[發(fā)明專(zhuān)利]不同溫度及氣體中氣固表面聚積電荷模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410271059.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104020380B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐炬;張曉星;王邸博;劉凱;王立強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心50201
• 代理人: 王翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓設(shè)備與電子技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣體絕緣封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(簡(jiǎn)稱GIS)以其絕緣強(qiáng)度高、占地面積少、不受外界環(huán)境影響、檢修周期長(zhǎng)和維護(hù)量少等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。與交流GIS相比，絕緣子表面電荷聚積一直是影響直流GIS大量實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。在直流高壓作用下，GIS內(nèi)部絕緣子表面容易積聚電荷，而積聚的電荷可能畸變絕緣子沿面原有的電場(chǎng)分布，導(dǎo)致絕緣子絕緣特性的嚴(yán)重下降，引起絕緣故障。隨著我國(guó)直流高壓輸電工程的快速發(fā)展，直流GIS的重要性日趨明顯，因此很有必要就此方面展開(kāi)深入的研究，以便促進(jìn)直流GIS的研發(fā)。

在不同負(fù)載下，正常運(yùn)行的GIS內(nèi)部母線溫度的變化范圍為20～105℃。隨著母線溫度的變化，與之緊密接觸的絕緣子表面溫度也會(huì)隨之改變，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子體積電導(dǎo)率、表面電導(dǎo)率以及介電常數(shù)的改變。據(jù)研究表明，影響GIS內(nèi)部絕緣子表面電荷聚積和消散的主要因素為：絕緣子的介電常數(shù)、絕緣子的體積電阻率、絕緣子的表面電阻率，絕緣子溫度的變化可能導(dǎo)致其絕緣特性的嚴(yán)重下降。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于溫度對(duì)絕緣子表面電荷動(dòng)態(tài)特性及其閃絡(luò)電壓的影響還鮮有研究，因此急需開(kāi)展不同溫度下絕緣子表面聚積電荷的實(shí)驗(yàn)研究。

目前，對(duì)于絕緣子表面聚積電荷現(xiàn)象的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多還停留在實(shí)驗(yàn)階段，所采用的實(shí)驗(yàn)裝置也存在許多不足之處，如：(1)絕緣子模型多采用便于測(cè)量的薄片圓柱形，實(shí)驗(yàn)多在低壓大氣中進(jìn)行，而這些與氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部實(shí)際的絕緣情況嚴(yán)重不符；(2)表面電荷測(cè)量系統(tǒng)只能掃描測(cè)量形狀固定單一的絕緣子模型，不便于開(kāi)展大量的實(shí)驗(yàn)研究；(3)實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)溫度控制系統(tǒng)，不能對(duì)絕緣子的溫度進(jìn)行控制，進(jìn)而不能開(kāi)展不同溫度下絕緣子表面聚積電荷的實(shí)驗(yàn)研究。為了深入地研究絕緣子表面電荷聚集現(xiàn)象，找出不同溫度下絕緣子表面聚積電荷的情況，進(jìn)而縮短直流氣體絕緣設(shè)備的研制周期，促進(jìn)直流GIS的實(shí)用化，很有必要對(duì)現(xiàn)有的表面電荷測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行多方面的改進(jìn)，使其能夠模擬GIS母線在不同溫度下絕緣子表面聚積電荷的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有高壓SF₆環(huán)境下絕緣子表面聚積電荷模擬裝置的不足，提供一種模擬GIS母線在不同溫度及氣體中氣固表面聚積電荷模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠精確控制試驗(yàn)電極的溫度，模擬不同溫度下絕緣子表面電荷的聚積狀況，探究絕緣子表面電荷分布對(duì)其沿面閃絡(luò)電壓的影響，為絕緣子表面電荷聚積現(xiàn)象的深入研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種不同溫度及氣體中氣固表面聚積電荷模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括主殼體、側(cè)向殼體、上平行板電極、下平行板電極、靜電測(cè)量探頭、高速高壓靜電電位計(jì)、電暈針、溫控系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)電路。

所述主殼體是上、下端均敞口的中空?qǐng)A柱筒，所述側(cè)向殼體是一端敞口、另一端封閉的中空?qǐng)A柱筒。所述側(cè)向殼體的敞口端連接在主殼體的筒壁上。所述主殼體的筒壁開(kāi)有通孔，所述側(cè)向殼體的敞口端與所述主殼體筒壁上的通孔連通。所述電暈針的一端穿入所述主殼體的筒壁、另一端露在所述主殼體的外部。

所述主殼體的上端敞口通過(guò)上蓋板密封。所述上蓋板嵌入高壓套管。所述高壓套管是一個(gè)上下端均封閉的中空的圓柱筒，其筒體上開(kāi)有上進(jìn)出氣口。所述高壓套管的上、下端開(kāi)有供高壓導(dǎo)電桿穿過(guò)的通孔。所述高壓導(dǎo)電桿上端連接高壓電源、下端穿過(guò)高壓套管進(jìn)入所述主殼體的內(nèi)腔。所述上平行板電極位于主殼體的內(nèi)腔之中。上平行板電極的下表面水平、上表面與所述高壓導(dǎo)電桿的下端連接連接。

所述主殼體的下端敞口通過(guò)下蓋板密封。所述上蓋板上開(kāi)有下進(jìn)出氣口。

所述下蓋板上開(kāi)有供縱向旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)的通孔、供第一縱向光桿穿過(guò)的通孔和供第二縱向光桿穿過(guò)的通孔。

所述縱向旋轉(zhuǎn)軸、第一縱向光桿和第二縱向光桿均垂直于水平面，縱向旋轉(zhuǎn)軸位于第一縱向光桿和第二縱向光桿之間。所述第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)和第五步進(jìn)電機(jī)安裝在所述下蓋板的下方。

所述下平行板電極位于主殼體的內(nèi)腔之中，且位于所述上平行板電極的下方。被測(cè)試件位于所述下平行板電極的上表面與上平行板電極的下表面之間。所述下平行板電極接地。