本發(fā)明屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

長空氣間隙放電是高電壓工程領(lǐng)域長期關(guān)注的基礎(chǔ)問題之一。近期國外學(xué)者聚焦于新的放電觀測方法和仿真模型研究，我國則側(cè)重于輸變電工程間隙放電特性試驗(yàn)，就室內(nèi)研究來說實(shí)驗(yàn)裝置是開展放電試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。

近年來國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)自己的研究需要，研制了一系列放電裝置，從制作材料來看大多分為兩類，即鋼制腔體和絕緣材料腔體。雖然采用不銹鋼制作而成的鋼制腔體能很好的保證焊縫平整、光滑從而使腔體具有良好的氣密性，但是隨著近年來對長間隙放電研究尺寸的增大，在室內(nèi)對長間隙放電研究的限制也進(jìn)一步增大。相比于鋼制腔體，在同等尺寸的條件下絕緣材料腔體能實(shí)現(xiàn)更大棒-板間隙距離的放電，故在研究相同長度間隙放電試驗(yàn)時所要求的絕緣材料腔體相比于鋼制腔體的有效半徑更小，因此從經(jīng)濟(jì)性的角度來看本試驗(yàn)裝置相對于其他裝置更為理想。

我國西部具有特殊的地理環(huán)境條件，其典型特點(diǎn)是海拔高、氣壓低，且我國西電東送的南、北、中走廊均存在高海拔地區(qū)，我國750kv輸電工程路徑中最高海拔達(dá)2850m，90%的青藏鐵路在海拔4000m以上，因此高海拔地區(qū)的空氣間隙放電特性是超、特高壓輸電工程急需解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，其研究具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。然而目前對于高海拔地區(qū)戶外絕緣特性研究一般是在高海拔試驗(yàn)現(xiàn)場開展真型試驗(yàn)，這種做法通常會耗費(fèi)巨大的人力、物力，并且時間成本投入過大。因此本試驗(yàn)裝置為低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)提供了平臺，具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了給低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)研究提供一個氣壓在100pa～0.1mpa范圍內(nèi)可控，棒-板間隙在0～1000mm范圍內(nèi)可調(diào)的試驗(yàn)裝置，本發(fā)明提供了一種低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置。

所述低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置主要包括試驗(yàn)腔體，抽真空裝置，氣壓監(jiān)控裝置以及高速觀測平臺。

其各部分之間的連接關(guān)系是：試驗(yàn)腔體分別與抽真空裝置和氣壓監(jiān)控裝置相連接。

抽真空裝置采用真空泵，利用抽真空裝置對試驗(yàn)腔體抽真空，為低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

同時試驗(yàn)腔體與氣壓監(jiān)控裝置相連，氣壓監(jiān)控裝置由真空計與放氣閥組合實(shí)現(xiàn)，可對試驗(yàn)腔體的氣壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，進(jìn)而控制和穩(wěn)定試驗(yàn)腔體的氣壓值。

高速觀測平臺由高速相機(jī)和顯示屏組成，高速相機(jī)通過直徑為150mm的鋼化玻璃觀察窗對長間隙放電試驗(yàn)的放電過程進(jìn)行錄制，以便后期研究與分析。

所述試驗(yàn)腔體突破傳統(tǒng)的鋼制材料而選用絕緣材料聚丙烯作為試驗(yàn)腔體的制作材料，雖然采用不銹鋼制作而成的鋼制腔體能很好的保證焊縫平整、光滑從而使腔體具有良好的氣密性，但是隨著近年來對長間隙放電研究尺寸的增大，在室內(nèi)對長間隙放電研究的限制也進(jìn)一步增大。相比于鋼制腔體，在同等尺寸的條件下絕緣材料腔體能實(shí)現(xiàn)更大棒-板間隙距離的放電。在放電試驗(yàn)中，鋼制腔體所需要的有效半徑相比于絕緣材料腔體而言要大得多，經(jīng)濟(jì)性能更為優(yōu)越。

所述試驗(yàn)腔體包括外腔體、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合、內(nèi)膽、光學(xué)鋼化玻璃觀察窗、可調(diào)節(jié)棒-板電極系統(tǒng)，腔體整體嵌套形式為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合焊接于腔體外壁內(nèi)側(cè)，內(nèi)膽置于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合內(nèi)部。

所述試驗(yàn)腔體具體尺寸為：側(cè)壁有效高度為1000mm，側(cè)壁厚度為18mm，上下封頭高度均為325mm，上封頭大法蘭直徑為1200mm，法蘭盤厚度為20mm，腔體側(cè)壁小法蘭直徑100mm，厚度為15mm。通過拆卸聚丙烯上封頭調(diào)節(jié)棒板電極間距以進(jìn)行放電試驗(yàn)。

所述觀察窗口的圓孔直徑為150mm，采用高強(qiáng)度、安全性好的鋼化玻璃密封，能夠觀察試驗(yàn)腔體內(nèi)的放電情況。

所述抽真空裝置和氣壓監(jiān)控裝置的連接口采用螺紋連接口，連接口的閥門采用球閥，該試驗(yàn)腔體能夠耐真空負(fù)壓強(qiáng)。

所述抽真空裝置通過球閥與真空泵相連。

所述氣壓監(jiān)控裝置通過真空計與放氣閥組合實(shí)現(xiàn)，以實(shí)時監(jiān)控試驗(yàn)腔體內(nèi)氣壓的變化情況，這樣可以實(shí)現(xiàn)在特定棒-板間隙長度下在任意氣壓值下的放電試驗(yàn)，使操作簡便易行。

附圖說明

圖1是所述低氣壓下長間隙放電研究裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是所述腔體加強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是所述腔體內(nèi)膽結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是所述低腔體工程結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是所述低氣壓下長間隙放電研究的試驗(yàn)流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1所示為所述低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括試驗(yàn)腔體，抽真空裝置，氣壓監(jiān)控裝置以及高速觀測平臺。

圖2所示為所述低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)腔體的工程示意圖。如圖2所示，放電試驗(yàn)腔體包括外腔體、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合、內(nèi)膽、光學(xué)鋼化玻璃觀察窗、可調(diào)節(jié)棒-板電極系統(tǒng)，腔體整體嵌套形式為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合焊接于腔體外壁內(nèi)側(cè)，內(nèi)膽置于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合內(nèi)部。

腔體具體尺寸為：側(cè)壁有效高度為1000mm，側(cè)壁厚度為18mm，上下封頭高度均為325mm，上封頭大法蘭直徑為1200mm，法蘭盤厚度為20mm，腔體側(cè)壁小法蘭直徑為100mm，厚度均為15mm。

通過拆卸聚丙烯上封頭調(diào)節(jié)棒-板電極間距以進(jìn)行放電試驗(yàn)。所述觀察窗口的圓孔直徑為150mm，采用高強(qiáng)度、安全性好的鋼化玻璃密封，能夠觀察試驗(yàn)腔體內(nèi)氣體的放電情況。高壓電極與低壓電極均采用螺紋連接，方便更換測試電極形狀，以測試不同棒電極對電場分布的影響。腔體下封頭處接有四通管，四通管內(nèi)徑為20mm，四通管的各個連接口分別與抽真空裝置、放氣裝置，真空測量裝置相連接，并留有一個備用接口。四通管的各個連接口均采用螺紋連接口，抽真空裝置和放氣裝置連接口的閥門均采用球閥，使放電試驗(yàn)腔體能夠耐真空負(fù)壓強(qiáng)。

圖3所示為低氣壓下長間隙放電研究的試驗(yàn)流程圖。先拆卸腔體上封頭調(diào)整至合適的棒-板間距，然后對試驗(yàn)腔體抽真空，抽至其極限值，測試腔體的氣密性，接著把氣壓調(diào)至目標(biāo)值，最后在高壓電極上施加電壓進(jìn)行測試，每個氣壓值下進(jìn)行一組測試，完成在特定棒-板電極間距的一組實(shí)驗(yàn)之后，再次調(diào)節(jié)棒-板電極間距，從抽真空開始重新進(jìn)行上述操作。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低氣壓下長間隙放電試驗(yàn)裝置。該試驗(yàn)裝置主要包括放電試驗(yàn)腔體，抽真空裝置，氣壓監(jiān)控裝置以及高速觀測平臺。放電試驗(yàn)腔體由外腔體、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合、內(nèi)膽、光學(xué)鋼化玻璃觀察窗、可調(diào)節(jié)棒?板電極系統(tǒng)等部分組成，腔體整體嵌套形式為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合焊接于腔體外壁內(nèi)側(cè)，內(nèi)膽置于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)組合內(nèi)部。其各部分之間的連接關(guān)系是：試驗(yàn)腔體分別與抽真空裝置以及氣壓監(jiān)控裝置相連接以控制和穩(wěn)定試驗(yàn)腔體的氣壓值。利用高速相機(jī)通過直徑為150mm的鋼化玻璃觀察窗對長間隙放電試驗(yàn)的放電過程進(jìn)行錄制，以便后期研究與分析。本發(fā)明為進(jìn)行氣壓在100Pa～0.1MPa范圍內(nèi)可調(diào)的長間隙放電實(shí)驗(yàn)研究提供試驗(yàn)平臺。

技術(shù)研發(fā)人員：李衛(wèi)國;夏喻;袁創(chuàng)業(yè);程宇頔;陳艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.12.26
技術(shù)公布日：2017.07.28