CN110618363A - 一种gis/gil绝缘闪络电压波形测量平台 - Google Patents

一种gis/gil绝缘闪络电压波形测量平台 Download PDF

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杨明昆
马仪
何顺
马宏明
钱国超
彭兆裕
谭向宇
邹德旭
邱鹏锋
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Abstract

本申请公开了一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，包括加压装置、真型GIS试验腔体、波形数据采集装置以及波形显示装置，使用时，加压装置通过GIS套管、高压导杆将电压施加于真型GIS试验腔体内的绝缘试样上，当绝缘试样发生闪络时，高压导杆上产生的暂态过电压，利用波形数据采集装置采集绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压，并利用波形显示装置显示绝缘闪络电压波形示。采用本申请的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台测量环氧绝缘件发生绝缘闪络时的绝缘闪络电压波形，可准确测量真型GIS/GIL内环氧绝缘件的绝缘闪络电压波形，为实际工况下监测与定位GIS/GIL内环氧绝缘件发生绝缘闪络故障提供基础。

Description

一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台
技术领域
本申请涉及气体绝缘输电设备特快速暂态过电压测量技术领域，尤其涉及一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台。
背景技术
SF6气体绝缘输电设备(包括GIL和GIS等大型SF6气体绝缘输电设备)是智能电网的关键设备，近年来的数据统计表明，绝缘故障仍然是影响GIS/GIL可靠性的重要因素之一。环氧绝缘件(包括环氧材料的盆式绝缘子与支柱绝缘子)是SF6气体绝缘输电设备中的重要元件，环氧绝缘件的绝缘性能将影响电气设备的正常运行。环氧绝缘件在制造过程中易产生难以发现的微小缺陷，这些微小缺陷在电热力多场耦合作用下，可能导致环氧绝缘件缺陷的发生、发展，若引发绝缘闪络，将严重影响特高压电气设备可靠性。
目前，关于环氧绝缘件绝缘性能的研究较少，特别是对环氧绝缘件发生绝缘闪络时的绝缘子闪络电压的研究不足。而实际应用中，GIS/GIL设备由多个气室构成，气室内包含数个环氧绝缘件，尤其是GIL设备，其长度一般为几公里至十几公里，由上百个气室组成，使用的环氧绝缘件数量也较大，当发生绝缘闪络时，则难以定位故障发生点。
因此，亟待一种用于测量环氧绝缘件绝缘闪络电压的装置。
发明内容
本申请提供了GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，以解决现有的测量装置无法准确测量真型GIS/GIL内环氧绝缘件的绝缘闪络电压，从而无法监测与定位GIS/GIL内环氧绝缘件发生绝缘闪络故障的问题。
本申请提供一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，包括加压装置、真型GIS试验腔体、波形数据采集装置以及波形显示装置，所述加压装置用于向所述绝缘试样施加测量电压；
所述真型GIS试验腔体上设有第一手孔，所述第一手孔处设有GIS套管，所述真型GIS试验腔体内设有高压导杆，所述高压导杆的充电端通过所述GIS套管与所述加压装置连接；所述真型GIS试验腔体内还设有下电极，以所述高压导杆的放电端为上电极，上电极与下电极之间用于夹持绝缘试样；
所述真型GIS试验腔体上对应所述高压导杆的放电端的位置处设有第二手孔，所述第二手孔处设置波形数据采集装置，所述波形数据采集装置用于采集所述绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压；
所述波形显示装置用于显示绝缘闪络电压波形。
可选地，所述波形数据采集装置为基于VFTO传感器的波形数据采集装置，具体包括依次连接的VFTO传感器与低压电容盒，其中，所述VFTO传感器包括高压臂电极与传感探头，所述高压臂电极与所述高压导杆构成电容分压结构中的高压臂电容，所述传感探头与所述低压电容盒构成电容分压结构中的低压臂电容；所述低压电容盒的输出端与所述波形显示装置连接。
可选地，所述真型GIS试验腔体上对应所述绝缘试样的位置处设有第三手孔，所述第三手孔处设电极支柱与升降装置，其中，所述电极支柱的一端与所述下电极固定连接，所述电极支柱的一端与所述升降装置固定连接。
可选地，所述绝缘试样与所述高压导杆、所述下电极的接触处均设有均压罩。
可选地，所述加压装置包括工频电压发生器，所述工频电压发生器经过保护电阻、耦合电容器与所述GIS套管连接；
所述加压装置还包括与所述GIS套管连接的冲击电压发生器。
可选地，通过盆式绝缘子，将所述高压导杆固定在所述真型GIS试验腔体内的中轴位置。
可选地，所述真型GIS试验腔体上还设有用于更换所述绝缘试样的GIS腔体盖板。
可选地，所述真型GIS试验腔体上还设有充放气孔和气压表，其中，所述充放气孔用于向所述真型GIS试验腔体内部充入SF6气体，所述气压表用于检测所述真型GIS试验腔体内部的压力值。
可选地，下电极为5mm厚度圆形铝板。
本申请提供了一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，包括加压装置、真型GIS试验腔体、波形数据采集装置以及波形显示装置，使用时，加压装置通过GIS套管、高压导杆将电压施加于真型GIS试验腔体内的绝缘试样上，当绝缘试样发生闪络时，高压导杆上产生的暂态过电压，利用波形数据采集装置采集绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压，并利用波形显示装置显示绝缘闪络电压波形示。采用本申请的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台测量环氧绝缘件发生绝缘闪络时的绝缘闪络电压波形，可准确测量真型GIS/GIL内环氧绝缘件的绝缘闪络电压波形，为实际工况下监测与定位GIS/GIL内环氧绝缘件发生绝缘闪络故障提供基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台的结构示意图；
图2为本申请GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台的一个电路接线图；
图3为本申请GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台的另一个电路接线图；
图4为本申请波形数据采集装置的结构示意图；
图5为本申请升降装置的结构示意图。
图1-5中的标号分别表示为：1-加压装置，11-工频电压发生器，12-保护电阻，13-耦合电容器，14-冲击电压发生器，2-真型GIS试验腔体，21-第一手孔，22-第二手孔，23-第三手孔，24-GIS套管，25-高压导杆，26-下电极，27-GIS腔体盖板，28-充放气孔，29-气压表，3-波形数据采集装置，31-VFTO传感器，311-高压臂电极，312-传感探头，32-低压电容盒，4-波形显示装置，5-电极支柱，6-升降装置，7-均压罩，8-绝缘试样。
具体实施方式
本申请提供一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，用于测量环氧绝缘件发生绝缘闪络时的绝缘闪络电压波形。
图1为本申请GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台的结构示意图，如图1所示，测量平台包括加压装置1、真型GIS试验腔体2、波形数据采集装置3以及波形显示装置4，其中，真型GIS试验腔体2包括GIS套管24、高压导杆25以及下电极26，高压导杆25与下电极26之间夹持绝缘试样8。使用时，加压装置1通过GIS套管24、高压导杆25向绝缘试样施加测量电压，使绝缘试样发生绝缘闪络，波形数据采集装置3采集绝缘闪络电压波形，波形显示装置4对绝缘闪络电压波形进行显示。
本申请中，加压装置1包括工频电压发生器11，如图2所示，工频电压发生器11经过保护电阻12、耦合电容器13与GIS套管24连接，然后，通过高压导杆25向绝缘试样施加工频交流电压。加压装置1还包括冲击电压发生器14，如图3所示，冲击电压发生器14与GIS套管24连接，然后，通过高压导杆25向绝缘试样施加1800kV雷电及操作冲击电压。加压装置1可进行工频电压发生器11与冲击电压发生器14的更换，具体使用时，可根据测量的需要，选择接入不同形式的测量电压，以满足不同的试验要求，通过改变绝缘试样的加压方式，测量绝缘试样在不同加压方式时的绝缘闪络波形，从而研究作用电压形式对绝缘闪络波形时频特征的影响规律。
本申请中，真型GIS试验腔体2为126kV真型GIS试验腔体，当然，本领域技术人员可根据实际需要选择所需的电压型号的真型GIS试验腔体。如图1所示，真型GIS试验腔体2上设有第一手孔21，第一手孔21处固设GIS套管24。真型GIS试验腔体2内设有高压导杆25，本实例中，通过盆式绝缘子，将高压导杆25固定在真型GIS试验腔体2内的中轴位置。高压导杆25包括高压导杆25的充电端与高压导杆25的放电端，其中，高压导杆25的充电端与GIS套管24的位置向对应，高压导杆25的充电端通过GIS套管24与加压装置1连接。真型GIS试验腔体2内还设有下电极26，以高压导杆25的放电端为上电极，上电极与下电极26之间用于夹持绝缘试样8。本实例中，下电极为5mm厚度圆形铝板。为使高压均匀分布在绝缘试样周围，达到均压的效果，本实例中，绝缘试样与高压导杆、下电极的接触处均设有均压罩7。
应当说明，本申请中的绝缘试样的所用材料与实际使用的盆式绝缘子或支柱绝缘子所用材料一致，因此，绝缘试样的试验性能与实际环氧绝缘件的性能等效。本实例中，绝缘试样为底面直径为10mm、高度为10-50mm的圆柱环氧树脂。
实际测量过程中，为便于模拟不用尺寸的环氧绝缘件，真型GIS试验腔体2上对应绝缘试样的位置处设有第三手孔23，第三手孔23处设电极支柱5与升降装置6。图4为本申请升降装置的结构示意图，如图4所示，电极支柱5的一端与下电极26固定连接，电极支柱5的另一端与升降装置6固定连接。实际使用时，通过升降装置6使电极支柱5在竖直方向直线运动，从而调节下极板的高度，进而使高压导杆与下电极夹紧绝缘试样。实际测量过程中，测量不同长度的绝缘试样的绝缘闪络波形，从而研究绝缘试样的长度对绝缘闪络波形时频特征的影响规律。
真型GIS试验腔体2上对应高压导杆25的放电端的位置处设有第二手孔22，第二手孔22处设有波形数据采集装置3，波形数据采集装置3用于采集绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压。图5为本申请波形数据采集装置的结构示意图，如图5所示，波形数据采集装置为基于VFTO传感器的波形数据采集装置，其具体包括依次连接的VFTO传感器31与低压电容盒32，其中，VFTO传感器31包括高压臂电极311与传感探头312。VFTO传感器31的高压臂电极311与第二手孔22的拔口高度一致，高压臂电极311与高压导杆25构成电容分压结构中的高压臂电容，VFTO传感器31的传感探头312与低压电容盒32构成电容分压结构中的低压臂电容。低压电容盒32通过BNC接头与VFTO传感器31的后端相连，作为电容分压结构的低压臂，并通过BNC传输电缆接入波形显示装置4进行测量。波形显示装置4用于显示绝缘闪络电压波形，本实例中，波形显示装置采用示波器。
为便于更换绝缘试样，本申请中，真型GIS试验腔体2上还设有GIS腔体盖板27，通过GIS腔体盖板27可对真型GIS试验腔体2内的绝缘试样进行更换。
本申请中，真型GIS试验腔体2上还设有充放气孔28和气压表29，其中，充放气孔28用于向真型GIS试验腔体2内部充入SF6气体，气压表29用于检测真型GIS试验腔体2内部的压力值。使用时，如果需要改变真型GIS试验腔体2内的气压，则通过充放气孔28进行充放气，直至真型GIS试验腔体2上的气压表29显示为所需的气压值即可。通过改变充入的SF6气压值，测量绝缘试样在不同SF6气压值时的绝缘闪络波形，从而研究气体压强对绝缘闪络波形时频特征的影响规律。
为便于本领域技术人更好的理解本申请的技术方案，以下将通过使用过程进行具体说明。
采用本申请的GIS/GIL绝缘闪络陡波波形测量平台对环氧绝缘件进行绝缘闪络电压波形测量时，其操作过程包括以下步骤：
获取与待测的环氧绝缘件所用材料一致的绝缘试样；
打开GIS腔体盖板，将绝缘试样放置在高压导杆与下电极之间，并通过升降装置使高压导杆与下电极夹紧绝缘试样，闭合GIS腔体盖板；
将真空泵连接到充放气孔上，对真型GIS试验腔体进行抽真空，至真空度达-50Kpa，而后，向真型GIS试验腔体中充入一定压强的SF6，最高压强为0.5MPa；
按照图2所示进行电路连接，将工频电压发生器经过保护电阻、耦合电容器与GIS套管连接，打开工频电压发生器，向绝缘试样施加工频电压，直至绝缘试样发生绝缘闪络，此时，与绝缘试样连接的高压导杆上产生暂态过电压，即绝缘闪络电压，然后，通过VFTO传感器高压臂电容以及其后端的低压电容盒的分压作用，绝缘闪络电压波形被记录示波器，完成波形记录后，断开工频电压发生器；
按照图3所示进行电路连接，将冲击电压发生器与GIS套管连接，打开冲击电压发生器，通过冲击电压发生器的控制台设置输出电压的波形及幅值，升高输出电压直至绝缘试样发生绝缘闪络，波形数据采集装置记录绝缘闪络电压波形。
本申请提供了一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，包括加压装置、真型GIS试验腔体、波形数据采集装置以及波形显示装置，使用时，加压装置通过GIS套管、高压导杆将电压施加于真型GIS试验腔体内的绝缘试样上，当绝缘试样发生闪络时，高压导杆上产生的暂态过电压，利用波形数据采集装置采集绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压，并利用波形显示装置显示绝缘闪络电压波形示。采用本申请的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台测量环氧绝缘件发生绝缘闪络时的绝缘闪络电压波形，可准确测量真型GIS/GIL内环氧绝缘件的绝缘闪络电压波形，为实际工况下监测与定位GIS/GIL内环氧绝缘件发生绝缘闪络故障提供基础。另外，通过改变绝缘试样的长度、加压方式及充入的SF6气压值，可研究绝缘距离、作用电压形式及气体压强对绝缘闪络波形时频特征的影响规律。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，包括加压装置(1)、真型GIS试验腔体(2)、波形数据采集装置(3)以及波形显示装置(4)，所述加压装置(1)用于向所述绝缘试样施加测量电压；
所述真型GIS试验腔体(2)上设有第一手孔(21)，所述第一手孔(21)处设有GIS套管(24)，所述真型GIS试验腔体(2)内设有高压导杆(25)，所述高压导杆(25)的充电端通过所述GIS套管(24)与所述加压装置(1)连接；所述真型GIS试验腔体(2)内还设有下电极(26)，以所述高压导杆(25)的放电端为上电极，上电极与下电极(26)之间用于夹持绝缘试样；
所述真型GIS试验腔体(2)上对应所述高压导杆(25)的放电端的位置处设有第二手孔(22)，所述第二手孔(22)处设置波形数据采集装置(3)，所述波形数据采集装置(3)用于采集所述绝缘试样发生绝缘闪络时产生的绝缘闪络电压；
所述波形显示装置(4)用于显示绝缘闪络电压波形。
2.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述波形数据采集装置(3)为基于VFTO传感器(31)的波形数据采集装置(3)，具体包括依次连接的VFTO传感器(31)与低压电容盒(32)，其中，所述VFTO传感器(31)包括高压臂电极(311)与传感探头(312)，所述高压臂电极(311)与所述高压导杆(25)构成电容分压结构中的高压臂电容，所述传感探头(312)与所述低压电容盒(32)构成电容分压结构中的低压臂电容；所述低压电容盒(32)的输出端与所述波形显示装置(4)连接。
3.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述真型GIS试验腔体(2)上对应所述绝缘试样的位置处设有第三手孔(23)，所述第三手孔(23)处设电极支柱(5)与升降装置(6)，其中，所述电极支柱(5)的一端与所述下电极(26)固定连接，所述电极支柱(5)的一端与所述升降装置(6)固定连接。
4.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述绝缘试样与所述高压导杆(25)、所述下电极(26)的接触处均设有均压罩(7)。
5.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述加压装置(1)包括工频电压发生器(11)，所述工频电压发生器(11)经过保护电阻(12)、耦合电容器(13)与所述GIS套管(24)连接；
所述加压装置(1)还包括与所述GIS套管(24)连接的冲击电压发生器(14)。
6.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，通过盆式绝缘子，将所述高压导杆(25)固定在所述真型GIS试验腔体(2)内的中轴位置。
7.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述真型GIS试验腔体(2)上还设有用于更换所述绝缘试样的GIS腔体盖板(27)。
8.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，所述真型GIS试验腔体(2)上还设有充放气孔(28)和气压表(29)，其中，所述充放气孔(28)用于向所述真型GIS试验腔体(2)内部充入SF6气体，所述气压表(29)用于检测所述真型GIS试验腔体(2)内部的压力值。
9.根据权利要求1所述的GIS/GIL绝缘闪络电压波形测量平台，其特征在于，下电极(26)为5mm厚度圆形铝板。
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