GIS氣體絕緣參數(shù)設(shè)計。
[0062]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型的試驗裝置進行說明。
[0063]如圖1所示,試驗裝置主體包括密封箱I,在密封箱I上開設(shè)有二個充氣口2,通過充氣口 2可以將預先配制好的混合氣體充入到密封箱I內(nèi),同時在密封箱I上裝有氣壓表3,可以隨時監(jiān)測密封箱I內(nèi)的氣壓,使密封箱I內(nèi)的氣壓達到試驗要求的壓力后可以停止充氣。密封箱I內(nèi)的充氣壓力在O?0.7MPa,密封箱I要求承受氣壓強度為1.5MPa,同時具備防爆孔,密封箱I主體結(jié)構(gòu)由鋁合金材料制作,內(nèi)表面設(shè)置絕緣材料覆蓋,雙層真空保溫設(shè)計和氣體密封處理,使腔體內(nèi)氣體溫度和密閉性穩(wěn)定。
[0064]密封箱I的頂板安裝施壓電極11,施壓電極11通過高壓套管與外接高壓試驗電源相連接,密封箱I的底板上安裝接地電極12,施壓電極11與接地電極12組成電極對,對混合氣體施加電壓進行擊穿試驗。施壓電極11包括棒形、球形及平板形三種形狀不同的電極,通過機械旋轉(zhuǎn)機械安裝于密封箱I的頂板上,通過操作機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7可以任意選擇一個形狀的電極來充當施壓電極11;接地電極12同樣包括棒形、球形及平板形三種形狀不同的電極,通過機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)8安裝于密封箱I的底板上,通過操作機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7可以任意選擇一個形狀的電極來充當接地電極12,與施壓電極11組成匹配的電極對。機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7可以采用轉(zhuǎn)盤或是環(huán)形骨架與精密萬向節(jié)等常見的既可旋轉(zhuǎn)又可定位于某一角度的機械結(jié)構(gòu),三種不種形狀的電極安裝于類似于轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)上,使電極可以360度旋轉(zhuǎn)換位,即可實現(xiàn)電極形狀的變換,同時相鄰的電極不會影響試驗電極邊緣的電場分布,此為常規(guī)技術(shù),在此不做描述。三種形狀的電極中,棒形電極尖端曲率半徑為2.5_,球形電極直徑為50mm,平板形電極直徑100mm,不產(chǎn)生邊緣效應,電極表面粗糙度為3.2,電極采用導電性能良好的黃銅為材料制作金屬電極,通過三種不同形狀的電極進行組合,模擬極不均勻電場、稍均勻電場和均勻電場三種情況,根據(jù)電場不均勻度要求,可調(diào)整電極間隙距離達到指標。同時,在密封箱I上開設(shè)有安裝手孔,可以讓操作者將手從安裝手孔內(nèi)伸入到密封箱I內(nèi),對機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7進行操作,以安裝好預定配對形狀的電極對。高度調(diào)節(jié)機構(gòu)8可以采用電機驅(qū)動的螺紋配合結(jié)構(gòu)等常規(guī)方案,來實現(xiàn)接地電極12的高度調(diào)節(jié),以實現(xiàn)電極對的間距改變,間距可調(diào)范圍為0-50mm。進一步地,密封箱I上還安裝有間距測量裝置6,用于測量電極對之間的當前間距,以便于操作者對電極對的間距進行精準調(diào)節(jié),間距測量裝置6可以是激光測距儀器等現(xiàn)有裝置,比如在密封箱I上對立的兩側(cè)安裝兩對激光測距儀,同時位于電極對的中間,用心測量電極對的間距。優(yōu)選地,在密封箱I上還設(shè)有觀察窗,以方便操作者對電極對的形狀或是間距進行調(diào)節(jié)。
[0065]密封箱I內(nèi)的溫控系統(tǒng),具體地包括溫度控制器、溫度傳感器、加熱器4和制冷器5,加熱器4安裝于密封箱I的底部用于加熱提升密封箱I內(nèi)的溫度,制冷器5安裝于密封箱I的頂部用于制冷降低密封箱I內(nèi)的溫度,溫度傳感器用于檢測密封內(nèi)的當前溫度,溫度控制器可以根據(jù)設(shè)定溫度和溫度傳感器檢測到的當前溫度信息來控制加熱器4和制冷器5的工作情況,對密封箱I內(nèi)的溫度進行精準調(diào)控。對于制冷器5,具體地包括設(shè)于密封箱I內(nèi)的制冷蒸發(fā)器,以及設(shè)于密封箱I內(nèi)的配套制冷制備。溫控系統(tǒng)可以連續(xù)調(diào)節(jié)密封箱I內(nèi)的溫度在-60°C?120°C內(nèi)變化,并可保證溫控精度為± 1°C,I小時內(nèi)試驗環(huán)境可由常溫到達試驗要求溫度。
[0066]此外,試驗裝置還可以包括配套的混氣配比系統(tǒng)和氣體回收系統(tǒng),分別用于按預定要求對試驗氣體進行配比混合,并對試驗后的氣體進行回收處理。
[0067]試驗裝置的各組件要求在工頻電壓220kV,雷電沖擊電壓300kV工作正常、絕緣良好,并保證外施工頻電壓220kV下試驗系統(tǒng)除調(diào)控電極組外不發(fā)生放電。
[0068]在進行試驗的時候,首先進行電極對的配比,按測試要求將電極對的形狀選擇好,通過機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7將選擇的預定形狀的施壓電極11和接地電極12旋轉(zhuǎn)到試驗位置,以組成匹配的電極對;然后通過高度調(diào)節(jié)機構(gòu)8和間距測量裝置6相配合,將電極對之間的間距調(diào)整到預定試驗要求。使混氣配比系統(tǒng)通過充氣口 2向密封箱I內(nèi)充氣,隨時關(guān)注氣壓表3以了解密封箱I內(nèi)的氣壓。操作溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)密封箱I內(nèi)氣體溫度,達到所需溫度后使溫控系統(tǒng)保持溫度平衡,同時按預定壓力停止充氣。最后對施壓電極11接通外部高壓電源,進行混合氣體絕緣特性試驗,并記錄試驗參數(shù)。
[0069]試驗過程采用無暈試驗交流電源(50kVA/250kV)提供試驗所需工頻高電壓,標準電容分壓器提供工頻測量信號,分壓比為1000:1,用于工頻電壓擊穿試驗及局部放電試驗。沖擊電壓源(±300kV/30kJ)提供試驗所需的全波雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓,采用弱阻尼電容分壓器測量沖擊電壓波形信號,分壓比為1500:1,用于沖擊電壓擊穿試驗。
[0070]通過仿真分析,為比較電極結(jié)構(gòu)尺寸電場的均勻程度,當電極間隙確定為d,引入電場不均勾系數(shù)f,其值為電極間最大電場為Emax與平均場強為Eav的比值。當f = I?1.05為均勻電場,1.05〈f〈2為稍不均勻電場,f>4屬于不均勻電場,通過調(diào)節(jié)絕緣結(jié)構(gòu)間隙距離調(diào)整電場不均勻程度。
[0071]試驗中以混合氣體配比、氣體溫度、氣體壓力、電極模型為四變量參數(shù),在混合氣體比例、氣體壓力一定的條件下,通過前述溫度、電極間隙和電極可調(diào)的試驗裝置實現(xiàn)試品在-60°C?120°C內(nèi)連續(xù)可控調(diào)節(jié),分別在每個溫度測點進行混合氣體擊穿試驗。
[0072]具體地,混合氣體采用六氟化硫和氮氣(或四氟化碳)進行混合,比例分別為1:9,2:8,3:7,4:6,5:5(混氣配比可按照5%遞進增量劃分);混合氣體充氣壓力選取方式,按照
0.7MPa,0.6MPa,0.5MPa,0.4MPa,0.3MPa,0.2MPa,0.1MPa ;混合氣體寬溫選取方式,按照_600C,-50°c,-40°c,-35°c,-30°C,-25°C,-20°C,-15°C,_10°C,-5°C,0°C ,10°C, 20°C,50°C,80°C,100°C;更換電極系統(tǒng),調(diào)節(jié)好電極間隙距離,并將密封箱I密封。在常溫下,將六氟化硫混合配比后的氣體靜置4h,將密封箱I內(nèi)抽真空后,充入試驗用混合氣體到密封箱I內(nèi),充氣壓力為0.7MPa,高壓套管連接高壓電源,接地電極12連接地線,將外部高壓及地連接好,確保試驗回路連接準確無誤后,取下接地線;操作溫控系統(tǒng),調(diào)節(jié)溫度至氣體液化臨界值,記錄該溫度為Tl,記錄壓強P1,調(diào)節(jié)溫度T2 = T1+5°C,記錄壓強P2,按照上述逐步遞進的方式調(diào)節(jié)溫度進行試驗;在各種配比的混合氣體條件下,測量不同氣壓下的擊穿強度,并記錄擊穿電壓值,包括工頻擊穿和沖擊擊穿,沖擊擊穿和工頻擊穿試驗交替進行。
[0073]工頻電壓擊穿數(shù)值取至少三次擊穿電壓的平均值,每兩次擊穿之間間隔一定的時間,以消除上次擊穿對本次擊穿數(shù)值的影響,記錄于表I。沖擊擊穿電壓數(shù)值由50%升降電壓法來得到。對于每個氣壓點,要獲得其沖擊擊穿電壓值,放電次數(shù)至少為20次,分散性較大可達40次以上,記錄于表2。
[0074]通過本實用新型提供的溫度和壓力可調(diào)可控、電場不均勻度按需調(diào)控用于混合氣體絕緣特性試驗的一體化裝置,并在此裝置的基礎(chǔ)上提出了混合氣體在寬溫條件下絕緣性能的試驗方法,可滿足單一、二元或多元氣體介質(zhì)在不同溫度、壓力、不同電場條件和不同電壓類型下的多維變量試驗需求,用于高寒地區(qū)GIS氣體絕緣參數(shù)設(shè)計。
[0075]以上所述僅是本實用新型的較佳實施方式,故凡依本實用新型專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾,均包括于本實用新型專利申請范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種混合氣體絕緣特性試驗裝置,其特征在于,包括密封箱,設(shè)置于密封箱內(nèi)中部位置的電極對,以及調(diào)節(jié)密封箱內(nèi)溫度的溫控系統(tǒng),所述密封箱上設(shè)有待測氣體的充氣口,并且所述密封箱上設(shè)有氣壓表。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氣體絕緣特性試驗裝置,其特征在于,所述溫控系統(tǒng)包括加熱器、制冷器、溫度控制器和溫度傳感器,所述加熱器位于密封箱的底部,所述制冷器位于密封箱的頂部,所述溫度傳感器用于檢測密封箱內(nèi)的溫度信號并發(fā)送給溫度控制器,所述溫度控制器根據(jù)溫度傳感器檢測的溫度信號控制所述加熱器和制冷器的工作狀態(tài)以調(diào)節(jié)密封箱內(nèi)的實時溫度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氣體絕緣特性試驗裝置,其特征在于,所述充氣口有二個以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氣體絕緣特性試驗裝置,其特征在于,所述電極對包括通過機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝于密封箱頂板上的施壓電極,以及通過機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝于密封箱底板上的接地電極;所述施壓電極和接地電極均包括棒形、球形及平板形三種形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合氣體絕緣特性試驗裝置,其特征在于,所述密封箱的側(cè)板上安裝有間距測量裝置,用于測量所述電極對之間的間距。
【專利摘要】本實用新型涉及一種混合氣體絕緣特性試驗裝置,包括密封箱,設(shè)置于密封箱內(nèi)中部位置的電極對,以及調(diào)節(jié)密封箱內(nèi)溫度的溫控系統(tǒng),所述密封箱上設(shè)有待測氣體的充氣口,并且所述密封箱上設(shè)有氣壓表,同時本實用新型還提供了應用上述試驗裝置的混合氣體絕緣特性試驗方法。本實用新型用于對混合氣體在高低溫和高低氣壓狀態(tài)下的絕緣性能試驗,以方便快捷地獲取不同溫度區(qū)間氣體絕緣設(shè)備最優(yōu)混氣配比及匹配壓力,優(yōu)化高寒地區(qū)GIS氣體絕緣設(shè)計方案。
【IPC分類】G01R31/12
【公開號】CN205229396
【申請?zhí)枴緾N201521086308
【發(fā)明人】張連星, 張潮海, 程林, 趙坤, 江翼, 胡媛媛, 杜振波
【申請人】國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 南京南瑞集團公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月23日