本发明专利技术涉及一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置及制作、试验方法，由同轴电极、电极支架以及底座组成，同轴电极由圆筒电极以及圆柱电极，支架包括绝缘支架及金属支架组成。圆筒电极接地由两个金属支架支撑，圆柱电极为高压电极由绝缘支架支撑。该装置主要涉及圆筒电极内径与圆柱电极外径之比，模型的电场不均匀度必须与目标GIL的电场不均匀度保持一致，圆筒电极内径与圆柱电极外径之比在2.7～4.4之间，可根据试验条件设计制作多组缩比的GIL电极装置提高拟合到目标GIL数据的匹配度。该装置的使用范围大，适用于各类高压试验，包括直流、冲击、工频下的各类试验，减少了绝缘气体的试验用量，降低了试验场地和电源等设备的限制。
【技术实现步骤摘要】
一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置及制作、试验方法
本专利技术涉及一种气体绝缘设备GIL尺寸效应试验电极装置及试验方法。
技术介绍
气体绝缘输电线路(GIL)是一种气体绝缘的输电管道，结构上类似于GIS中的母线，是20世纪60年代末、70年代初应变电站、水电站和地下设施等环境使用而开发的输电技术。面对输电容量不断增大，环境和景观要求更加严格的输电市场，超、特高压GIL被视为电力电缆和架空线路的有效替代方案，其应用日益广泛。GIL由一对同轴铝合金管导体组成，内导体加高电压并承担通流，外壳体接地，两者之间充入SF6或者其他绝缘气体介质，且间隔一定距离需要用支撑绝缘子支撑导体。高强度铝合金材料的应用，大大提升了设备的耐腐蚀能力，可以满足户外、浅沟和隧道等不同的安装环境。从绝缘性能上看，处于同轴环境的导体和壳体，电场均匀性得到很好的保证。但目前由于超高压和特高压GIL设计所需要的试验条件过于苛刻，例如，需要特高压试验大厅、特高压工频及冲击电压发生器、大尺寸GIL试验腔体、大批量的绝缘气体供给等等艰巨问题限制了超、特高压GIL设计所需试验研究的进行。因此，为提出符合工程应用的超高压或特高压GIL工频间隙场强设计值，必须探究尺寸效应对绝缘性能的影响。本专利技术设计了与实际GIL电场分布类似的同轴电极装置及其试验方法，该装置可显著降低试验条件，并完成各类高电压下的试验，确保与目标GIL具有一定的等效性。
技术实现思路
本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种气体绝缘金属封闭输电线路(Gasinsulatedtransmissionline)GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，包括：同轴电极、同轴电极通过电极支架设置在底座上，电极支架包括绝缘支架及金属支架，所述同轴电极包括接地圆筒电极、以及从圆筒电极一端穿过至圆筒电极另一端伸出的高压圆柱电极；圆筒电极通过金属支架支撑，圆柱电极两端通过绝缘支架支撑，圆筒电极内径与圆柱电极外径之比为定值，比值范围在2.7～4.4之间；绝缘支架与金属支架均固定在底座上。在上述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，圆柱电极一端连接高压侧的盆式绝缘子中间的金属电极，一端为悬空的球电极；圆筒电极两端边缘开圆角，呈喇叭状。在上述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，金属支架分别连接圆柱电极的部分的曲率半径与圆筒电极一致，并将圆筒电极分别固定在底座两端。在上述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，绝缘支架所用材料为高密度、绝缘强度优良的环氧树脂，其爬电距离按照SF6气体中沿面放电强度进行设计，爬电距离安全裕度为1.5倍；绝缘支架为伞裙结构，与高压圆柱电极相接部分采用环氧盖板压紧，并用环氧螺丝紧固，绝缘支柱与圆筒电极边缘间距大于两倍的同轴电极间隙距离，确保放电发生在同轴电极间。一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置的制作方法，其特征在于：包括利用仿真软件计算实际GIL电场不均匀度，再按照自身试验条件确定缩比范围，计算缩比后电极装置的电场不均匀度，按照公式(1)进行计算得到电场不均匀度，电场不均匀度计算公式如公式(1)所示，其中Emax为该模型的最大电场强度，可以通过静电场的仿真计算活得，Eav为平均电场强度，通过Eav＝U/d即可求得；其不均匀度必须与实际GIL一致，其使用材料与GIL一致，制作出电极装置；一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置的试验方法，其特征在于，包括：直流、交流以及冲击电压下的试验：步骤1、将电极装置平放于密封耐高气压、高电压的试验腔体内，并将圆柱电极良好连接至高压电极，底座连接至腔体内部接地处；步骤2、充入试验气体，例如SF6等绝缘气体，气压充至最高值Pn，进行该气压下的击穿试验，取10次有效试验数据，取其平均值作为该气压下的击穿电压；步骤3、降低气压至P2，进行该气压下的击穿试验，同理得到该气压下的击穿电压；步骤4、重复步骤2～3的试验过程，使用不同模拟GIL电极装置，从而得到不同间隙距离d下，各气压范围的击穿电压值；步骤5、由步骤2～4已经得到了该种绝缘气体在不同气压P和不同电极间隙距离d下的击穿电压值，根据说明书附图3所示的推导方法，即可以得到目标GIL的击穿电压值，再取一定裕度(1.5～2倍)即得到GIL的耐压设计值，其电场强度设计值按公式(2)计算，式中R为圆筒电极内径，r为圆柱电极的外径，U为所加电压；因此，本专利技术具有如下优点：1)所专利技术的同轴电极装置及其试验方法与实际GIL电场分布类似，且装置所使用的材料与实际GIL用料一致，能从一定程度上反映超、特高压情况下试验情况，可显著降低试验条件，解决场地较小、气体用量较小、电源设备不满足超、特高压试验条件的困难。2)该装置应用范围广，可以完成各类高电压下的试验，不限于击穿、气体分解产物分析以及局部放电试验等。3)该装置及其方法还可扩展至其他气体绝缘设备的设计和试验，包括气体绝缘变压器、气体绝缘断路器等。附图说明图1为GIL尺寸效应试验电极装置及其安装示意图。图2为模拟GIL电极装置中的试验数据推导出目标GIL中气体的击穿电压值U1的原理图，利用较小P*d值下推导得到较大P*d值下的击穿电压。图3为试验方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。其中，1-圆柱电极，2-圆筒电极，3-金属支架及其盖板，4-绝缘支架盖板，5-绝缘支架，6-底座；7-高压电极，8-盆式绝缘子，9-接地螺杆。本专利技术提供一种不同缩比的模拟GIL试验电极装置，可利用该装置进行各类高电压下的试验，将其试验研究的结果数据拟合后，推导出所需的超、特高压GIL击穿场强设计值。本专利技术采用的技术方案是：设计并使用一种GIL缩比模型，其包括：同轴电极、电极支架以及底座；利用该装置进行高电压直流、工频和冲击下的各类试验，得到对应条件下试验数据，并根据高电压技术中的经典理论推导出目标GIL中的情况。同轴电极包括圆筒电极以及圆柱电极，支架包括绝缘支架及金属支架。圆筒电极作为接地极由两个金属支架支撑，圆柱电极为高压电极由绝缘支架支撑，绝缘支架与金属支架均固定在底座上。圆筒电极以及圆柱电极，加工精度达到0.05mm以上，电极材料与实际GIL电极材料一致，即特定型号铝合金材料。圆柱电极一端连接高压侧的盆式绝缘子中间的金属电极，一端为悬空的球电极，起均匀电场的作用；圆筒电极两端边缘开圆角，呈喇叭形，起均匀电场作用。绝缘支架，所用材料为高密度、绝缘强度优良的环氧树脂，其爬电距离按照SF6气体中沿面放电强度进行设计，爬电距离安全裕度为1.5倍；绝缘支架设计为伞裙结构，与高压圆柱电极相接部分采用环氧盖板压紧，并用环氧螺丝紧固，绝缘支柱与圆筒电极边缘间距大于两倍的同轴电极间隙距离，确保放电发生在同轴电极间。金属支架，其特征在于，利用两个金属支架分别连接圆柱电极的部分为曲面包裹紧固圆筒电极，确保同轴电极之间气体间隙距离保持一致。底座，将两个金属支架分别固定在底座两端，底座材料与金属支架材料一致且保持水平，加工精度达到0.05mm，并设置接地螺纹孔方便连接固定接地线。该装置的设计括以下步骤：步骤1、利用仿真软件计算实际GIL电场不均匀度，再按照自身试验条件确定缩比范围，计算缩比后电极装置的电场不均匀度，其不均匀度必须与实际G本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体绝缘金属封闭输电线路(Gas insulated transmission line)GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，包括：同轴电极、同轴电极通过电极支架设置在底座上，电极支架包括绝缘支架及金属支架，所述同轴电极包括接地圆筒电极、以及从圆筒电极一端穿过至圆筒电极另一端伸出的高压圆柱电极；圆筒电极通过金属支架支撑，圆柱电极两端通过绝缘支架支撑，圆筒电极内径与圆柱电极外径之比为定值，比值范围在2.7～4.4之间；绝缘支架与金属支架均固定在底座上。
【技术特征摘要】
1.一种气体绝缘金属封闭输电线路(Gasinsulatedtransmissionline)GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，包括：同轴电极、同轴电极通过电极支架设置在底座上，电极支架包括绝缘支架及金属支架，所述同轴电极包括接地圆筒电极、以及从圆筒电极一端穿过至圆筒电极另一端伸出的高压圆柱电极；圆筒电极通过金属支架支撑，圆柱电极两端通过绝缘支架支撑，圆筒电极内径与圆柱电极外径之比为定值，比值范围在2.7～4.4之间；绝缘支架与金属支架均固定在底座上。2.如权利要求1所述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，圆柱电极一端连接高压侧的盆式绝缘子中间的金属电极，一端为悬空的球电极；圆筒电极两端边缘开圆角，呈喇叭状。3.如权利要求1所述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，金属支架分别连接圆柱电极的部分的曲率半径与圆筒电极一致，并将圆筒电极分别固定在底座两端。4.如权利要求1所述的一种气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置，其特征在于，绝缘支架所用材料为高密度、绝缘强度优良的环氧树脂，其爬电距离按照SF6气体中沿面放电强度进行设计，爬电距离安全裕度为1.5倍；绝缘支架为伞裙结构，与高压圆柱电极相接部分采用环氧盖板压紧，并用环氧螺丝紧固，绝缘支柱与圆筒电极边缘间距大于两倍的同轴电极间隙距离，确保放电发生在同轴电极间。5.一种权利要求1所述的气体绝缘GIL尺寸效应试验电极装置的制作方法，其特征在于：包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天然，郑宇，周文俊，喻剑辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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