固化脱模后即可得到等效固封绝缘件。对所设计的固封绝缘件进行绝缘试验可在一定程度上等效为固体绝缘开关的绝缘性能测试，能够更加经济、简单、方便地进行相关试验研究，提高试验的可重复性，大大减小试验过程中的偶然误差。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件，其特征在于：所述等效固封绝缘件为同轴圆柱电极结构，其中，所述同轴圆柱电极结构具体为中空圆柱头与高压圆柱嵌件构成；所述中空圆柱由螺纹孔、屏蔽罩、支撑圆盘组成，结构内窄外宽，进口处、出口处均呈喇叭状，呈几何对称；所述出口处连接中空圆柱型结构；所述同轴圆柱电极结构的尾端呈中空倒置陀螺状；所述中空圆柱型结构与所述同轴圆柱电极结构的所述尾端半径不同；所述高压圆柱嵌件由螺纹孔与底面为球面的金属圆柱构成，呈轴对称；所述高压圆柱嵌件的尾部呈中空陀螺状。
2.根据权利要求1所述一种用于固体绝缘开关中环氧树脂绝缘特性研究的等效固封绝缘件，其特征在于：所述等效固封绝缘件是采用环氧树脂材料，浇注、高温、固化、脱模得到。
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