一種空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)及空氣間隙擊穿試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電氣設(shè)備中空氣間隙的絕緣水平測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)及空氣間隙擊穿試驗(yàn)方法?？諝忾g隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)的絕緣支架和升降臺(tái)固定在底座上；絕緣支架的表面呈螺紋狀；升降臺(tái)上安裝電動(dòng)伸縮桿或板電極，電動(dòng)伸縮桿的上部與多種電極連接；電動(dòng)伸縮桿正上方的絕緣支架上所開(kāi)的螺紋孔連接棒多種電極；絕緣支架的橫梁上固定有紅外測(cè)距儀，紅外測(cè)距儀的外層由絕緣材料包裹；試驗(yàn)控制臺(tái)控制升降臺(tái)和電動(dòng)伸縮桿動(dòng)作。本發(fā)明通過(guò)改變電極類型，可以分別完成球隙、棒-棒與棒-板三種典型空氣間隙的擊穿試驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠安全、準(zhǔn)確、快捷的完成空氣間隙擊穿試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)效率。
【專利說(shuō)明】一種空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)及空氣間隙擊穿試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣設(shè)備中空氣間隙的絕緣水平測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種空氣間隙擊 穿試驗(yàn)臺(tái)及空氣間隙擊穿試驗(yàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，局部地區(qū)空氣污染日益嚴(yán)重，20世紀(jì)90年代以來(lái)災(zāi)難 性的電網(wǎng)大面積污閃事件在全國(guó)較大范圍內(nèi)頻頻發(fā)生，對(duì)電氣設(shè)備的外絕緣造成了較大的 影響，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電氣設(shè)備的外絕緣包含絕緣子與空氣間隙，故空氣間 隙的放電特性是決定電氣設(shè)備外絕緣水平的重要因素之一。
[0003] 為了確保電氣設(shè)備在投運(yùn)之后的安全性與經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)備試驗(yàn)階段都要對(duì)其存在 的空氣間隙的絕緣水平進(jìn)行試驗(yàn)。電氣設(shè)備中很少有均勻電場(chǎng)的情況，但對(duì)高壓設(shè)備絕緣 結(jié)構(gòu)中的不均勻電場(chǎng)還要區(qū)分兩種不同的情況，即稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)，這兩種 不均勻電場(chǎng)的放電特點(diǎn)是不同的。例如，全封閉組合電器（GIS)的母線筒即為典型的稍不 均勻電場(chǎng)，稍不均勻電場(chǎng)的空氣間隙可以用球隙模擬。高壓輸電線之間的空氣絕緣和實(shí)驗(yàn) 室中高壓發(fā)生器的輸出端和墻的空氣絕緣則是極不均勻電場(chǎng)的典型實(shí)例，極不均勻電場(chǎng)的 空氣間隙一般用棒-板。除此之外，可以用棒-棒空氣間隙來(lái)模擬均勻電場(chǎng)中的空氣間隙。
[0004] 目前，空氣間隙擊穿試驗(yàn)已經(jīng)取得了一定的成果。其中，用于模擬稍不均勻電場(chǎng)的 測(cè)量球隙裝置比較成熟，可以利用電動(dòng)伸縮桿來(lái)精確地調(diào)整球隙間的距離，同時(shí)對(duì)球間隙 距離與球直徑的比值以及球桿、操作機(jī)構(gòu)、絕緣支撐、支撐構(gòu)架連接到被測(cè)電壓點(diǎn)的引線的 尺寸與位置做出了規(guī)定。但是，現(xiàn)階段所用的測(cè)量球隙也存在一些不足之處。例如現(xiàn)有的 測(cè)量球隙所用的球電極直徑都是固定，究其原因主要是現(xiàn)有裝置只利用電動(dòng)伸縮桿來(lái)調(diào)節(jié) 空氣間隙，行程較短，如改變球電極的直徑，可能會(huì)造成直徑與球隙的比值不滿足規(guī)定。目 前為止，并沒(méi)有成熟的絕緣支撐裝置用于模擬極不均勻電場(chǎng)的棒-板空氣間隙以及模擬均 勻電場(chǎng)棒-棒空氣間隙。實(shí)驗(yàn)中只是簡(jiǎn)單的將棒-板或棒-棒兩級(jí)固定在某個(gè)位置使其保 持一定的空氣間隙距離，因此增大了棒-板或棒-棒空氣間隙擊穿試驗(yàn)的不確定性，同時(shí)也 使試驗(yàn)操作更為繁雜，延長(zhǎng)了試驗(yàn)周期。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提高空氣間隙擊穿實(shí)驗(yàn)的適用性和穩(wěn)定性，將實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單 化，縮短試驗(yàn)周期，提供了一種空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)及空氣間隙擊穿試驗(yàn)方法。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)的絕緣支架和升降臺(tái)固定在底座上。絕緣支架的表面呈螺紋 狀，這樣一方面可以減小絕緣支架的尺寸，節(jié)省了絕緣材料，降低了成本；另一方面也可以 增大絕緣支架表面的泄漏距離，減小絕緣支架的泄漏電流，使得試驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確。升降臺(tái) 上安裝電動(dòng)伸縮桿或板電極。電動(dòng)伸縮桿的上部與棒電極或多種尺寸的球電極連接。電動(dòng) 伸縮桿正上方的絕緣支架上開(kāi)有螺紋孔，所述螺紋孔連接棒電極或多種尺寸的球電極。測(cè) 量球的標(biāo)準(zhǔn)球徑 D 為：2cm、5cm、6. 25cm、10cm、12. 5cm、15cm、25cm、50cm、75cm、100cm、150cm 及200cm。絕緣支架的橫梁上固定有紅外測(cè)距儀，垂直向下發(fā)射紅外線。紅外測(cè)距儀的外層 由絕緣材料包裹，防止其對(duì)支架泄漏距離造成影響。
[0008] 試驗(yàn)控制臺(tái)包含手動(dòng)控制單兀和電腦控制單兀I ;手動(dòng)控制單兀與升降臺(tái)和電動(dòng)伸 縮桿連接，手動(dòng)控制單元設(shè)有鑰匙開(kāi)關(guān)、電源按鈕、紅外測(cè)距電源按鈕、報(bào)警燈和停止按鈕； 電腦控制單元與紅外測(cè)距儀連接并計(jì)算空氣間隙距離，電腦控制單元上設(shè)有交互界面。
[0009] 紅外測(cè)距儀所測(cè)距離為環(huán)氧樹(shù)脂支架橫梁下表面到升降臺(tái)的距離，所測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò) 數(shù)據(jù)線輸入到電腦控制單元中。在電腦控制單元中，輸入上、下電極的長(zhǎng)度，由紅外測(cè)距儀 測(cè)得的距離減去上、下球電極的直徑或上、下棒電極的長(zhǎng)度，電動(dòng)伸縮桿上升的距離，得到 當(dāng)前的空氣間隙距離。手動(dòng)控制單元控制升降臺(tái)與電動(dòng)伸縮桿的動(dòng)作，配合紅外測(cè)距儀，能 夠?qū)崿F(xiàn)空氣間隙距離的粗、細(xì)調(diào)節(jié)，保證了間隙距離的準(zhǔn)確性。
[0010] 本發(fā)明所述絕緣支架的制作材料為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0011] 本發(fā)明所述底座上還固定有肋板，肋板與絕緣支架固定。
[0012] 本發(fā)明所述底座下方設(shè)有滑輪，方便空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)的整體移動(dòng)。
[0013] 本發(fā)明所述球電極的表面光滑、曲率均勻，材料為紫銅或黃銅。所述棒電極為圓柱 型，放電端部呈圓錐狀。
[0014] 本發(fā)明所述電動(dòng)伸縮桿的底部為法蘭結(jié)構(gòu)，電動(dòng)伸縮桿通過(guò)所述法蘭結(jié)構(gòu)固定于 升降臺(tái)上，如需對(duì)電動(dòng)伸縮桿拆卸，操作方便。
[0015] 基于所述空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)的空氣間隙擊穿實(shí)驗(yàn)方法，由以下步驟完成：
[0016] 1)將所述空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)移動(dòng)到開(kāi)闊區(qū)域，根據(jù)所加電壓的等級(jí)保證安全距 離；
[0017] 2)將絕緣支架的底座以及試驗(yàn)控制臺(tái)接地；
[0018] 3)根據(jù)以下情況選擇電極：
[0019] 模擬不均勻電場(chǎng)時(shí)，使用球隙空氣間隙模型，根據(jù)要試驗(yàn)的空氣間隙距離的范圍， 確定球球電極的半徑；在升降臺(tái)上安裝電動(dòng)伸縮桿，電動(dòng)伸縮桿和絕緣支架上均安裝球電 極；
[0020] 球隙空氣間隙模型的實(shí)際試驗(yàn)條件下的擊穿電壓為：

【權(quán)利要求】
1. 一種空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，絕緣支架（1)和升降臺(tái)（3)固定在底座（5) 上；絕緣支架（1)為倒"L"形，其表面呈螺紋狀；升降臺(tái)（3)上直接安裝板電極，或通過(guò)電 動(dòng)伸縮桿（2)安裝棒電極或球電極；絕緣支架（1)的橫桿部分位于升降臺(tái)（3)的正上方，并 安裝棒電極或球電極；絕緣支架（1)的橫桿部分還安裝正對(duì)升降臺(tái)（3)臺(tái)面的紅外測(cè)距儀 ⑵。 試驗(yàn)控制臺(tái)（11)分為手動(dòng)控制單元和電腦控制單元；手動(dòng)控制單元與升降臺(tái)（3)、電 動(dòng)伸縮桿（2)連接，電腦控制單元與紅外測(cè)距儀（7)連接并計(jì)算空氣間隙距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述絕緣支架（1)的材料 為環(huán)氧樹(shù)脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述底座（5)上還設(shè)有肋 板（6)，肋板（6)與絕緣支架⑴固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述底座（5)的下表面安 裝有多個(gè)滑輪（4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述球電極的表面光滑、 曲率均勻，材料為紫銅或黃銅；所述棒電極為圓柱型，放電端部呈圓錐狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述電動(dòng)伸縮桿⑵的底 部為法蘭結(jié)構(gòu)，電動(dòng)伸縮桿（2)通過(guò)所述法蘭結(jié)構(gòu)固定于升降臺(tái)（3)上。
7. -種基于權(quán)利要求1所述試驗(yàn)臺(tái)的空氣間隙擊穿實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，按以下步 驟完成： 1) 將所述空氣間隙擊穿試驗(yàn)臺(tái)移動(dòng)到開(kāi)闊區(qū)域，根據(jù)所加電壓的等級(jí)保證安全距離； 2) 將絕緣支架的底座以及試驗(yàn)控制臺(tái)接地； 3) 根據(jù)以下情況選擇電極： 模擬不均勻電場(chǎng)時(shí)，使用球隙空氣間隙模型，根據(jù)要試驗(yàn)的空氣間隙距離的范圍，確定 球球電極的半徑；在升降臺(tái)上安裝電動(dòng)伸縮桿，電動(dòng)伸縮桿和絕緣支架上均安裝球電極； 球隙空氣間隙模型的實(shí)際試驗(yàn)條件下的工頻擊穿電壓為：
模擬對(duì)稱電場(chǎng)時(shí)，使用棒-棒空氣間隙模型，在升降臺(tái)上安裝電動(dòng)伸縮桿，電動(dòng)伸縮桿 和絕緣支架上均安裝棒電極； 模擬極不對(duì)稱電場(chǎng)時(shí)，使用棒-板空氣間隙模型，在升降臺(tái)上安裝板電極，絕緣支架上 安裝棒電極； 棒-棒空氣間隙模塑的實(shí)際試驗(yàn)條件下的擊穿電壓為：
棒-板空氣間隙模型的實(shí)際試驗(yàn)條件下的擊穿電壓為：

各式中，Utl為標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓，kV ;KS為空氣密度校正系數(shù)；P為實(shí)際大氣 壓，kPa，pQ = 101. 3kPa ; Θ為實(shí)際溫度，°C，Θ Q = 20°C ;m、η與電極形狀、間隙大小以及 電壓形式和極性有關(guān)，其值在0. 4?I. 0范圍內(nèi)變化，具體數(shù)值參照GB311. 1-2012《高壓輸 變電設(shè)備的絕緣配合》； Kh為濕度校正系數(shù)；k為與絕對(duì)濕度及電壓形式有關(guān)的常數(shù)，具體數(shù)值參見(jiàn) GB311. 1-2012《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》;w為與電報(bào)形狀、極間距離以及電壓形式和極 性有關(guān)的常數(shù)，具體數(shù)值參見(jiàn)GB311. 1-2012《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》； f為電場(chǎng)不均勻系數(shù)；d為空氣間隙距離，cm ;r為球電極半徑，cm ; 4) 開(kāi)啟紅外測(cè)距儀； 5) 在電腦控制單元的交互界面上選擇電極類型，輸入球電極的半徑或棒電極的長(zhǎng)度， 并設(shè)定空氣間隙距離的范圍； 6) 利用手動(dòng)控制單元，控制升降臺(tái)對(duì)空氣間隙距離進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，控制電動(dòng)伸縮桿對(duì)空 氣間隙距離進(jìn)行微調(diào)節(jié)，達(dá)到準(zhǔn)確的空氣間隙距離； 7) 空氣間隙距離調(diào)整到需要的距離后，給絕緣支架上的電極通電，完成實(shí)驗(yàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣間隙擊穿實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述球隙空氣間隙模 型的空氣間隙距離與球電極的半徑之比小于等于0. 5 ; 所述棒-棒空氣間隙模型的空氣間隙距離為整個(gè)絕緣支架高度的〇. 02至0. 4倍，且不 大于I. 5m ; 所述棒-板空氣間隙模型的空氣間隙距離為整個(gè)絕緣支架高度的〇. 02至0. 7倍，且不 大于I. 5m。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣間隙擊穿實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)空氣間隙距 離的過(guò)程中，空氣間隙距離超過(guò)推薦范圍時(shí)，試驗(yàn)控制臺(tái)的報(bào)警燈亮起；當(dāng)空氣間隙距離小 于0. 5cm時(shí)觸發(fā)試驗(yàn)控制臺(tái)的停止按鈕，升降臺(tái)與電動(dòng)伸縮桿停止動(dòng)作，報(bào)警燈閃爍。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104391233SQ201410673476
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】耿江海, 周松松 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）