[發明專利]一種熱-電復合作用的絕緣介質故障模擬裝置

有效

• 申請號: 201910176076.2
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109799444B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李康;張國強
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01R31/16
• 分類號: G01R31/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種熱?電復合作用的絕緣介質故障模擬裝置，所述的裝置包括密封容器、自加熱電極模塊、高壓電極、高壓穿墻套管、低壓穿墻套管、進樣口、取樣口、放電檢測裝置、溫度控制器、加熱電源、穿板法蘭、電加熱棒、壓力檢測器、微水檢測器、放電信號傳感器、第一溫度傳感器以及第二溫度傳感器。工作時，可以通過溫度控制器實現3類熱?電復合故障的模擬，包括過熱?放電位置不同的熱?電復合故障模擬，過熱?放電位置相同的熱?電復合故障模擬，高溫?放電復合作用的熱?電復合故障模擬。

技術領域

本發明涉及一種絕緣介質故障模擬裝置。

背景技術

SF6氣體因其具有優異的絕緣和滅弧性能，廣泛應用于斷路器、互感器、套管、SF6氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，GIS)等電氣設備中。目前，我國220kV及以上電壓等級的超高壓電網和特高壓電網，已強制要求全部采用SF6開關設備，其保有量3.3萬余個間隔，居世界第一。此外，SF6氣體絕緣管道母線(Gas Insulated Line，GIL)等設備還是核電、水電及跨江輸電管廊等關鍵場所的首選輸電方式。

SF6氣體化學性質穩定，但在放電或過熱條件下會發生解離；在沒有其他雜質存在時，解離的SF6會迅速復合還原為SF6氣體。但在實際使用中，SF6氣體中難免會混有少量水分和氧氣等雜質，離解的SF6與這些雜質組分進一步反應，生成多種毒性大且腐蝕性強的分解產物：SO2F2、SOF2、SO2、H2S等。這些分解產物存在于設備中，會進一步加速設備故障發展、危害檢修人員的安全。作為電網中傳輸和分配電能的樞紐，SF6開關設備故障可能引發大型設備損毀、大面積停電等，造成巨大的經濟和社會損失。

絕緣類故障在SF6電氣設備故障中的占比最高，危害最大，該種故障最終會導致SF6氣體發生分解。對分解氣體的檢測可以實現故障早期預警及故障類型的分析。然而目前對于故障情況與分解氣體特征的映射關系還缺乏統一認識，導致SF6分解氣體的故障判據尚無統一定論。目前的研究中多采用模擬裝置對設備故障進行模擬，然而目前模擬裝置只能模擬局部過熱或局部放電等單一故障，未見熱-電復合作用的模擬裝置。同時目前對于局部放電的模擬未考慮電極溫度的影響，而對于局部過熱的模擬則未考慮電極場強的影響。

此外，c-C4F8、C4F7N、CF3I等氣體絕緣介質在應用中也存在類似問題，亟需可實現熱-電復合作用的模擬裝置。

目前業內有針對變壓器油的熱-電復合作用模擬裝置，如文獻《穆龍，蘭生，黃明亮.不同類型電熱應力下變壓器優質絕緣老化特性實驗研究，電氣技術，2018年12期》對于放電采用密封入箱體的針-板電極，而對于過熱的模擬則將內含針-板電極的密封箱體整體放入溫控箱進行加熱和溫度控制。該模擬方式存在兩個問題，一是放電模擬裝置的密封箱體采用的絕緣材料耐溫能力有限，導致無法模擬較高的過熱溫度；二是模擬的故障與設備實際運行情況不符，采用溫控箱模擬過熱整個放電模擬裝置的溫度近似相等，而實際運行中設備溫度分布是不均勻的存在很大溫差。此外目前還未見針對氣體絕緣介質的熱-電復合模擬裝置。

發明內容

本發明的目的是克服現有模擬裝置的不足，提出一種熱-電復合作用的絕緣介質故障模擬裝置。本發明可實現絕緣介質熱-電復合作用下的絕緣介質故障模擬，使得絕緣介質故障模擬更加準確，為建立絕緣介質分解氣體特征與故障狀態的映射關系提供保障。

一種熱-電復合作用的絕緣介質故障模擬裝置，其特征在于：所述的裝置包括密封容器、自加熱電極模塊、高壓電極、高壓穿墻套管、低壓穿墻套管、進樣口、取樣口、放電檢測裝置、溫度控制器、加熱電源、穿板法蘭、電加熱棒、壓力檢測器、微水檢測器、放電信號傳感器、第一溫度傳感器以及第二溫度傳感器。

所述密封容器通過位于側壁的進樣口充入絕緣介質，外部的高壓電源通過高壓穿墻套管和低壓穿墻套管分別與高壓電極和自加熱電極模塊相連，所述高壓穿墻套管位于密封容器上部，所述低壓穿墻套管位于密封容器的下部，高壓穿墻套管在密封容器內部與高壓電極相連，低壓穿墻套管在密封容器內部與自加熱電極模塊相連。