一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置及方法，包括主壳体、喷口、气缸、活塞、活塞支撑杆、下盖板动触头、静触头、电机拉杆、拉杆、绝缘拉杆和驱动电机，本发明专利技术提出的试验装置相对于断路器在进行试验过程中极大地减少了用气量，从而降低了试验成本；本发明专利技术提出的试验装置中各个零部件常见且易加工，拆装方便，便于后期维护；本发明专利技术试验装置解决了采用已成型的断路器做试验在一定程度上制约试验项目拓展的问题，本发明专利技术试验装置可对多个试验项目同时开展，以适应不同试验项目的要求。

Test device and method for environmental protection type gas arc extinguishing performance research

The invention provides a test device and method for environmental protection gas arc extinguishing performance research, including a main shell, a nozzle, a cylinder, a piston, a piston support rod, a moving contact of a lower cover plate, a static contact, a motor pull rod, a pull rod, an insulating pull rod and a driving motor. The test device has been tested relative to a circuit breaker. The test device of the invention solves the problem that using the formed circuit breaker to do the test restricts the development of the test project to a certain extent, and the test cost is reduced greatly. The test device can carry out several test items simultaneously to meet the requirements of different test items.

【技术实现步骤摘要】
一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置及方法
本专利技术属于高压开关设备
，特别涉及一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置及方法。
技术介绍
随着电力技术的发展，SF6电气设备得到了广泛的应用，SF6具有很强的电负性，有优异的灭弧性能和绝缘强度，热传导性能好，容易复合以及不会分解出碳粒子。但是在高寒地区，SF6气体容易液化，同时SF6是一种温室效应值很高的气体，对环境影响很大。因此寻求SF6替代气体已是必然的趋势。目前，对于SF6替代气体的研究重点主要是其绝缘性能和灭弧性能，而针对灭弧性能的试验研究多数是将断路器接入试验站专用的试验回路中进行。由于当前气体断路器电压等级一般都在40.5kV以上，断路器本体较大，试验过程中用气量随之也会较大，这无疑会增加试验成本。同时在专用的试验回路中进行试验也会受到试验站多种条件的约束，对于试验研究来说非常不利。除此之外，采用已成型的断路器做试验也在一定程度上制约了试验项目的拓展，不利于多个试验项目同时开展。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置及方法，其实现了SF6替代气体灭弧性能的试验研究，简化了试验回路，大大减少了用气量，节约了试验成本。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，包括钢架、气缸和充电装置，所述钢架顶端设置有下盖板，所述下盖板中心处底端设置有动密封座，所述动密封座凹槽内设置有动密封座圈，且动密封座圈顶部抵在下盖板下表面，所述下盖板上开设有进出气口，所述下盖板顶部焊接有螺母，且螺母位于下盖板通孔四周，所述下盖板顶部螺接有主壳体，所述主壳体中上部侧壁对称焊接有侧向壳体，所述侧向壳体末端设置有侧向壳体盖板，所述主壳体顶部螺接有盆式绝缘子，所述钢架底部固定安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴末端与电机连杆大端转动安装，所述电机连杆小端与连杆一端转动安装，所述连杆另一端与绝缘拉杆一端连接，且绝缘拉杆依次贯穿动密封座圈和下盖板通孔并延伸至主壳体内腔，所述气缸位于主壳体内腔，所述气缸底端设置有拉杆支架，所述拉杆支架上开设有与螺母同轴心的通孔，所述通孔内壁安装有滑动轴承，所述绝缘拉杆另一端螺接在拉杆支架底端中部，所述气缸内壁滑动安装有活塞，所述活塞底端固定安装有活塞支撑杆，且活塞支撑杆贯穿滑动轴承并与螺母固定安装，所述气缸内壁活塞顶端固定安装有动触头支撑板，所述动触头支撑板顶部螺接有动触头，所述气缸顶部螺接有喷口，所述盆式绝缘子底端固定安装有静触头固定座，且静触头固定座顶部延伸至盆式绝缘子通孔内，所述静触头固定座底部固定安装有静触头，且静触头位于主壳体内腔，所述盆式绝缘子顶部固定安装有高压导电杆，且高压导电杆底部延伸至盆式绝缘子通孔内与静触头固定座顶部紧密贴合；所述充电装置输出端与充电开关电连接，所述充电开关输出端与充电电容并联后分别电连接电抗和传感器三，所述电抗电连接合闸开关，所述合闸开关电连接回路等效电阻，所述回路等效电阻电连接高压导电杆，所述高压导电杆电连接传感器一，所述传感器一电连接示波器，所述传感器三输出端分别电连接下盖板和示波器，所述下盖板电连接传感器二，所述传感器二输出端电连接示波器，所述驱动电机与驱动电机控制系统电连接。所述驱动电机设置为有限转角永磁无刷直流电机。所述主壳体是上下两端均敞口的中空圆柱筒，所述侧向壳体一端是敞口，另一端是封闭的中空圆柱筒。所述绝缘拉杆的直线运动速度为3.2m/s。所述电机连杆与连杆的长度比为1:2。所述主壳体高度为480mm，直径为325mm，内部总的气体容量为40L。所述气缸内径设置为90mm，所述气缸气体容量为0.9L。所述动触头、静触头以及喷口采用40.5kV/31.5kA自能式断路器的标准件，所述动触头外径为25mm，所述静触头内径为25.2mm，且两者采用插入式对接方式，所述动触头机械特性设计参数：行程为96mm，开距60mm，超程36mm。一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验方法，采用一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，包括以下步骤，步骤一，对试验装置驱动电机控制系统进行验证，驱动电机控制系统主要包括电容器充放电电路、逆变隔离驱动电路及动触头速度检测电路，使其满足试验过程所需的合分操作要求，驱动电机控制系统流程图如图3所示；步骤二，检查试验装置的盆式绝缘子、主壳体和下盖板连接处、主壳体和侧向壳体焊缝处、侧向壳体和侧向壳体盖板连接处以及下端盖与绝缘拉杆之间的动密封处的气密性，通过进出气口对所述主壳体和侧向壳体内充入气体；步骤三，调节试验回路中的投切参数，试验装置初始为合闸状态，调整合闸开关至分闸状态；步骤四，打开充电开关对主电容进行充电至预设的电压值，同时将驱动电机控制系统设置为操作就绪状态；步骤五，关闭充电开关，启动测量程序；合闸开关执行合闸动作，试验回路出现电流，经过预设的时间后，试验装置执行分闸操作；步骤六，通过传感器一和传感器二可测得试验装置燃弧过程中的电弧电压u的波形，通过传感器三可测得燃弧过程中的电弧电流i的波形，传感器一、传感器二和传感器三将测得数据传输给示波器，确认示波器采集的数据准确无误后保存，操作放电开关对主电容进行放电处理；步骤七，通过试验测量电弧电流和电弧电压的波形图并通过MATLAB软件进行数据处理，即可得到相应的电弧时间常数θ和电弧散发功率N，据此即可判断出该气体的灭弧性能。所述主壳体和侧向壳体内充入的气体根据不同的试验项目可设置为N2、C4F7N或CF3I环保型气体。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提出的试验装置相对于断路器在进行试验过程中极大地减少了用气量，从而降低了试验成本。2、本专利技术提出的试验装置中各个零部件常见且易加工，拆装方便，便于后期维护。3、本专利技术试验装置解决了采用已成型的断路器做试验在一定程度上制约试验项目拓展的问题，本专利技术试验装置可对多个试验项目同时开展，以适应不同试验项目的要求。附图说明图1为本专利技术试验装置结构示意图；图2为本专利技术试验原理图；图3为本专利技术试验装置灭弧过程示意图；图4为本专利技术驱动电机控制系统控制流程图；图5为本专利技术试验控制流程图；1-钢架，2-气缸，3-下盖板，4-动密封座，5-动密封座圈，6-进出气口，7-螺母，8-主壳体，9-侧向壳体，10-侧向壳体盖板，11-盆式绝缘子，12-驱动电机，13-电机连杆，14-连杆，15-绝缘拉杆，16-拉杆支架，17-滑动轴承，18-活塞，19-活塞支撑杆，20-动触头支撑板，21-动触头，22-喷口，23-静触头固定座，24-静触头，25-高压导电杆，26-充电装置，27-示波器，28-传感器一，29-传感器二，30-传感器三，31-驱动电机控制系统，S-充电开关，C-充电电容，L-电抗，HK-合闸开关，R-回路等效电阻。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1和图2所示，一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，包括钢架1、气缸2和充电装置26，所述钢架1顶端设置有下盖板3，所述下盖板3中心处底端设置有动密封座4，所述动密封座4凹槽内设置有动密封座圈5，且动密封座圈5顶部抵在下盖板3下表面，动密封座圈5起到保证绝缘拉杆15与下盖板3之间的气密性的作用，所述下盖板3上开设有进出气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，其特征在于，包括钢架、气缸和充电装置，所述钢架顶端设置有下盖板，所述下盖板中心处底端设置有动密封座，所述动密封座凹槽内设置有动密封座圈，且动密封座圈顶部抵在下盖板下表面，所述下盖板上开设有进出气口，所述下盖板顶部焊接有螺母，且螺母位于下盖板通孔四周，所述下盖板顶部螺接有主壳体，所述主壳体中上部侧壁对称焊接有侧向壳体，所述侧向壳体末端设置有侧向壳体盖板，所述主壳体顶部螺接有盆式绝缘子，所述钢架底部固定安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴末端与电机连杆大端转动安装，所述电机连杆小端与连杆一端转动安装，所述连杆另一端与绝缘拉杆一端连接，且绝缘拉杆依次贯穿动密封座圈和下盖板通孔并延伸至主壳体内腔，所述气缸位于主壳体内腔，所述气缸底端设置有拉杆支架，所述拉杆支架上开设有与螺母同轴心的通孔，所述通孔内壁安装有滑动轴承，所述绝缘拉杆另一端螺接在拉杆支架底端中部，所述气缸内壁滑动安装有活塞，所述活塞底端固定安装有活塞支撑杆，且活塞支撑杆贯穿滑动轴承并与螺母固定安装，所述气缸内壁活塞顶端固定安装有动触头支撑板，所述动触头支撑板顶部螺接有动触头，所述气缸顶部螺接有喷口，所述盆式绝缘子底端固定安装有静触头固定座，且静触头固定座顶部延伸至盆式绝缘子通孔内，所述静触头固定座底部固定安装有静触头，且静触头位于主壳体内腔，所述盆式绝缘子顶部固定安装有高压导电杆，且高压导电杆底部延伸至盆式绝缘子通孔内与静触头固定座顶部紧密贴合；所述充电装置输出端与充电开关电连接，所述充电开关输出端与充电电容并联后分别电连接电抗器和传感器三，所述电抗器电连接合闸开关，所述合闸开关电连接回路等效电阻，所述回路等效电阻电连接高压导电杆，所述高压导电杆电连接传感器一，所述传感器一电连接示波器，所述传感器三输出端分别电连接下盖板和示波器，所述下盖板电连接传感器二，所述传感器二输出端电连接示波器，所述驱动电机与驱动电机控制系统电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，其特征在于，包括钢架、气缸和充电装置，所述钢架顶端设置有下盖板，所述下盖板中心处底端设置有动密封座，所述动密封座凹槽内设置有动密封座圈，且动密封座圈顶部抵在下盖板下表面，所述下盖板上开设有进出气口，所述下盖板顶部焊接有螺母，且螺母位于下盖板通孔四周，所述下盖板顶部螺接有主壳体，所述主壳体中上部侧壁对称焊接有侧向壳体，所述侧向壳体末端设置有侧向壳体盖板，所述主壳体顶部螺接有盆式绝缘子，所述钢架底部固定安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴末端与电机连杆大端转动安装，所述电机连杆小端与连杆一端转动安装，所述连杆另一端与绝缘拉杆一端连接，且绝缘拉杆依次贯穿动密封座圈和下盖板通孔并延伸至主壳体内腔，所述气缸位于主壳体内腔，所述气缸底端设置有拉杆支架，所述拉杆支架上开设有与螺母同轴心的通孔，所述通孔内壁安装有滑动轴承，所述绝缘拉杆另一端螺接在拉杆支架底端中部，所述气缸内壁滑动安装有活塞，所述活塞底端固定安装有活塞支撑杆，且活塞支撑杆贯穿滑动轴承并与螺母固定安装，所述气缸内壁活塞顶端固定安装有动触头支撑板，所述动触头支撑板顶部螺接有动触头，所述气缸顶部螺接有喷口，所述盆式绝缘子底端固定安装有静触头固定座，且静触头固定座顶部延伸至盆式绝缘子通孔内，所述静触头固定座底部固定安装有静触头，且静触头位于主壳体内腔，所述盆式绝缘子顶部固定安装有高压导电杆，且高压导电杆底部延伸至盆式绝缘子通孔内与静触头固定座顶部紧密贴合；所述充电装置输出端与充电开关电连接，所述充电开关输出端与充电电容并联后分别电连接电抗器和传感器三，所述电抗器电连接合闸开关，所述合闸开关电连接回路等效电阻，所述回路等效电阻电连接高压导电杆，所述高压导电杆电连接传感器一，所述传感器一电连接示波器，所述传感器三输出端分别电连接下盖板和示波器，所述下盖板电连接传感器二，所述传感器二输出端电连接示波器，所述驱动电机与驱动电机控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，其特征在于：所述驱动电机设置为有限转角永磁无刷直流电机。3.根据权利要求1所述的一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，其特征在于：所述主壳体是上下两端均敞口的中空圆柱筒，所述侧向壳体一端是敞口，另一端是封闭的中空圆柱筒。4.根据权利要求1所述的一种用于环保型气体灭弧性能研究的试验装置，其特征在于：所述绝缘拉杆的直线运动速度为3.2m/s。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建英，刘鹏飞，林莘，徐建源，庚振新，苏镇西，夏亚龙，张佳，张友鹏，张震，李晓龙，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，平高集团有限公司，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21