直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统及方法，所述系统包括：盐雾室、高压直流实验电源、直流电流测量装置、绝缘子姿态控制支架、悬挂支架、空间电场控制电极、辅助绝缘子；解决了现有测试系统无法模拟绝缘子的实际运行环境的技术问题，实现了对测试时对被测绝缘子的姿态和所处电场环境的模拟，结合仿真得到的绝缘子串中各绝缘子实际承受电压，实现了在测试时被测绝缘子所处环境与实际绝缘子串中绝缘子环境一致，以及研究空间电场对绝缘子金具腐蚀影响的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统及方法
本专利技术涉及绝缘子实验领域，具体地，涉及直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统及方法。
技术介绍
随着国家经济的不断发展，全国用电量逐年攀升。我国能源大多分布在西部地区，而用电需求较大的城市则在沿海一带。超特高压直流输电具有传输容量大、传输距离远、线路损耗小等优点，因此，直流输电在电力系统中得到广泛应用和发展。到目前为止，我国已经成为直流输电规模最大的国家。随着超特高压直流输电工程在各省范围内建成投运，绝缘子金具的腐蚀是一个亟待解决的问题。上世纪五十年代，发现绝缘子钢脚有腐蚀现象，近几年发现在已投入运行的超特高压直流输电线路中钢帽也有腐蚀现象。目前国内外学者对绝缘子串泄漏电流开展了大量的试验研究，如采用分形理论对绝缘子泄漏电流进行了研究，提取了预测污闪的特征量；通过实验研究了绝缘子泄漏电流与污秽之间的关系；分析了绝缘子不同运行状态下泄漏电流的相位特征；建立了绝缘子泄漏电流与温湿度之间关系的数学模型；采用数学统计规律计算绝缘子金具腐蚀量，从而推导了总的腐蚀电流量。上述研究均是将绝缘子串泄漏电流作为一个整体参数，绝缘子的泄漏电流与其两端的电压及其分布电导有关，可分为通过绝缘子表面的沿面泄漏电流和通过空气传播的空间泄漏电流，这两个分量受绝缘子承受的电压影响，还受到天气的影响。此外，绝缘子的空间姿态也对其金具腐蚀有较大的影响。目前对绝缘子金具的直流腐蚀测量系统均只测试沿面泄漏电流的腐蚀，没有模拟绝缘子所承受的实际电压和电场的影响，也没有对绝缘子的姿态进行控制，因此无法很好模拟绝缘子的实际运行环境。
技术实现思路
本专利技术提供了直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统及方法，解决了现有测试系统无法模拟绝缘子的实际运行环境的技术问题，实现了对测试时对被测绝缘子的姿态和所处电场环境的模拟，结合仿真得到的绝缘子串中各绝缘子实际承受电压，实现了在测试时被测绝缘子所处环境与实际绝缘子串中绝缘子环境一致，以及研究空间电场对绝缘子金具腐蚀影响的技术效果。本专利技术通过研究直流输电线路绝缘子金具腐蚀的机理和影响因素，专利技术了一种研究绝缘子表面的沿面泄漏电流和通过空气传播的空间泄漏电流对绝缘子金具腐蚀的影响实验系统及方法，以及研究绝缘子倾角对其金具腐蚀的实验系统及方法。为实现上述专利技术目的，本申请提供了一种直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀的实验系统：本申请中的系统包括盐雾室、高压直流实验电源、直流电流测量装置、绝缘子姿态控制支架、空间电场控制电极和辅助绝缘子；盐雾室用于提供实验时的盐雾环境；高压直流实验电源用于提供直流测试电压；直流电流测量装置用于测量被测绝缘子的表面泄漏电流和空间泄漏电流；绝缘子姿态控制支架用于改变被测绝缘子的倾角，模拟实验输电线路绝缘子的姿态；悬挂支架用于对直流电流测量装置和被测绝缘子进行悬挂；空间电场控制电极用于改变被测绝缘子周边电场分布状态；辅助绝缘子用于保证试验电源高压电极对地及绝缘子姿态控制支架的绝缘；被测绝缘子通过绝缘绳与辅助绝缘子连接，辅助绝缘子与绝缘子姿态控制支架连接，被测绝缘子与直流电流测量装置连接，直流电流测量装置通过绝缘绳与悬挂支架连接；直流电流测量装置包括空间电场控制电极和被测绝缘子，被测绝缘子放置在空间电场控制电极中心；高压直流实验电源的正极与被测绝缘子的钢帽连接，被测绝缘子的钢帽串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极连接，高压直流实验电源的负极与被测绝缘子的钢脚相连；空间电场控制电极串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极相连。所述高压直流实验电源由220V交流试验电源、调压器、隔离变压器、倍压整流装置、限流电阻及直流分压器组成，220V交流试验电源与调压器连接，调压器与隔离变压器连接，隔离变压器与倍压整流装置连接，倍压整流装置通过限流电阻与直流分压器连接，用于提供0-50000V直流测试电压。所述直流电流测量装置包括绝缘子表面直流泄漏电流测量表与绝缘子空间直流泄漏电流测量表，用于测量试样的表面泄漏电流和空间泄漏电流。所述绝缘子姿态控制支架包括高度可调的金属支架，支架底座有用于接地的螺栓。所述空间电场控制电极由环形电极与绝缘支架组成，绝缘支架与环形电极连接，用于改变被测绝缘子周边电场分布状态。所述辅助绝缘子由与被测绝缘子同型号的正常绝缘子组成，用于保证试验电源高压电极对地及绝缘子姿态控制支架的绝缘。本专利技术的方法包括以下步骤：第一步：将两个绝缘子姿态控制支架放置到盐雾室内，支架到盐雾室设备及墙壁的距离均大于300mm；被测绝缘子悬挂在悬挂支架下方；辅助绝缘子与被测绝缘子连接后，通过连接环与绝缘绳悬挂到绝缘子姿态控制支架，通过调节绝缘绳的长度调整被测绝缘子的倾角；第二步：进行输电线路负极导线绝缘子金具腐蚀实验，将高压直流实验电源的正极与被测绝缘子的钢帽相连，串联直流电流测量装置的绝缘子表面直流泄漏电流测量表后与盐雾室的接地极相连。将高压直流实验电源的负极与被测绝缘子的钢脚相连。第三步：将空间电场控制电极串联直流电流测量装置的绝缘子空间直流泄漏电流测量表后，与盐雾室的接地极相连。第四步：调节盐雾电导率及浓度，施加实验电压。直流输电线路绝缘子串的分布电压分布曲线不具有对称性，绝缘子在绝缘子串中的位置不同，其实际承受电压并不相同，±800kV输电线路的绝缘子串包含绝缘子71片；取正极绝缘子串作为研究对象，最高承受电压为45kV，最低承受电压为5kV。将绝缘子的承受电压分布曲线如附图2所示。实验中可根据附图2，按绝缘子在绝缘子串中的实际承受电压为实验电压，施加在被测绝缘子的两端，以分析绝缘子在绝缘子串中的位置对金具腐蚀的影响。上文给出的实验方法用于进行输电线路负极导线绝缘子金具腐蚀实验，进行输电线路正极导线绝缘子金具腐蚀实验时，要将实验步骤中的第二步改为：将高压直流实验电源的负极与被测绝缘子的钢帽相连，串联直流电流测量装置的绝缘子表面直流泄漏电流测量表后与盐雾室的接地极相连，将高压直流实验电源的正极与被测绝缘子的钢脚相连。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1)本申请提供的技术方案中，被测绝缘子的姿态与实际绝缘子串的姿态一致。在绝缘子串中，绝缘子位于绝缘子串不同位置，其对地的倾角不同，导致雨、雾和凝露情况下，绝缘子金具上水滴汇集与停留的位置不同。本申请通过绝缘子姿态控制支架、辅助绝缘子和绝缘绳调整绝缘子的倾角，使测试时绝缘子的姿态与运行时的姿态一致，可以测试雨、雾和凝露情况下，绝缘子金具上水滴汇集与停留对绝缘子金具腐蚀的影响。2)本申请提出的技术方案中，被测绝缘子的承受电压实际绝缘子串中绝缘子承受的电压一致。现有的绝缘子金具腐蚀方案中，主要考虑表面泄漏电流的影响。本申请提出的方案在绝缘子上施加了该绝缘子在绝缘子串中的实际承受电压，结合绝缘子姿态控制，测试结果更接近输电线路绝缘子在真实运行环境中的腐蚀情况。3)本申请提出的技术方案中，可以研究空间电场分布及空间电流对被测绝缘子金具腐蚀的影响。本申请中增加了空间电场控制电极，可以改变被测绝缘子周边的电场环境，收集空间分布电流，从而研究空间电场环境及空间电流对绝缘子金具腐蚀的影响。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施实例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统，其特征在于，所述系统包括：盐雾室、高压直流实验电源、直流电流测量装置、绝缘子姿态控制支架、悬挂支架、空间电场控制电极、辅助绝缘子；盐雾室用于提供实验时的盐雾环境；高压直流实验电源用于提供直流测试电压；直流电流测量装置用于测量被测绝缘子的表面泄漏电流和空间泄漏电流；绝缘子姿态控制支架用于改变被测绝缘子的倾角，模拟实验输电线路绝缘子的姿态；悬挂支架用于对直流电流测量装置和被测绝缘子进行悬挂；空间电场控制电极用于改变被测绝缘子周边电场分布状态；辅助绝缘子用于保证试验电源高压电极对地及绝缘子姿态控制支架的绝缘；被测绝缘子通过绝缘绳与辅助绝缘子连接，辅助绝缘子与绝缘子姿态控制支架连接，被测绝缘子与直流电流测量装置连接，直流电流测量装置通过绝缘绳与悬挂支架连接；直流电流测量装置包括空间电场控制电极和被测绝缘子，被测绝缘子放置在空间电场控制电极中心；高压直流实验电源的正极与被测绝缘子的钢帽连接，被测绝缘子的钢帽串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极连接，高压直流实验电源的负极与被测绝缘子的钢脚相连；空间电场控制电极串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极相连。...

【技术特征摘要】
1.直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统，其特征在于，所述系统包括：盐雾室、高压直流实验电源、直流电流测量装置、绝缘子姿态控制支架、悬挂支架、空间电场控制电极、辅助绝缘子；盐雾室用于提供实验时的盐雾环境；高压直流实验电源用于提供直流测试电压；直流电流测量装置用于测量被测绝缘子的表面泄漏电流和空间泄漏电流；绝缘子姿态控制支架用于改变被测绝缘子的倾角，模拟实验输电线路绝缘子的姿态；悬挂支架用于对直流电流测量装置和被测绝缘子进行悬挂；空间电场控制电极用于改变被测绝缘子周边电场分布状态；辅助绝缘子用于保证试验电源高压电极对地及绝缘子姿态控制支架的绝缘；被测绝缘子通过绝缘绳与辅助绝缘子连接，辅助绝缘子与绝缘子姿态控制支架连接，被测绝缘子与直流电流测量装置连接，直流电流测量装置通过绝缘绳与悬挂支架连接；直流电流测量装置包括空间电场控制电极和被测绝缘子，被测绝缘子放置在空间电场控制电极中心；高压直流实验电源的正极与被测绝缘子的钢帽连接，被测绝缘子的钢帽串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极连接，高压直流实验电源的负极与被测绝缘子的钢脚相连；空间电场控制电极串联直流电流测量装置后与盐雾室的接地极相连。2.根据权利要求1所述的直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统，其特征在于，高压直流实验电源包括：220V交流试验电源、调压器、隔离变压器、倍压整流装置、限流电阻及直流分压器，220V交流试验电源与调压器连接，调压器与隔离变压器连接，隔离变压器与倍压整流装置连接，倍压整流装置通过限流电阻与直流分压器连接。3.根据权利要求1所述的直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统，其特征在于，直流电流测量装置包括：绝缘子表面直流泄漏电流测量表和绝缘子空间直流泄漏电流测量表。4.根据权利要求1所述的直流输电线路绝缘子金具直流电场腐蚀实验系统，其特征在于，绝缘子姿态控制支架包括：高度可调的金属支架，金属支架底座设有用于接地的螺栓，绝缘子姿态控制支架到盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡仕红，朱军，李亚伟，邓元实，包中福，严磊，毛强，张榆，贺含峰，谢正军，唐平，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国网四川省电力公司检修公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51