GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置及方法，该装置包括高压电源、局放采集设备、试验电极系统和微观观测系统；试验电极系统包括压力施加工件、亚克力垫板、箔式应变片、压力转换器、预制式铜箔电极及待测试样；亚克力垫板为三层亚克力垫板结构，在亚克力垫板的层与层之间分别放置待测试样和箔式应变片，待测试样采用硅橡胶与环氧树脂片层叠方式放置，中间粘贴有预制式铜箔电极，该预制式铜箔电极的高压针电极和接地板电极分别连接高压电源的高压侧及接地侧。本发明专利技术采用预制式铜箔电极使得电极与双层绝缘介质紧密贴合，解决了双层绝缘介质间无法贴合而存在明显气隙的问题，可广泛用于界面绝缘强度及破坏过程的测试。坏过程的测试。坏过程的测试。

【技术实现步骤摘要】
GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置及方法


[0001]本专利技术属于高压设备
，涉及GIS电缆终端，尤其是一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置及方法。

技术介绍

[0002]高压GIS是一种以SF6气体作为绝缘介质，由断路器、隔离刀闸等高压电器设备组合而成的高压配电装置。由于高压GIS结构紧凑、可靠性高、维护方便等优势成为超特高压变电站电能转换的最佳设备，在我国输变电工程中得到广泛应用。
[0003]GIS电缆终端是GIS组合电器必不可少的终端形式，其采用干式设计并以SF6气体做为外绝缘部分，具有结构紧凑、运维简便、性能稳定等优点。随着近几年极端天气的出现(最低可达
‑
40℃)，导致GIS电缆终端故障频发。与过去故障明显不同的是，近期故障发生时间与气候温度存在明显关联，据统计，仅在寒潮天气当天，共发生3起GIS终端击穿事故，已严重影响电网安全稳定运行。对故障终端拆解后发现，其故障特征主要表现为：电缆本体及应力锥内侧无明显放电通道，而在应力锥与环氧套管界面处存在明显放电和高温灼烧痕迹，初步判断为界面绝缘强度下降而导致的界面击穿。绝缘界面的配合状态改变是影响终端整体绝缘性能关键因素，考虑到硅橡胶与环氧树脂热膨胀系数存在数量级上的差异，在低温环境下可能出现由于热膨胀不匹配而引起界面性能下降，因此，为探究不同界面压力下绝缘界面的击穿损伤特征，并对极端天气下终端故障产生机理做出解释，亟需提出GIS电缆终端界面绝缘强度等效测试平台对不同压力下绝缘界面破坏过程及其损伤特性进行测试。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置及方法，能够对不同压力下绝缘界面破坏过程中的局部放电特性、破坏速率、破坏形貌进行实时同步测试。
[0005]本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置，包括高压电源、局放采集设备、试验电极系统和微观观测系统；
[0007]所述高压电源为试验电极系统提供试验电压并为局放采集设备提供施加电压相位；
[0008]所述局放采集设备实时采集试验电极系统的放电脉冲电流并根据施加电压相位获取局部放电特征；
[0009]所述试验电极系统包括压力施加工件、亚克力垫板、箔式应变片、压力转换器、预制式铜箔电极及待测试样；所述压力施加工件为亚力克垫板提供压力；所述亚克力垫板为三层亚克力垫板结构，在亚克力垫板的层与层之间分别放置待测试样和箔式应变片，所述待测试样采用硅橡胶与环氧树脂片层叠方式放置，中间粘贴有预制式铜箔电极，该预制式
铜箔电极的高压针电极和接地板电极分别连接高压电源的高压侧及接地侧，所述箔式应变片连接压力转换器，该压力转换器用于测量压力施加工件的施加压力；
[0010]所述微观观测系统包括冷光光源及电子显微镜，所述冷光光源安装在试验电极系统的正下方，所述电子显微镜安装在试验电极系统的正上方，冷光光源的光源方向及电子显微镜垂直于待测试样表面。
[0011]进一步，所述高压电源包括变压器、调压器、限流电阻和分压器，所述调压器、变压器、限流电阻依次相连接，所述限流电阻另一端连接分压器和试验电极系统的高压针电极，所述分压器另一端连接局放采集设备为其提供施加电压相位。
[0012]进一步，所述变压器为0～100kV无局放变压器；所述分压器采用1000∶1阻容分压器。
[0013]进一步，所述局放采集设备包括HFCT传感器、信号处理器及计算机，其中HFCT传感器同心穿至试验电极系统的地线，用于实时采集放电脉冲电流并传送至信号处理器，所述信号处理器将采集的放电脉冲电流及施加电压相位进行同步并将处理数据传入计算机。
[0014]进一步，所述压力施加工件由机架、上下夹紧板和蜗杆构成，上下夹紧板包括两个上夹紧板和两个下夹紧板，两个下夹紧板对称固定在机架内侧底部，两个上夹紧板分别与两个蜗杆下端安装在一起，两个蜗杆上端安装在机架上端，所述蜗杆用于调节上下夹紧板之间的压力。
[0015]进一步，所述预制式铜箔电极包括高压针电极、辅助定位部分及接地板电极，所述辅助定位部分保证高压针电极与接地板电极之间的间距。
[0016]进一步，所述高压针电极与接地板电极之间的间距为2mm，所述高压针电极宽度与长度满足1∶2的比例。
[0017]一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1、将表面抛光的环氧树脂片与硅橡胶片裁剪为方形待测试样；
[0019]步骤2、将预制式铜箔电极粘接至环氧树脂试样片表面，去除辅助定位部分，然后从一侧将方形待测试样缓慢覆盖于环氧树脂试样片表面，保证贴合界面无明显气泡；
[0020]步骤3、将贴合后的待测试样置于三层亚克力垫板第一层间隙中，将箔式应变片置于三层亚克力垫板第二层间隙中，并将箔式应变片与压力转换器连接；
[0021]步骤4、将组合好的三层亚克力垫板、箔式应变片及待测试样装入压力施加工件中，并通过蜗杆调节施加压力至特定大小；
[0022]步骤5、调节冷光光源及电子显微镜垂直于试样片表面，并对焦于高压针电极与接地板电极中间位置处，调节冷光光源的光强，直至可以清晰观测到待测试样贴合界面处；
[0023]步骤6、连接高压针电极及接地板电极至高压电源的高压侧及接地侧，调节调压器控制施加电压大小，并实时观测界面起痕状态，当界面起痕后保持施加电压不变，然后开启电子显微镜及信号处理器实时记录界面电痕破坏形貌及局部放电特征直至待测试样被击穿；
[0024]步骤7、待测试样击穿后调节调压器归零，并关闭电子显微镜及信号处理器，测试完成。
[0025]本专利技术的优点和积极效果是：
[0026]本专利技术设计合理，采用预制式铜箔电极代替现有的针板电极，使得电极与双层绝
缘介质紧密贴合，大大削弱了电极附近存在气隙，解决了双层绝缘介质间无法贴合而存在明显气隙的问题；另外，测试装置可对不同压力下绝缘界面破坏过程中的局部放电特性、破坏速率、破坏形貌进行实时同步测试。解决了现有测试平台测试数据单一的问题，其测试方法简单、准确可靠，可广泛用于界面绝缘强度及破坏过程的测试。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的预制式铜箔电极结构图；
[0028]图2是本专利技术的试验电极系统结构图；
[0029]图3是本专利技术的等效试验装置整体结构示意图；
[0030]图4是本专利技术对绝缘界面电痕破坏过程及其局放特征同步测试结果图；
[0031]其中，1
‑
高压针电极，2
‑
辅助定位部分，3
‑
接地板电极，4
‑
限流电阻，5
‑
变压器，6
‑
分压器，7
‑
调压器，8
‑
电子显微镜，9
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置，其特征在于：包括高压电源、局放采集设备、试验电极系统和微观观测系统；所述高压电源为试验电极系统提供试验电压并为局放采集设备提供施加电压相位；所述局放采集设备实时采集试验电极系统的放电脉冲电流并根据施加电压相位获取局部放电特征；所述试验电极系统包括压力施加工件、亚克力垫板、箔式应变片、压力转换器、预制式铜箔电极及待测试样；所述压力施加工件为亚力克垫板提供压力；所述亚克力垫板为三层亚克力垫板结构，在亚克力垫板的层与层之间分别放置待测试样和箔式应变片，所述待测试样采用硅橡胶与环氧树脂片层叠方式放置，中间粘贴有预制式铜箔电极，该预制式铜箔电极的高压针电极和接地板电极分别连接高压电源的高压侧及接地侧，所述箔式应变片连接压力转换器，该压力转换器用于测量压力施加工件的施加压力；所述微观观测系统包括冷光光源及电子显微镜，所述冷光光源安装在试验电极系统的正下方，所述电子显微镜安装在试验电极系统的正上方，冷光光源的光源方向及电子显微镜垂直于待测试样表面。2.根据权利要求1所述的GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置，其特征在于：所述高压电源包括变压器、调压器、限流电阻和分压器，所述调压器、变压器、限流电阻依次相连接，所述限流电阻另一端连接分压器和试验电极系统的高压针电极，所述分压器另一端连接局放采集设备为其提供施加电压相位。3.根据权利要求2所述的GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置，其特征在于：所述变压器为0～100kV无局放变压器；所述分压器采用1000:1阻容分压器。4.根据权利要求1所述的GIS电缆终端内部界面绝缘强度等效试验装置，其特征在于：所述局放采集设备包括HFCT传感器、信号处理器及计算机，其中HFCT传感器同心穿至试验电极系统的地线，用于实时采集放电脉冲电流并传送至信号处理器，所述信号处理器将采集的放电脉冲电流及施加电压相位进行同步并将处理数据传入计算机。5.根据权利要求1所述的GIS电缆终端内部界面绝缘强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伯学，李奇，孔晓晓，王义方，宋鹏先，李隆基，唐庆华，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：