[實用新型]電熱復(fù)合場下同軸電極中金屬微粒運動觀測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920241514.4
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN209803266U
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文杰;田賀;厲偉;林莘;陳瑞;葛凡;周旭東;李曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué);山東達馳電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01N15/00
• 代理公司: 21109 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 梁焱

本實用新型涉及高壓輸電線路和絕緣技術(shù)領(lǐng)域，提供一種電熱復(fù)合場下同軸電極中金屬微粒運動觀測裝置，包括：包括金屬蓋板、透明蓋板、透明導(dǎo)電膜、中心導(dǎo)桿、高壓電源、高溫流體管、高溫儲油箱、控溫裝置的試驗組件，包括高速攝像機和直角棱鏡組的拍攝組件；中心導(dǎo)桿與高壓電源連接后作為高壓電極，透明導(dǎo)電膜緊貼外殼內(nèi)壁且與金屬蓋板連接并在金屬蓋板接地后作為地電極，兩電極構(gòu)成同軸電極；高溫流體管在一條邊管上共軸貫穿中心導(dǎo)桿；高溫儲油箱內(nèi)設(shè)油泵、溫度傳感器和加熱裝置，油泵與高溫流體管的進油口連接，油泵、溫度傳感器和加熱裝置均與控溫裝置電連接。本實用新型能夠準(zhǔn)確模擬GIS/GIL實際運行時的溫度場，試驗結(jié)果可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及高壓輸電線路和絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電熱復(fù)合場下同軸電極中金屬微粒運動觀測裝置。

背景技術(shù)

GIS/GIL即氣體絕緣金屬封閉輸電線路/開關(guān)設(shè)備，其自20世紀六七十年代開始應(yīng)用并已廣泛運行于世界各地，并在特高壓輸電及離岸大規(guī)模風(fēng)電輸送領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。然而，GIS/GIL在輸送、裝配、運行中會產(chǎn)生一些金屬碎屑或微粒，在高壓運行時金屬微粒會使電場畸變，高場強附近的絕緣氣體或絕緣子會在電應(yīng)力作用下發(fā)生局部放電，降低設(shè)備絕緣性能，如果長期發(fā)生局部放電等微放電，會使絕緣系統(tǒng)發(fā)生深度劣化進而影響GIS/GIL的絕緣性能。自由導(dǎo)電微粒的存在會導(dǎo)致SF6絕緣強度下降最高超過80％。金屬微粒在絕緣腔內(nèi)自由運動，由此而引起的電場畸變會帶來一系列的絕緣問題，能夠急劇降低GIS/GIL的絕緣水平，很容易導(dǎo)致GIL的絕緣擊穿。

金屬微粒在GIS/GIL管道內(nèi)部的不同位置時，其危害程度也不同。對于同軸GIS管道下，這些金屬顆粒的自由運動能夠急劇降低絕緣氣體的絕緣水平，進而引發(fā)同軸圓柱腔體內(nèi)的局部放電。不同于固定的金屬微粒，自由金屬微粒在電場環(huán)境的作用下中可能會發(fā)生滾動或跳動，金屬微粒在電場中會感應(yīng)出部分電荷，此時帶電金屬微粒必然會在電場力、重力和粘滯力等作用下發(fā)生運動，帶電金屬微粒在同軸管道內(nèi)部的運動非常復(fù)雜，其運動出現(xiàn)在很大程度是隨機的，增加了檢測與預(yù)防的難度。另一方面，在電壓的作用下，這些微小的金屬微粒感應(yīng)帶電，并在電場中做不規(guī)則運動，如金屬微粒運動粘附到同軸管道接口處的絕緣子沿面，會導(dǎo)致絕緣子金屬微粒附近局部電場發(fā)生集中，嚴重降低SF₆氣體的絕緣性能。金屬微粒的運動行為是其影響GIS/GIL絕緣強度的主要方式，而微粒的運動特性與外施電壓類型有密切聯(lián)系。

正常運行的GIS/GIL中心導(dǎo)桿載流發(fā)熱導(dǎo)致氣體溫度非均勻分布，導(dǎo)桿與外殼間形成30℃左右溫度差，并隨電流升高而增大。隨中心載流導(dǎo)體溫度升高，局部電荷密度上升，導(dǎo)致電場嚴重畸變。隨著傳輸容量的提升和直流電壓等級的提高，設(shè)備將面臨高負載電流導(dǎo)致的高溫度差對內(nèi)部電場分布的影響。在這種影響下，游離在GIS/GIL設(shè)備中的金屬微粒也會發(fā)生不同規(guī)律的運動；GIS/GIL中金屬微粒的存在形式主要有線形、片形、粉塵等。研究發(fā)現(xiàn)由于線形微粒本身結(jié)構(gòu)的不均勻性導(dǎo)致其在電場作用下自身電荷分布存在極性特點，因而線形微粒引起電場畸變的能力最強，因而其降低設(shè)備絕緣強度的作用也最大。

因此，基于設(shè)備運行時溫度分布特性，同時同軸電極作為GIS/GIL的基本結(jié)構(gòu)，研究在同軸條件下，交流、直流、沖擊等不同電壓類型與微粒的運動特性和設(shè)備絕緣劣化的關(guān)系是GIS/GIL中金屬微粒無害化研究的重要內(nèi)容，從而需要對GIS/GIL中溫度梯度下金屬微粒運動進行觀測試驗。而目前GIS/GIL中關(guān)于金屬微粒運動觀測的裝置，是對同軸電極條件下的金屬微粒二維運動形態(tài)的觀測，只能觀測到運行過程中金屬微粒單一視角的跳動情況，中心導(dǎo)桿無符合正常運行時的發(fā)熱特性，缺少對金屬微粒三維運動形態(tài)的觀測以及對中心導(dǎo)桿的加熱，并沒有實際參考價值。

實用新型內(nèi)容