[發明專利]一種同軸圓柱SF6擊穿電壓實驗裝置

在審

• 申請號: 201710993679.2
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN109696604A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 王亞祥;林生軍;田浩;袁端鵬;韓麗娟;苗曉軍;羅軍;喬會杰;張紅恩;李寶增;黃青松;徐仲勛
• 申請（專利權）人: 平高集團有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/16
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及一種同軸圓柱SF₆擊穿電壓實驗裝置，包括密閉殼體，密閉殼體內固設有內電極和外電極，內電極為導電電極棒，外電極為圓柱形的導電筒，內電極穿過外電極，且沿外電極的軸線設置，外電極接地；密閉殼體內充入不同氣體壓力的SF₆，在各氣體壓力下，內電極上施加實驗電壓，并逐漸增大實驗電壓直至擊穿，記錄各氣體壓力下對應的擊穿電壓，進而獲取SF₆氣壓與擊穿電壓的對應關系。因此，該實驗裝置檢測精確度高，能夠較為準確地獲取到SF₆氣壓與擊穿電壓的對應關系。該裝置可以為稍不均勻電場中的直流電場中間隙擊穿電壓與SF₆氣壓關系研究提供重要數據，從而得出相應的計算方法和判據。

技術領域

本發明涉及一種同軸圓柱SF₆擊穿電壓實驗裝置，屬于直流絕緣技術領域。

背景技術

GIS(gas-insulated metal enclosed switch gear，氣體絕緣金屬封閉開關設備)是電網建設中關鍵設備之一，其金屬外殼內充滿絕緣氣體作為滅弧介質的設備。一般對地絕緣和相間絕緣由一定的壓力的具有良好滅弧性能和絕緣特性的SF₆氣體來承擔，SF₆是理想的絕緣介質和滅弧介質。

美國麻省理工學院的C.M.Cooke教授和日本S.Menju，K.Takahashi于20世紀70年代對同軸圓柱電極在不同SF₆氣體壓力下的直流擊穿特性進行了研究，研究表明，在電場梯度不超過150-200kV/cm時或氣壓壓力較小的情況下(低于0.1-0.15MPa)，直流擊穿電壓的極性效應不是很明顯且與SF₆氣體壓力呈線性關系，利用理論公式可以較好的地預測SF₆同軸圓柱氣體間隙的擊穿場強，在電極覆膜、電極纏繞聚對苯二甲酸乙二醇酷膜(PET)和將外殼電極內表面涂上粘性物質時，氣體間隙的直流絕緣強度能有效地得到提高。然而在較大氣體壓力和大尺寸電極尺寸下擊穿電壓分散性很大，原有的理論模型模型只能推導出最大擊穿電壓，對于最低擊穿電壓沒有建立有效的理論推導公式。

對于高壓直流產品的絕緣計算方法和判據，相對于交流產品出現了新的特點，如極性效應等。國內鮮有企業開展適合自身產品特點的直流絕緣判據。中國電力科學研究院通過試驗建立了長間隙同軸圓柱SF₆間隙直流擊穿電壓計算模型，為SF₆氣體間隙絕緣優化提供依據。西安交通大學認為大型變壓器絕緣狀況應用絕緣電阻、吸收比和極化指數3個測量值的不同情況進行綜合判斷，某一單項測量結果不合格不決定整個絕緣合格的判斷。廣東電網公司通過10kV XLPE電纜單相和三相接地不平衡電流建立絕緣仿真模型，用Matlab軟件對單相、三相的整體及局部絕緣故障進行仿真計算，得出接地不平衡電流與絕緣層電阻、電容、介質損耗因數之間的關系，獲得了交聯聚乙烯絕緣電纜(XLPE)絕緣擊穿的判據。清華大學用先導發展模型方法作為絕緣閃絡判據，用于三峽500kV雙回則干并架出線方案防雷性能的研究，并與其它閃絡判據及其計算結果進行了比較。華中科技大學測量了部分地區提供的絕緣紙的聚合度，測量得出的結果可以推斷出變壓器的老化情況，也可作為糠醛測量結果的參照。GIS絕緣特性方面，現階段對于絕緣子沿面閃絡特性隨其表面粗糙度及材料種類變化規律的研究大多集中在小型化、圓柱狀絕緣材料方面，對于實際工程中GIS應用的絕緣子、屏蔽件等材料絕緣特性方面的研究非常少見，缺乏系統、深入地研究。

因此，SF₆氣壓與擊穿電壓的對應關系對于GIS、GIL、直流穿墻套管等直流產品的研發設計有著至關重要的作用，只有獲取到較為準確的對應關系才能夠研發設計出安全可靠的直流產品。

發明內容

本發明的目的是提供一種同軸圓柱SF₆擊穿電壓實驗裝置，用于通過實驗得到SF₆氣壓與擊穿電壓的對應關系。