技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力測量領(lǐng)域，具體地，涉及一種研究浮沉天降雨對電極擊穿電壓影響的試驗裝置及方法。

背景技術(shù)：

在正?？諝鈼l件下，污穢絕緣子等輸變電設(shè)備發(fā)生事故較少，但在出現(xiàn)浮塵天氣、降雨等惡劣氣候條件時，由于空氣濕度增加，輸變電設(shè)備表面污穢吸收空氣中的水分，使污閃電壓降低，同時浮塵粒子在降雨條件下會降低空氣間隙的擊穿電壓，使得事故率增加。馬貴祥在《4·10線路閃絡(luò)事故原因分析》中提出2006年4月10日，內(nèi)蒙古地區(qū)發(fā)生強(qiáng)沙塵暴，引起了電網(wǎng)15條(次)線路閃絡(luò)事故，主要原因是大氣中的沙塵顆粒導(dǎo)致空氣間隙失效；賀博等研究發(fā)現(xiàn)沙塵環(huán)境下氣隙擊穿電壓和潔凈空氣條件相比明顯降低，且下降幅度隨電極間距增加而增大。蔣興良等研究發(fā)現(xiàn)降雨對棒板空氣間隙交流放電電壓影響明顯，降雨使棒板間隙交流擊穿電壓明顯降低；胡毅等研究發(fā)現(xiàn)降雨、風(fēng)雨組合等都會影響到空氣間隙的工頻放電特性，在一定條件下會使其放電電壓明顯降低。

目前擊穿電壓的測量方法一般有兩種：1、均勻升壓法；2、恒壓升降法。均勻升壓法為一般試驗加壓方法，用于直接對試驗試品施加以一定速率上升的電壓，其試驗?zāi)蛪褐禐閁，當(dāng)試驗電壓值達(dá)到75%U起，以2%U/s的速率升壓，直至需求值或者試品擊穿。此方法與設(shè)備或線路實(shí)際運(yùn)行狀況有很大差別，但可以短時間內(nèi)獲得大量數(shù)據(jù)。恒壓升降法先施加恒定電壓，再開始制造試驗所需環(huán)境條件，在一定時間內(nèi)若能耐受此電壓，則將電壓抬升繼續(xù)進(jìn)行耐受試驗，直至發(fā)生放電現(xiàn)象，則前一電壓為其耐受電壓，但此方法一般用于污穢試驗，且試驗周期較長，一般不采用。

目前國內(nèi)外對于強(qiáng)沙塵天氣、降雨對于輸變電設(shè)備的影響的研究較為完善，重慶大學(xué)、中國電科院、西安交通大學(xué)等都對沙塵天氣以及降雨天氣對間隙擊穿電壓影響的研究較多。發(fā)現(xiàn)當(dāng)有降雨或者浮塵存在時，空氣間隙的絕緣強(qiáng)度降低，時常發(fā)生電力事故。近幾年北方地區(qū)的降雨逐漸增多，以及沙塵天氣頻發(fā)，尤其在我國西北地區(qū)出現(xiàn)的大規(guī)模浮塵并伴有降雨的惡劣天氣條件下，變電站出現(xiàn)的嚴(yán)重事故，已經(jīng)嚴(yán)重影響我國電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。目前沒有提出針對浮沉天降雨條件對電極擊穿電壓影響的試驗方法，而由于沙塵顆粒在摩擦之后容易帶電，帶電設(shè)備與不帶電設(shè)備周圍空氣間隙的擊穿電壓有差別，同時降雨會使浮塵濃度下降較快，使用均勻升壓法得到的間隙擊穿電壓與實(shí)際情況下得到的浮塵天降雨條件下間隙的擊穿電壓有差別；而恒壓升降法所需試驗周期較長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種研究浮沉天降雨對電極擊穿電壓影響的試驗裝置及方法，以實(shí)現(xiàn)較準(zhǔn)確的得到浮塵天降雨對實(shí)際帶電運(yùn)行中不同間隙擊穿電壓的影響的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種研究浮沉天降雨對電極擊穿電壓影響的試驗裝置，包括降雨試驗箱和試驗電路，所述降雨試驗箱包括，箱體、降雨噴頭、支柱絕緣子和電極支架，所述降雨噴頭位于箱體的頂端，所述支柱絕緣子固定在箱體的底部，所述電極支架固定在支柱絕緣子上；

所述試驗電路包括，調(diào)壓器B、變壓器T、保護(hù)電阻R和電容分壓器F，所述調(diào)壓器B的輸出端與變壓器T的輸入端電連接，所述保護(hù)電阻R和電容分壓器F組成的串聯(lián)電路電連接在變壓器T的兩個輸出端之間，所述述保護(hù)電阻R和電容分壓器F之間的節(jié)點(diǎn)與箱體的高壓端電連接，所述變壓器T和電容分壓器F之間的節(jié)點(diǎn)接地，且箱體的底部與地電連接。

優(yōu)選的，所述降雨噴頭為四個，四個降雨噴頭以高壓端為中心對稱分布。

優(yōu)選的，所述降雨噴頭與高壓端的距離為0.4m。

優(yōu)選的，每個降雨噴頭都能單獨(dú)進(jìn)行開關(guān)，以用來模擬不同降雨量。

優(yōu)選的，箱體內(nèi)還設(shè)置溫濕度氣壓表。

同時本發(fā)明技術(shù)方案還公開了一種該試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

S101、將電極固定于電極支架上，并調(diào)節(jié)電極與高壓端的距離為d1，利用均勻升壓法多次測量電極的擊穿電壓，并對多次測量的電極的擊穿電壓求平均，得到該間隙距離下的擊穿電壓，記為Ub；

S102、打開降雨噴頭，測量此時的降雨量為C1；

S103、打開降雨噴頭，保持降雨量為C1，利用均勻升壓法測量10次電極的擊穿電壓，并對10次擊穿電壓求平均，從而測得d1間隙距離和C1降雨量下的擊穿電壓為Uc；

S104、在箱體中加入10g沙粒，打開風(fēng)機(jī)，風(fēng)速保持在12m/s，保持設(shè)定時間后關(guān)閉風(fēng)機(jī)；

S105、打開激光粉塵儀，當(dāng)浮塵濃度處于a1~a2時，在電極上加壓0.9Uc；

S106、打開降雨噴頭，若間隙擊穿，則重復(fù)S104過程，直到浮塵濃度處于a1~a2時，電極上電壓減小0.02 Ub；若間隙未擊穿，則重復(fù)S104過程，直到浮塵濃度處于a1~a2時，電極上電壓增加0.02 Ub；從而得到最終浮塵濃度處于a1-a2時的最低擊穿電壓為Ud；

S107、計算浮塵濃度處于a1~a2，間隙距離為d1且降雨量為C1條件對間隙擊穿電壓最大變化率δ=(Ub-Ud)/ Ub；

S108、改變降雨量、浮塵濃度范圍及間隙距離，重復(fù)上述S101至S107步驟，從而得到不同條件下的擊穿電壓最大變化率。

優(yōu)選的，所述均勻升壓法中相鄰兩次加壓間隔為1min。

優(yōu)選的，所述步驟S104中設(shè)定時間為5min。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過對浮塵和降雨進(jìn)行模擬，從而得到不同條件下的擊穿電壓最大變化率。達(dá)到較準(zhǔn)確的得到浮塵天降雨對實(shí)際帶電運(yùn)行中不同間隙擊穿電壓的影響的目的。且同時可改變支架的角度，研究浮塵天降雨條件下，電極放置角度對間隙擊穿電壓的影響。且試驗周期短。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的降雨試驗箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的試驗電路的電子電路圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的試驗方法的流程圖。

結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下：

1-箱體；2-降雨噴頭；3-高壓端；4-溫濕度氣壓表；5-支柱絕緣子；6-電極支架。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種研究浮沉天降雨對電極擊穿電壓影響的試驗裝置，包括降雨試驗箱和試驗電路，如圖1所示，降雨試驗箱包括，箱體、降雨噴頭、支柱絕緣子和電極支架，降雨噴頭位于箱體的頂端，支柱絕緣子固定在箱體的底部，電極支架固定在支柱絕緣子上；

如圖2所示，試驗電路包括，調(diào)壓器B、變壓器T、保護(hù)電阻R和電容分壓器F，調(diào)壓器B的輸出端與變壓器T的輸入端電連接，保護(hù)電阻R和電容分壓器F組成的串聯(lián)電路電連接在變壓器T的兩個輸出端之間，述保護(hù)電阻R和電容分壓器F之間的節(jié)點(diǎn)與箱體的高壓端電連接，變壓器T和電容分壓器F之間的節(jié)點(diǎn)接地，且箱體的底部與地電連接。

其中，降雨噴頭為四個，四個降雨噴頭以高壓端為中心對稱分布。

降雨噴頭與高壓端的距離為0.4m。

每個降雨噴頭都能單獨(dú)進(jìn)行開關(guān)，以用來模擬不同降雨量。

箱體內(nèi)還設(shè)置溫濕度氣壓表。

同時本發(fā)明技術(shù)方案還公開了一種該試驗裝置的試驗方法，如圖3所示，包括以下步驟：

S101、將電極固定于電極支架上，并調(diào)節(jié)電極與高壓端的距離為d1，利用均勻升壓法多次測量電極的擊穿電壓，并對多次測量的電極的擊穿電壓求平均，得到該間隙距離下的擊穿電壓，記為Ub；

S102、打開降雨噴頭，測量此時的降雨量為C1；

S103、打開降雨噴頭，保持降雨量為C1，利用均勻升壓法測量10次電極的擊穿電壓，并對10次擊穿電壓求平均，從而測得d1間隙距離和C1降雨量下的擊穿電壓為Uc；

S104、在箱體中加入10g沙粒，打開風(fēng)機(jī)，風(fēng)速保持在12m/s，保持設(shè)定時間后關(guān)閉風(fēng)機(jī)；

S105、打開激光粉塵儀，當(dāng)浮塵濃度處于a1~a2時，在電極上加壓0.9Uc；

S106、打開降雨噴頭，若間隙擊穿，則重復(fù)S104過程，直到浮塵濃度處于a1~a2時，電極上電壓減小0.02 Ub；若間隙未擊穿，則重復(fù)S104過程，直到浮塵濃度處于a1~a2時，電極上電壓增加0.02 Ub；從而得到最終浮塵濃度處于a1-a2時的最低擊穿電壓為Ud；

S107、計算浮塵濃度處于a1~a2，間隙距離為d1且降雨量為C1條件對間隙擊穿電壓最大變化率δ=(Ub-Ud)/ Ub；

S108、改變降雨量、浮塵濃度范圍及間隙距離，重復(fù)上述S101至S107步驟，從而得到不同條件下的擊穿電壓最大變化率。

由于浮塵天氣條件較為穩(wěn)定，因此上述試驗方法中的S103和S104可進(jìn)行順序調(diào)換，可先在電極上加初始電壓，之后再將沙塵吹入試驗箱體中。

優(yōu)選的，均勻升壓法中相鄰兩次加壓間隔為1min。

優(yōu)選的，步驟S104中設(shè)定時間為5min。

具體的本試驗中所用降雨試驗箱體如附圖1所示，箱體長寬高分別為1m、1m和1.4m，高壓從箱體上部中心位置的高壓端引入；箱體的上表面裝有四個對稱分布的降雨噴頭，距高壓端口0.4m，整個降雨系統(tǒng)為一閉合系統(tǒng)，每個噴頭都可單獨(dú)進(jìn)行開關(guān)，可用于模擬不同降雨量；箱體內(nèi)部有溫濕度壓測量設(shè)備，可用于讀取試驗時空氣條件；電極固定于電極支架上，位于箱體中部區(qū)域。附圖2為所用試驗平臺電路示意圖，圖中B為調(diào)壓器，T為變壓器，R為保護(hù)電阻，F(xiàn)為電容分壓器，V為萬用表， G為空氣間隙。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。