一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置及方法制造方法及图纸

一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置及方法，属于高电压设备实验技术领域。该装置包括封闭气室、高压套管、均压环、保护电阻、阻容分压器、高压电源、二次分压箱和示波器，本发明专利技术采用多个温度传感器控制油温，并自动控制加热装置和油泵的输出功率，保证储油箱中的油和盆式绝缘子的高压电极端和低压电极端达到我们需要的温度，避免高压操作带来的危险，本发明专利技术可以增加实验条件，有一定的通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置及方法
本专利技术涉及高电压设备实验
，特别涉及一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置及方法。
技术介绍
GIS/GIL设备自20世纪六七十年代开始应用并已广泛运行于世界各地，并在特高压输电及离岸大规模风电输送领域具有巨大应用前景。然而GIS/GIL属于由固体介质和气体介质组成的符合绝缘系统，其内部气-固交界的部分是整个系统绝缘最为薄弱的地方。在一定外施电压的作用下，GIS/GIL内部气-固交界面处往往首先发生沿面放电；随着加压幅值和时间的提高，气-固交界面上的沿面放电可能发展为贯穿性的击穿，产生沿面闪络现象，影响设备的正常运行，甚至导致绝缘事故的发生。因此，研究电介质气固界面闪络特性，对于提高气体绝缘电气设备运行的可靠性具有重要的意义。在不同的负载下，正常运行的GIS中心导杆载流发热导致气体及绝缘子温度非均匀分布，导杆与外壳间形成30℃左右温度差，并随电流升高而增大。当GIS高压导杆与外壳间存在温度梯度时，绝缘子沿面最大电场强度所在位置将向温度较低的一侧移动，且温度越高绝缘子沿面闪络电压越低。GIS/GIL设备内部的温度会导致绝缘子表面的温度发生改变，从而使绝缘子的体积电导率、表面电导率以及介电常数发生改变，进一步影响绝缘子的绝缘性能导致绝缘子发生沿面闪络。因此，基于设备运行时温度分布特性，研究绝缘子电场分布规律，探究电热复合场下绝缘子沿面闪络特性具有重要意义，同时也是当前亟需解决的关键课题之一，符合高压GIS/GIL的发展需求。目前盆式绝缘子沿面闪络特性实验装置存在许多不足之处，目前大多数绝缘子沿面闪络特性实验装置中没有温度控制系统，不能对电热复合场下盆式绝缘子沿面闪络机理进行研究，只能进行正常温度下的盆式绝缘子沿面闪络机理的研究，并且绝缘子沿面闪络特性实验装置中电源等级不够，不能进行特高压情况下的盆式绝缘子沿面闪络机理的研究。目前有的带有温度控制系统的绝缘子沿面闪络特性实验装置只有一个温度传感器，不能准确的得到绝缘子两端的真实温度。目前大多数绝缘子沿面闪络特性实验装置不能增加实验条件不具备一定的通用性。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用多个温度传感器控制油温，并自动控制加热装置和油泵的输出功率，保证储油箱中的油和盆式绝缘子两端达到我们需要的温度，避免高压操作带来的危险，本专利技术可以适用于超高压甚至特高压条件下的盆式绝缘子闪络实验，能够进行超高压甚至特高压条件下的盆式绝缘子沿面闪络机理的研究。并且可以实现不同气压、气体成分条件下的闪络实验，包括环保气体等新型气体下的闪络试验，并且本专利技术于适用于交流、直流、冲击等多种电压条件，且闪络用电绝缘子模型可以增加实验条件，如粗糙度，表面特性，金属微粒等具有一定的通用性。本专利技术提供了一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，该装置包括封闭气室、高压套管、均压环、保护电阻、阻容分压器、高压电源、二次分压箱和示波器，所述高压套管中导杆的高压端分别电连接保护电阻和阻容分压器的高压端，所述保护电阻的另一端电连接高压电源的高压端，且高压电源的低压端接地，所述阻容分压器的低压端接地，所述阻容分压器的数据输出端电连接二次分压箱的输入端，所述二次分压箱的输出端电连接示波器；所述封闭气室包括球型底座和密封桶，所述球型底座和密封桶的连接处螺接有法兰，所述球型底座的顶端插接有高压套管的低压端，所述高压套管的顶部高压端套接有均压环，所述高压套管中导杆的低压端固定安装有高压母线，且高压母线的末端固定安装有第一均压罩，所述第一均压罩的右侧壁紧密贴合盆式绝缘子中心处高压电极的右侧端，且盆式绝缘子的低压电极端通过法兰与密封桶连接，所述盆式绝缘子中心处高压电极的左侧端紧密贴合有第二均压罩，所述第二均压罩的左侧壁螺接有水平放置的中空电极，所述中空电极的另一端固定安装有第三均压罩，所述中空电极的外壁上依次螺接有高温流体进管和高温流体出管，所述高温流体进管和高温流体出管的末端连通有高温储油箱，所述密封桶与盆式绝缘子低压电极端的连接处螺接有中空油循环装置，且在该连接处的中空油循环装置的外壁上插接有低温流体进管和低温流体出管，所述低温流体进管和低温流体出管的末端连通有低温储油箱；所述高温储油箱包括箱体和箱体内的第一加热装置、第一油泵、第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一油泵连接高温流体进管，所述第二温度传感器连接低温流体出管，所述第一加热装置、第一油泵、第一温度传感器和第二温度传感器通过控制线均电连接第一温度控制装置；所述低温储油箱包括箱体和箱体内的第二加热装置、第二油泵、第三温度传感器和第四温度传感器，所述第二油泵连接低温流体进管，所述第四温度传感器连接低温流体出管，所述第二加热装置、第二油泵、第三温度传感器和第四温度传感器通过控制线均电连接第二温度控制装置。所述均压环的个数为2个，且两个均压环串联连接。所述中空油循环装置为在法兰处套接的一个空心圆环。所述第一温度控制装置和第二温度控制装置均采用温度控制器，且第一加热装置和第二加热装置均是由热电阻构成的加热丝组成。所述的一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置的实验方法，所述方法包括：步骤1、安装好封闭气室中的结构，将封闭气室中的空气抽真空，并向封闭气室中充入具有一定压力的气体，同时将高压电源通过保护电组与高压套管的高压端相连，将阻容分压器的高压端与高压套管的高压端相连，阻容分压器低压端接地，阻容分压器的数据输出端与二次分压箱相连，将经过二次分压箱降压的信号输入到示波器中；步骤2、将盆式绝缘子上加影响盆式绝缘子闪络特性的因素，并在高温流体进管和高温流体出管的末端连通高温储油箱，并在低温流体进管和低温流体出管的末端连通低温储油箱；步骤3、在第一温度控制装置和第二温度控制装置上设置高温储油箱和低温储油箱中的温度，以及温度所允许的最大差值，然后控制第一温度控制装置先对高温储油箱里的油进行预加热，控制第二温度控制装置将低温储油箱里的油进行预加热，将高温储油箱和低温储油箱中的油加热到设置的温度，如果温度达到要求则第一温度控制装置和第二温度控制装置发出停止加热信号，如果温度低于设置的温度值时，第一温度控制装置和第二温度控制装置则会发出开始加热信号；步骤4、当达到设置温度时，第一温度控制装置和第二温度控制装置控制开启第一油泵和第二油泵，将加热好的油不地输入中空电极中，给盆式绝缘子的高压电极端和低压电极端加热，而此时第一温度传感器和第二温度传感器分别用来采集第一油泵输出油的油温和高温流体出管的回收油温，而第三温度传感器和第四温度传感器分别用来采集第二油泵输出油的油温和低温流体出管的回收油温，使第一温度控制装置和第二温度控制装置分别调节第一油泵和第二油泵的输出功率，待盆式绝缘子的高压电极端和低压电极端温度稳定后，打开示波器，设置好触发沿以及触发阈值，并采用自动升压法，给盆式绝缘子的高压电极端和低压电机端施加电压，当盆式绝缘子要发生闪络时，在示波器上按下触发按钮；步骤5、等盆式绝缘子闪络后，通过示波器来记录闪络电压和闪络波形；步骤6、将高压电源的电压降为0kV后，使用者用接地杆对高压电源和阻容分压器进行放电，然后依次关闭第一加热装置、第一油泵、第二加热装置、第二油泵、第一温度控制装置和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，其特征在于：该装置包括封闭气室(1)、高压套管(5)、均压环(6)、保护电阻(22)、阻容分压器(24)、高压电源(23)、二次分压箱(25)和示波器(26)，所述高压套管(5)中导杆的高压端分别电连接保护电阻(22)和阻容分压器(24)的高压端，所述保护电阻(22)的另一端电连接高压电源(23)的高压端，且高压电源(23)的低压端接地，所述阻容分压器(24)的低压端接地，所述阻容分压器(24)的数据输出端电连接二次分压箱(25)的输入端，所述二次分压箱(25)的输出端电连接示波器(26)；所述封闭气室(1)包括球型底座(2)和密封桶(3)，所述球型底座(2)和密封桶(3)的连接处螺接有法兰(4)，所述球型底座(2)的顶端插接有高压套管(5)的低压端，所述高压套管(5)的顶部高压端套接有均压环(6)，所述高压套管(5)中导杆的低压端固定安装有高压母线(7)，且高压母线(7)的末端固定安装有第一均压罩(8)，所述第一均压罩(8)的右侧壁紧密贴合盆式绝缘子(9)中心处高压电极的右侧端，且盆式绝缘子(9)的低压电极端通过法兰(4)与密封桶(3)连接，所述盆式绝缘子(9)中心处高压电极的左侧端紧密贴合有第二均压罩(10)，所述第二均压罩(10)的左侧壁螺接有水平放置的中空电极(11)，所述中空电极(11)的另一端固定安装有第三均压罩(12)，所述中空电极(11)的外壁上依次螺接有高温流体进管(14)和高温流体出管(15)，所述高温流体进管(14)和高温流体出管(15)的末端连通有高温储油箱(16)，所述密封桶(3)与盆式绝缘子(9)低压电极端的连接处螺接有中空油循环装置(13)，且在该连接处的中空油循环装置(13)的外壁上插接有低温流体进管(18)和低温流体出管(19)，所述低温流体进管(18)和低温流体出管(19)的末端连通有低温储油箱(20)；所述高温储油箱(16)包括箱体和箱体内的第一加热装置(1601)、第一油泵(1602)、第一温度传感器(1603)和第二温度传感器(1604)，所述第一油泵(1602)连接高温流体进管(14)，所述第二温度传感器(1604)连接低温流体出管(15)，所述第一加热装置(1601)、第一油泵(1602)、第一温度传感器(1603)和第二温度传感器(1604)通过控制线均电连接第一温度控制装置(17)；所述低温储油箱(20)包括箱体和箱体内的第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)、第三温度传感器(2003)和第四温度传感器(2004)，所述第二油泵(2002)连接低温流体进管(18)，所述第四温度传感器(2004)连接低温流体出管(19)，所述第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)、第三温度传感器(2003)和第四温度传感器(2004)通过控制线均电连接第二温度控制装置(21)。...

【技术特征摘要】
1.一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，其特征在于：该装置包括封闭气室(1)、高压套管(5)、均压环(6)、保护电阻(22)、阻容分压器(24)、高压电源(23)、二次分压箱(25)和示波器(26)，所述高压套管(5)中导杆的高压端分别电连接保护电阻(22)和阻容分压器(24)的高压端，所述保护电阻(22)的另一端电连接高压电源(23)的高压端，且高压电源(23)的低压端接地，所述阻容分压器(24)的低压端接地，所述阻容分压器(24)的数据输出端电连接二次分压箱(25)的输入端，所述二次分压箱(25)的输出端电连接示波器(26)；所述封闭气室(1)包括球型底座(2)和密封桶(3)，所述球型底座(2)和密封桶(3)的连接处螺接有法兰(4)，所述球型底座(2)的顶端插接有高压套管(5)的低压端，所述高压套管(5)的顶部高压端套接有均压环(6)，所述高压套管(5)中导杆的低压端固定安装有高压母线(7)，且高压母线(7)的末端固定安装有第一均压罩(8)，所述第一均压罩(8)的右侧壁紧密贴合盆式绝缘子(9)中心处高压电极的右侧端，且盆式绝缘子(9)的低压电极端通过法兰(4)与密封桶(3)连接，所述盆式绝缘子(9)中心处高压电极的左侧端紧密贴合有第二均压罩(10)，所述第二均压罩(10)的左侧壁螺接有水平放置的中空电极(11)，所述中空电极(11)的另一端固定安装有第三均压罩(12)，所述中空电极(11)的外壁上依次螺接有高温流体进管(14)和高温流体出管(15)，所述高温流体进管(14)和高温流体出管(15)的末端连通有高温储油箱(16)，所述密封桶(3)与盆式绝缘子(9)低压电极端的连接处螺接有中空油循环装置(13)，且在该连接处的中空油循环装置(13)的外壁上插接有低温流体进管(18)和低温流体出管(19)，所述低温流体进管(18)和低温流体出管(19)的末端连通有低温储油箱(20)；所述高温储油箱(16)包括箱体和箱体内的第一加热装置(1601)、第一油泵(1602)、第一温度传感器(1603)和第二温度传感器(1604)，所述第一油泵(1602)连接高温流体进管(14)，所述第二温度传感器(1604)连接低温流体出管(15)，所述第一加热装置(1601)、第一油泵(1602)、第一温度传感器(1603)和第二温度传感器(1604)通过控制线均电连接第一温度控制装置(17)；所述低温储油箱(20)包括箱体和箱体内的第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)、第三温度传感器(2003)和第四温度传感器(2004)，所述第二油泵(2002)连接低温流体进管(18)，所述第四温度传感器(2004)连接低温流体出管(19)，所述第二加热装置(2001)、第二油泵(2002)、第三温度传感器(2003)和第四温度传感器(2004)通过控制线均电连接第二温度控制装置(21)。2.根据权利要求1所述的一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，其特征在于，所述均压环(6)的个数为2个，且两个均压环(6)串联连接。3.根据权利要求1所述的一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，其特征在于，所述中空油循环装置(13)为在法兰(4)处套接的一个空心圆环。4.根据权利要求1所述的一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置，其特征在于，所述第一温度控制装置(17)和第二温度控制装置(21)均采用温度控制器，且第一加热装置(1601)和第二加热装置(2001)均是由热电阻构成的加热丝组成。5.一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验方法，采用权利要求1所述的一种电热复合场下绝缘子沿面闪络特性实验装置实现，其特征在于，所述方法包括：步骤1、安装好封闭气室(1)中的结构，将封闭气室(1)中的空气抽真空，并向封闭气室(1)中充入具有一定压力的气体，同时将高压电源(23)通过保护电组(22)与高压套管(5)的高压端相连，将阻容分压器(24)的高压端与高压套管(5)的高压端相连，阻容分压器(24)低压端接地，阻容分压器(24)的数据输出端与二次分压箱(25)相连，将经过二次分压箱(25)降压的信号输入到示波器(26)中；步骤2、将盆式绝缘子(9)上加影响盆式绝缘子(9)闪络特性的因素，并在高温流体进管(14)和高温流体出管(15)的末端连通高温储油箱(16)，并在低温流体进管(18)和低温流体出管(19)的末端连通低温储油箱(20)；步骤3、在第一温度控制装置(17)和第二温度控制装置(21)上设置高温储油箱(16)和低温储油箱(20)中的温度，以及温度所允许的最大差值，然后控制第一温度控制装置(17)先对高温储油箱(16)里的油进行预加热，控制第二温度控制装置(21)将低温储油箱(20)里的油进行预加热，将高温储油箱(16)和低温储油箱(20)中的油加热到设置的温度，如果温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：林莘，葛凡，厉伟，周旭东，王文杰，李晓龙，温苗，翟芷萱，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21