[發明專利]可模擬直流GIL內部溫升的絕緣子表面電荷測量平臺

有效

• 申請號: 201610170240.5
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105785146B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 馬國明;李成榕;周宏揚;王璁;石城
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R29/24
• 分類號: G01R29/24;G01R31/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明屬于高壓直流固體絕緣材料表面電荷積聚測量技術領域，尤其涉及一種可模擬直流GIL內部溫升的絕緣子表面電荷測量平臺。其特征在于，該試驗平臺包括金屬腔體、直流GIL縮比試驗裝置、電荷測量裝置、油循環加熱裝置及直流電源；所述金屬腔體為密封腔體，通過兩個絕緣子分隔為三個腔室，其中左側腔室通過法蘭與外部套管相連；右側上方的腔室內安裝有直流GIL縮比試驗裝置和電荷測量裝置；右側下方的腔室內安裝有油循環加熱裝置；本發明利用金屬良好的導熱性，通過加熱、循環導熱油實現直流GIL縮比試驗裝置中心電極溫度的升高，實現了直流GIL內部溫升的模擬。基于此可開展不同溫度分布情況下的絕緣子表面電荷積聚特性實驗研究。

技術領域

本發明屬于高壓直流固體絕緣材料表面電荷積聚測量技術領域，尤其涉及一種可模擬直流GIL內部溫升的絕緣子表面電荷測量平臺。

背景技術

氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)具有傳輸容量大、損耗小、電容小、占地少、可靠性高、適用于惡劣環境的特點，在海拔落差大，地形、氣象條件惡劣或者輸電容量大的場合得到了廣泛應用。但目前，實現商業運行的均為交流GIL，直流GIL卻沒能在實際工程中得到規模化應用。主要原因是在直流電壓作用下，直流GIL中支撐絕緣子的表面電荷積聚嚴重，畸變了沿面電場分布，降低了絕緣子的耐受電壓。特別是在直流高壓設備電壓極性反轉時，所帶來的的電場畸變影響尤為突出。

為抑制直流GIL絕緣子表面電荷積聚，提高直流GIL絕緣性能，首先需要掌握電荷積聚機理。20世紀80年代以來，各國學者從表面電荷分布特性入手展開了廣泛的試驗研究，并取得了一定的成果。目前，研究人員一致認為直流GIL絕緣子表面存在如下三種電荷積聚方式：(1)通過絕緣子內的體積電流積聚；(2)通過絕緣子表面電流積聚；(3)通過絕緣氣體體積電流積聚。但這些研究存在的問題是：在實驗測量中，均未考慮溫度對電荷積聚的影響。實際上，直流輸電系統中運行電流很大，輸電通道會出現明顯的發熱現象。由于直流GIL絕緣子電荷積聚與絕緣材料電導特性關系密切，而材料特性又受溫度影響很大，因此在恒定室溫下開展直流GIL電荷積聚研究并不能獲得真實的直流GIL電荷分布特性與積聚機理。

為了解決上述問題，有研究通過加熱纏繞在直流GIL接地電極上的電阻絲來模擬直流GIL溫升，開展了溫度對直流GIL絕緣子沿面電場分布以及閃絡特性影響的實驗研究。但存在的問題是：實際運行中的GIL的熱源位于中心導桿，溫度分布是由中心導桿向接地外殼遞減，而該試驗平臺的熱源位于接地電極，其所模擬的直流GIL溫度分布恰好與實際的相反，其測試結果并不能說明真實GIL在運行狀態下的電荷積特性。由于在實驗室研究中，受供電功率限制，無法對直流GIL中心導桿施加大電流以模擬溫升，故目前尚未有實際溫度分布情況下的直流GIL電荷積聚特性相關研究，從而無法為直流GIL絕緣優化設計提供正確的理論指導。因此急需發明一種可模擬直流GIL內部溫升的絕緣子表面電荷測量試驗平臺。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種可模擬直流GIL內部溫升的絕緣子表面電荷測量試驗平臺，其特征在于，該試驗平臺包括金屬腔體1、直流GIL縮比試驗裝置、電荷測量裝置、油循環加熱裝置及直流電源18；

所述金屬腔體1為密封腔體，通過兩個絕緣子2分隔為三個腔室，其中左側腔室通過法蘭3與外部套管4相連；右側上方的腔室內安裝有直流GIL縮比試驗裝置和電荷測量裝置；右側下方的腔室內安裝有油循環加熱裝置；三個腔室上分別安裝第一閥門20、第二閥門21和第三閥門22，各腔室上分別安裝氣壓表；

所述直流GIL縮比試驗裝置包括試驗絕緣子5、兩個屏蔽罩6和兩個中心電極7；試驗絕緣子5為圓柱狀，其中心安裝有銅嵌件，試驗絕緣子5通過法蘭橫置于上下兩個屏蔽罩6之間，兩個屏蔽罩6為圓柱形狀；中心電極7下部為帶螺紋圓柱，中部為圓柱狀，頂部為球狀；兩個中心電極7分別通過螺紋安裝于試驗絕緣子5中心銅嵌件兩側；