一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，特别涉及一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置。本实用新型专利技术包括：一直流施压系统：具体包括调压控制台、试验变压器、保护电阻、电容分压器、高压整流硅堆、滤波电容等；一气体放电室；一检测系统：包括脉冲电流检测系统和气相色谱质谱检测系统；一绝缘缺陷模型：包括金属突出物、自由金属微粒、绝缘子金属污染以及绝缘子气隙至少四种绝缘缺陷模型。本实用新型专利技术能模拟直流气体绝缘电气设备在典型绝缘缺陷下发生PD的状况，可以研究SF6直流PD分解特性，具有模拟准确度高，装置结构简单，成本低等优点。本实用新型专利技术可广泛用于直流SF6气体绝缘电气设备PD的模拟。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于六氟化硫(SF6)气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测
，具体涉及一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置。
技术介绍
由于六氟化硫(SF6)具有优良的绝缘和灭弧性能，使得以SF6作为绝缘介质的SF6气体绝缘电气设备具有绝缘强度高、可靠性高、占地面积小及维护工作量小等优点，因而愈来愈广泛地应用于高压和超/特高压输变电领域中。但SF6气体绝缘电气设备在制造、装配和运行过程中无法避免地会出现一些绝缘缺陷，这些绝缘缺陷在长期运行过程中会逐渐劣化，当达到一定程度时会导致设备内部发生PD，在PD作用下SF6气体会发生分解，并与SF6气体中不可避免含有的微量空气和水分等杂质，发生反应生成如SOF2、SO2F2、SOF4、SO2、CF4、CO2、HF、H2S等产物，这些生成物会进一步加剧绝缘缺陷的劣化，从而使设备的整体绝缘性能降低，危及设备的安全运行。因此，十分有必要对SF6气体绝缘电气设备的早期绝缘状况进行有效的评估和预警。然而，由于SF6气体绝缘电气设备是全封闭组合式结构，故其故障定位和检修工作的执行相较传统的敞开式设备而言非常困难，且一旦发生事故，停电检修时间会更长、停电范围也会更广，因而也会带来更大的经济损失。SF6气体绝缘电气设备内部的绝缘缺陷引发的PD一方面是绝缘发生劣化的主要原因，另一方面也是反映气体绝缘电气设备内部绝缘状态的特征量。因此，可以对SF6气体绝缘电气设备中PD展开在线监测以及时发现其中一些潜在的绝缘缺陷。目前用来检测SF6电气设备PD的方法主要有脉冲电流法、超声波法、超高频法和SF6分解组分分析法等。可通过各种检测方法对气体绝缘电气设备内部PD进行监测，得到各种检测方法下的特征量与PD的关系，提取出能够表征PD的特征量，完善SF6在PD下的分解理论，为实现SF6气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断提供科学的理论依据。所以研制SF6气体绝缘电气设备PD分解的模拟装置，对于SF6气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断以避免大停电事故及保证电力系统安全运行具有深远的意义。目前国内外在SF6气体绝缘电气设备PD在线监测的研究主要集中在交流条件下，现有的SF6气体绝缘电气设备故障的模拟实验装置，如专利号为ZL2007100784930的“六氟化硫放电分解组分分析系统及其使用方法”专利，也只针对交流条件下SF6气体绝缘电气设备PD的模拟实验，不能进行直流条件下的PD实验。国际上关于直流气体绝缘电气设备包括直流GIL、直流GIS的研究始于19世纪60年代，在70年代直流GIL就在全世界范围内得到应用。随着特高压直流输电工程的发展，直流SF6气体绝缘电气设备以其特有的优势也必将在电力系统中得到愈来愈广泛地应用。因而研究直流条件下SF6PD的分解特性对于完善SF6PD分解理论具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的SF6气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置的不足，提供一种SF6气体绝缘电气设备在直流条件下PD的模拟装置，其能在实验室中模拟直流条件下SF6气体绝缘电气设备内不同绝缘缺陷模型引发PD的情况，并获取不同条件下的分解气体组分及其含量等特征量，为直流SF6气体绝缘电气设备在线监测和绝缘状态评估打下实验基础。本技术的技术方案是：一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置，其特征在于，包括：一直流施压系统：具体包括调压控制台、试验变压器、保护电阻、电容分压器、高压整流硅堆、滤波电容、电阻分压器及隔离电阻；调压控制台的输入端通过导线与220V/50Hz的市电连接，其输出端通过导线连接到试验变压器的输入端，试验变压器的输出端通过导线连接保护电阻之后并联所述的电容分压器，用来实时监测试验变压器输出端的电压值；电容分压器的两端并接在由四个所述的高压整流硅堆组成的整流桥的两个桥臂上，高压硅堆整流桥输出端并接一个滤波电容，滤波电容的输出端通过导线连接电阻分压器的输入端，电阻分压器的高压端通过导线串接一个隔离电阻这样就构成了直流施压系统；所述的直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室9内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一气体放电室：直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一检测系统：包括脉冲电流检测系统和气相色谱质谱检测系统两部分；所述的脉冲电流检测系统采用IEC60270并联检测法，由所述的气体放电室的高压端引出导线连接到所述耦合电容的高压端，所述耦合电容的低压端通过导线连接所述检测阻抗；PD脉冲信号通过所述检测阻抗放大输入到数字存储示波器中，用以监视气体放电室中发生的PD，并记录PD脉冲信号的幅值；所述的气相色谱质谱检测系统通过特氟龙导气管连接到气体放电室9缸体的采样口上，用以检测出ppbv级的SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、CS2、SO2等SF6气体的各种分解气体产物的含量；一绝缘缺陷模型：包括至少四种绝缘缺陷模型，分别为金属突出物绝缘缺陷模型、自由金属微粒绝缘缺陷模型、绝缘子金属污染绝缘缺陷模型以及绝缘子气隙绝缘缺陷模型。在上述的一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置，所述的气体放电室主要由不锈钢缸体、椭圆形顶盖、高压套管、高压导杆、法兰、螺钉、真空压力表球阀和真空压力表、真空泵球阀和真空泵、进样球阀和进样口、支撑脚、接地导电杆、绝缘缺陷、采样球阀、采样口及石英观察窗构成；所述的不锈钢缸体的形状为内径为50cm、厚度为1.0cm、高度为60cm的圆柱体，两端采用椭圆形封头结构；所述的不锈钢缸体最高可以承受5个大气压；所述的不锈钢缸体的顶端封口为可方便拆卸的椭圆形顶盖，在所述的不锈钢缸体上端开口处固接一直径为55cm、厚度为1.0cm的不锈钢材质的法兰，采用矩形密封槽配合o形橡胶圈密封结构，并使用15根螺杆直径为15mm的螺钉提供足够的压紧力将直径为55cm、厚度为1.2cm的不锈钢材质的顶盖固定在所述的不锈钢缸体的法兰上以保证缸体的密封性；在所述的椭圆形顶盖中心处设置一个孔径为20cm的通孔，所述高压导杆和法兰与所述的聚四氟乙烯高压套管一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封；在所述的不锈钢缸体底端中心处设置一个15mm的通孔，接地导电杆穿过该通孔并密封固定在所述的不锈钢缸体底部；所述接地导电杆伸出缸体的一端通过铜编带接地，其伸入缸体内部的一端及高压导电杆伸入缸体内部的一端均采用螺纹总长为20mm，螺距为1mm的螺纹结构与所述的绝缘缺陷电极连接以调节电极之间的距离；在所述的不锈钢缸体的一侧壁的中部设置一孔径为2cm的通孔；该通孔连通一根不锈钢管，所述的真空压力表通过真空压力球阀接在不锈钢管上用以监测和显示缸体内部真空度和气压大小，同样的不锈钢管上面再接一个进样球阀，该进样球阀另一端进样口通过特氟龙导气管与SF6钢瓶连通用以充气；所述的真空泵通过真空泵球阀接到不锈钢管末端，用以对缸体内抽真空；在所述的不锈钢缸体的一侧壁的中部设置一孔径为1.5cm的通孔，所述的采样球阀的一端通过不锈钢管与该采样孔连通，采样球阀的另一端采样口通过特氟龙导气管与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置，其特征在于，包括：一直流施压系统：具体包括调压控制台、试验变压器、保护电阻、电容分压器、高压整流硅堆、滤波电容、电阻分压器及隔离电阻；调压控制台的输入端通过导线与220V/50Hz的市电连接，其输出端通过导线连接到试验变压器的输入端，试验变压器的输出端通过导线连接保护电阻之后并联所述的电容分压器，用来实时监测试验变压器输出端的电压值；电容分压器的两端并接在由四个所述的高压整流硅堆组成的整流桥的两个桥臂上，高压硅堆整流桥输出端并接一个滤波电容，滤波电容的输出端通过导线连接电阻分压器的输入端，电阻分压器的高压端通过导线串接一个隔离电阻这样就构成了直流施压系统；所述的直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室(9)内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一气体放电室：直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一检测系统：包括脉冲电流检测系统和气相色谱质谱检测系统两部分；所述的脉冲电流检测系统采用IEC60270并联检测法，由所述的气体放电室的高压端引出导线连接到耦合电容的高压端，耦合电容的低压端通过导线连接检测阻抗；PD脉冲信号通过检测阻抗放大输入到数字存储示波器中，用以监视气体放电室中发生的PD，并记录PD脉冲信号的幅值；所述的气 相色谱质谱检测系统通过特氟龙导气管连接到气体放电室9缸体的采样口上，用以检测出ppbv级的SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、CS2、SO2、SF6气体的各种分解气体产物的含量；一绝缘缺陷模型：包括至少四种绝缘缺陷模型，分别为金属突出物绝缘缺陷模型、自由金属微粒绝缘缺陷模型、绝缘子金属污染绝缘缺陷模型以及绝缘子气隙绝缘缺陷模型。...

【技术特征摘要】
1.一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置，其特征在于，包括：一直流施压系统：具体包括调压控制台、试验变压器、保护电阻、电容分压器、高压整流硅堆、滤波电容、电阻分压器及隔离电阻；调压控制台的输入端通过导线与220V/50Hz的市电连接，其输出端通过导线连接到试验变压器的输入端，试验变压器的输出端通过导线连接保护电阻之后并联所述的电容分压器，用来实时监测试验变压器输出端的电压值；电容分压器的两端并接在由四个所述的高压整流硅堆组成的整流桥的两个桥臂上，高压硅堆整流桥输出端并接一个滤波电容，滤波电容的输出端通过导线连接电阻分压器的输入端，电阻分压器的高压端通过导线串接一个隔离电阻这样就构成了直流施压系统；所述的直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室(9)内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一气体放电室：直流施压系统的输出端通过导线与气体放电室相连，为放置在气体放电室内部的模拟绝缘缺陷模型电极发生PD时，向其提供可以连续调节的直流电压；一检测系统：包括脉冲电流检测系统和气相色谱质谱检测系统两部分；所述的脉冲电流检测系统采用IEC60270并联检测法，由所述的气体放电室的高压端引出导线连接到耦合电容的高压端，耦合电容的低压端通过导线连接检测阻抗；PD脉冲信号通过检测阻抗放大输入到数字存储示波器中，用以监视气体放电室中发生的PD，并记录PD脉冲信号的幅值；所述的气相色谱质谱检测系统通过特氟龙导气管连接到气体放电室9缸体的采样口上，用以检测出ppbv级的SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、CS2、SO2、SF6气体的各种分解气体产物的含量；一绝缘缺陷模型：包括至少四种绝缘缺陷模型，分别为金属突出物绝缘缺陷模型、自由金属微粒绝缘缺陷模型、绝缘子金属污染绝缘缺陷模型以及绝缘子气隙绝缘缺陷模型。2.根据权利要求1所述的一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验装置，其特征在于，所述的气体放电室由不锈钢缸体、椭圆形顶盖、高压套管、高压导杆、法兰、螺钉、真空压力表球阀和真空压力表、真空泵球阀和真空泵、进样球阀和进样口、支撑脚、接地导电杆、绝缘缺陷、采样球阀、采样口及石英观察窗构成；所述的不锈钢缸体的形状为内径为50cm、厚度为1.0cm、高度为60cm的圆柱体，两端采用椭圆形封头结构；所述的不锈钢缸体最高可以承受5个大气压；所述的不锈钢缸体的顶端封口为可方便拆卸的椭圆形顶盖，在所述的不锈钢缸体上端开口处固接一直径为55cm、厚度为1.0cm的不锈钢材质的法兰，采用矩形密封槽配合o形橡胶圈密封结构，并使用15根螺杆直径为15mm的螺钉提供足够的压紧力将直径为55cm、厚度为1.2cm的不锈钢材质的顶盖固定在所述的不锈钢缸体的法兰上以保证缸体的密封性；在所述的椭圆形顶盖中心处设置一个孔径为20cm的通孔，所述高压导杆和法兰与聚四氟乙烯高压套管一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封；在所述的不锈钢缸体底端中心处设置一个15mm的通孔，接地导电杆穿过该通孔并密封固定在所述的不锈钢缸体底部；所述接地导电杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，姚强，蔡炜，唐炬，曾福平，张晓星，佘新，杨景刚，苗玉龙，张潮海，陶加贵，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，武汉大学，国网重庆市电力公司电力科学研究院，国网江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42