本發(fā)明涉及電力設(shè)備故障分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種SF6火花放電裝置。

背景技術(shù)：

氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，其安全性和可靠性對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。GIS中包括的重要組件為SF6氣體絕緣電氣設(shè)備，一旦SF6氣體絕緣電氣設(shè)備內(nèi)發(fā)生放電性或過(guò)熱性故障而導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)維修，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將受到重大損失。

SF6氣體絕緣電氣設(shè)備在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸和運(yùn)行環(huán)節(jié)中，不可避免地會(huì)存在不同形式和程度的固有絕緣缺陷，在正常運(yùn)行電壓下，有些固有絕緣缺陷處的電場(chǎng)會(huì)急劇增強(qiáng)，隨之可能產(chǎn)生不同程度的局部放電(PD)。一旦出現(xiàn)明顯的PD，將大大加快缺陷周?chē)^緣(包括氣體和固體)介質(zhì)的劣化速度，而當(dāng)氣體介質(zhì)絕緣性能劣化較為嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生火花放電和電弧放電。一旦出現(xiàn)火花放電就標(biāo)志著SF6氣體絕緣電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)已經(jīng)下降到十分危險(xiǎn)的地步。因此，為構(gòu)建GIS設(shè)備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷方法體系需要對(duì)SF6氣體絕緣設(shè)備進(jìn)行火花放電故障分析。

目前，研究GIS內(nèi)放電性故障分解特性的裝置主要為研究局部放電特性的裝置，盡管基于此裝置，在適當(dāng)升高交流電源電壓時(shí)，能夠在裝置缺陷處產(chǎn)生火花放電，但是通過(guò)該裝置所產(chǎn)生的火花放電和頻率和能量均極不規(guī)律和穩(wěn)定，SF6火花放電的分析困難大。

因此，如何提供一種能夠產(chǎn)生穩(wěn)定規(guī)律的火花放電的SF6火花放電裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種SF6火花放電裝置，能夠控制產(chǎn)生的火花放電的頻率(例如每隔幾秒放電一次)以及單次火花放電的能量，便于后續(xù)進(jìn)行SF6火花放電的分析。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種SF6火花放電裝置，包括充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、放電電路以及信號(hào)采集電路，其中：

所述充電電路的第一端與交流電源相連，所述充電電路第二端的正極連接選擇開(kāi)關(guān)的第一端；

所述選擇開(kāi)關(guān)的第二端與地之間串接有儲(chǔ)能電容器，所述選擇開(kāi)關(guān)的第三端連接放電電路的正極；所述選擇開(kāi)關(guān)的控制端連接用于控制所述選擇開(kāi)關(guān)的第一端和第二端或第二端和第三端之間導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)控制器；

所述放電電路包括密封的火花放電氣室、分別從所述火花放電氣室兩端穿入的高壓導(dǎo)桿和低壓導(dǎo)桿；所述高壓導(dǎo)桿位于所述火花放電氣室外的一端作為所述放電電路的正極，所述高壓導(dǎo)桿位于所述火花放電氣室內(nèi)部的一端設(shè)置有放電高壓電極；所述低壓導(dǎo)桿位于所述火花放電氣室外的一端作為所述放電電路的負(fù)極接地，所述低壓導(dǎo)桿位于所述火花放電氣室內(nèi)部的一端設(shè)置有放電低壓電極，所述放電高壓電極與所述放電低壓電極之間存在特定距離的火花放電間隙；所述火花放電氣室側(cè)壁上安裝有氣動(dòng)閥門(mén)；

所述信號(hào)采集電路包括用于采集所述放電電路電壓的電壓采集裝置、用于采集所述放電電路電流的電流采集裝置以及波形顯示器；所述波形顯示器與所述電壓采集裝置和所述電流采集裝置相連，用于顯示所述放電電路的電壓和電流。

優(yōu)選地，所述選擇開(kāi)關(guān)為高壓繼電器，所述開(kāi)關(guān)控制器為繼電器驅(qū)動(dòng)裝置，所述繼電器驅(qū)動(dòng)裝置具體用于按照預(yù)先設(shè)置的充放電時(shí)間周期性的控制所述高壓繼電器的第一端和第二端導(dǎo)通以及第二端和第三端導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述電壓采集裝置具體為一組高壓探針，正極高壓探針兩端分別連接所述放電電路的正極以及示波器的第一正極輸入端，負(fù)極高壓探針兩端分別連接地以及所述示波器的負(fù)極輸入端；相應(yīng)的，所述波形顯示器具體為所述示波器。

優(yōu)選地，所述電流采集裝置具體為羅氏線圈，所述羅氏線圈與所述放電電路的負(fù)極相連，且所述羅氏線圈的末端連接所述示波器的第二正極輸入端。

優(yōu)選地，所述充電電路具體包括感應(yīng)調(diào)壓器、單相變壓器、第一保護(hù)電阻、電容分壓器、第二保護(hù)電阻和二極管組件；

所述感應(yīng)調(diào)壓器的原邊通過(guò)電源線與所述交流電源連接，所述感應(yīng)調(diào)壓器的副邊與所述單相變壓器的低壓側(cè)連接；所述單相變壓器的高壓側(cè)與所述第一保護(hù)電阻的一端相連接，所述第一保護(hù)電阻的另一端分別與所述電容分壓器的高壓端以及所述第二保護(hù)電阻的一端相連接，所述電容分壓器的低壓端接地，所述第二保護(hù)電阻的另一端與所述二極管組件的正極相連，所述二極管組件的負(fù)極作為所述充電電路第二端的正極。

優(yōu)選地，所述放電高壓電極具體為針狀電極，所述放電低壓電極具體為板狀電極。

優(yōu)選地，所述氣動(dòng)閥門(mén)與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀相連，所述氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀用于周期性的對(duì)所述火花放電氣室內(nèi)的進(jìn)行火花放電時(shí)產(chǎn)生的分解氣體產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)分析。

優(yōu)選地，所述放電電路還包括第三保護(hù)電阻，所述第三保護(hù)電阻串接于所述高壓導(dǎo)桿位于所述火花放電氣室外的一端與所述選擇開(kāi)關(guān)的第三端之間。

本發(fā)明提供了一種SF6火花放電裝置，由于充電電路的第二端的正極連接選擇開(kāi)關(guān)的第一端，選擇開(kāi)關(guān)的第二端與地之間串接有儲(chǔ)能電容器，故當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)控制第一端與第二端導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容器相當(dāng)于連接在充電電路第二端的正負(fù)極之間，此時(shí)儲(chǔ)能電容器進(jìn)行充電；選擇開(kāi)關(guān)的第三端連接放電電路的正極，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)控制第二端與第三端導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容器連接于放電電路的正負(fù)極之間，此時(shí)儲(chǔ)能電容器放電，放電電路中的放電高壓電極與放電低壓電極之間會(huì)產(chǎn)生火花放電。可見(jiàn)，本發(fā)明的裝置中產(chǎn)生的火花放電的頻率(例如每隔幾秒放電一次)可通過(guò)調(diào)整選擇開(kāi)關(guān)的閉合情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，單次火花放電的能量可通過(guò)控制儲(chǔ)能電容器的充電時(shí)間以及儲(chǔ)能電容器的電容量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，故本發(fā)明產(chǎn)生的火花放電具有穩(wěn)定的規(guī)律，便于后續(xù)進(jìn)行SF6火花放電的分析。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種SF6火花放電裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種SF6火花放電裝置，能夠控制產(chǎn)生的火花放電的頻率(例如每隔幾秒放電一次)以及單次火花放電的能量，便于后續(xù)進(jìn)行SF6火花放電的分析。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種SF6火花放電裝置，包括充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、放電電路以及信號(hào)采集電路，其中：

充電電路的第一端與交流電源相連，充電電路第二端的正極連接選擇開(kāi)關(guān)8的第一端；

選擇開(kāi)關(guān)8的第二端與地之間串接有儲(chǔ)能電容器9，選擇開(kāi)關(guān)8的第三端連接放電電路的正極；選擇開(kāi)關(guān)8的控制端連接用于控制選擇開(kāi)關(guān)8的第一端和第二端或第二端和第三端之間導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)控制器7；

放電電路包括密封的火花放電氣室11、分別從火花放電氣室11兩端穿入的高壓導(dǎo)桿12和低壓導(dǎo)桿13；高壓導(dǎo)桿12位于火花放電氣室11外的一端作為放電電路的正極，高壓導(dǎo)桿12位于火花放電氣室11內(nèi)部的一端設(shè)置有放電高壓電極14；低壓導(dǎo)桿13位于火花放電氣室11外的一端作為放電電路的負(fù)極接地，低壓導(dǎo)桿13位于火花放電氣室11內(nèi)部的一端設(shè)置有放電低壓電極15，放電高壓電極14與放電低壓電極15之間存在特定距離的火花放電間隙；火花放電氣室11側(cè)壁上安裝有氣動(dòng)閥門(mén)16；

可以理解的是，這里的氣動(dòng)閥門(mén)16用于方便實(shí)驗(yàn)中向火花放電氣室11中充入SF6氣體和采集氣室內(nèi)氣體樣品。另外，這里的火花放電氣室11以密封的圓柱不銹鋼罐體為主體。上述特定距離可通過(guò)試驗(yàn)確定，本發(fā)明不限定特定距離的具體數(shù)值。

信號(hào)采集電路包括用于采集放電電路電壓的電壓采集裝置17、用于采集放電電路電流的電流采集裝置18以及波形顯示器20；波形顯示器20與電壓采集裝置17和電流采集裝置18相連，用于顯示放電電路的電壓和電流。

作為優(yōu)選地，這里的選擇開(kāi)關(guān)8為高壓繼電器，開(kāi)關(guān)控制器7為繼電器驅(qū)動(dòng)裝置，繼電器驅(qū)動(dòng)裝置具體用于按照預(yù)先設(shè)置的充放電時(shí)間周期性的控制高壓繼電器的第一端和第二端導(dǎo)通以及第二端和第三端導(dǎo)通。

其中，這里的充放電時(shí)間可自由設(shè)置。具體的，開(kāi)關(guān)控制器7可以采用循環(huán)時(shí)間繼電器，其額定工作電流為1.5A，其接通和斷開(kāi)時(shí)分別控制高壓繼電器處于不同的連接狀態(tài)，接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間的設(shè)置范圍為0.1s～99h，當(dāng)然，也可采用其他開(kāi)關(guān)控制器7，或進(jìn)行人為控制，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。

另外，高壓繼電器可以為ROSS高壓繼電器，其耐壓值為40kV，控制電壓為220V AC/50Hz，最大動(dòng)作時(shí)間為20ms，最大釋放時(shí)間為30ms，持續(xù)通流能力為125A，瞬時(shí)電流峰值可達(dá)2500A。當(dāng)然，以上僅為優(yōu)選方案，本發(fā)明對(duì)此不作具體限定。

具體的，電壓采集裝置17具體為一組高壓探針，正極高壓探針兩端分別連接放電電路的正極以及示波器的第一正極輸入端，負(fù)極高壓探針兩端分別連接地以及示波器的負(fù)極輸入端；相應(yīng)的，波形顯示器20具體為上述示波器。該高壓探針能夠?qū)γ看位鸹ǚ烹娛沟秒妷核矔r(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，這組高壓探針具體可以為HVP-40型高壓探針。當(dāng)然，也可采用其他型號(hào)的高壓探針或其他裝置獲取電壓，例如示波器匹配的金屬夾子等，本發(fā)明不作具體限定。該示波器具體可以為寬屏高速超大容量數(shù)字熒光示波器，帶寬1GHz，最大采樣率20GS/s，存儲(chǔ)長(zhǎng)度為100M，當(dāng)然，本發(fā)明并不具體限定示波器的型號(hào)。

另外，電流采集裝置18具體為羅氏線圈，羅氏線圈與放電電路的負(fù)極相連，且羅氏線圈的末端連接示波器的第二正極輸入端。其中，這里的羅氏線圈能夠?qū)γ看位鸹ǚ烹婋娏魉矔r(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，具體可以采用為Pearson101型羅氏線圈。高壓探針和羅氏線圈的末端均通過(guò)同軸信號(hào)線與示波器的信號(hào)輸入端相連，通過(guò)示波器的屏幕能夠清楚地反映出火花放電瞬時(shí)電壓和電流信號(hào)。

具體的，充電電路具體包括感應(yīng)調(diào)壓器1、單相變壓器2、第一保護(hù)電阻3、電容分壓器4、第二保護(hù)電阻5和二極管組件6；

感應(yīng)調(diào)壓器1的原邊通過(guò)電源線與交流電源連接，感應(yīng)調(diào)壓器1的副邊與單相變壓器2的低壓側(cè)連接；單相變壓器2的高壓側(cè)與第一保護(hù)電阻3的一端相連接，第一保護(hù)電阻3的另一端分別與電容分壓器4的高壓端以及第二保護(hù)電阻5的一端相連接，電容分壓器4的低壓端接地，第二保護(hù)電阻5的另一端與二極管組件6的正極相連，二極管組件6的負(fù)極作為充電電路第二端的正極。

這里的電容分壓器4具體為兩個(gè)串聯(lián)的電容。

其中，這里的二極管組件6可以為高壓硅堆，單相變壓器2為無(wú)暈試驗(yàn)變壓器，其額定容量為60kVA，額定電壓為60kV。當(dāng)然，本發(fā)明不限定充電電路中各個(gè)元器件的具體類(lèi)型。

作為優(yōu)選地，放電電路還包括第三保護(hù)電阻10，第三保護(hù)電阻10串接于高壓導(dǎo)桿12位于火花放電氣室11外的一端與選擇開(kāi)關(guān)8的第三端之間。

另外，本發(fā)明中的儲(chǔ)能電容器9可以為脈沖型儲(chǔ)能電容器，其電容值為0.1μF，能夠滿(mǎn)足短時(shí)間釋放儲(chǔ)存電荷的要求，當(dāng)然，也可采用其他類(lèi)型的儲(chǔ)能電容器9。

在一種優(yōu)選實(shí)施例中，放電高壓電極14具體為針狀電極，放電低壓電極15具體為板狀電極。參見(jiàn)圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的一種SF6火花放電裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

在另一種優(yōu)選實(shí)施例中，放電高壓電極14具體為針狀電極，放電低壓電極15具體為針狀電極，放電高壓電極14和放電低壓電極15之間構(gòu)成了針-針火花間隙。

具體的，這里的針狀電極為鎢針電極，針總長(zhǎng)度為60mm，針尾部直徑為10mm，頭部直徑為4mm，針尖曲率半徑為0.5mm，板狀電極為不銹鋼板電極。當(dāng)然，也可采用其他材質(zhì)，本發(fā)明對(duì)此不作具體限定，本發(fā)明也不限定上述兩個(gè)電極的具體參數(shù)。

在另一種優(yōu)選實(shí)施例中，氣動(dòng)閥門(mén)16與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀19相連，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀19用于周期性的對(duì)火花放電氣室11內(nèi)的進(jìn)行火花放電時(shí)產(chǎn)生的分解氣體產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)分析。

其中，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀19的色譜柱采用的是CP-Sil 5CB型毛細(xì)柱，用來(lái)分離SF6火花放電分解后的氣體組分，色譜柱載氣選用純度為99.999％的He氣，柱流量設(shè)定為1.2ml/min，分流比為25:1，柱箱溫度恒定為40℃并保持6.8min。以上參數(shù)均由優(yōu)選方案，本發(fā)明對(duì)此不作限定。

本發(fā)明提供了一種SF6火花放電裝置，由于充電電路的第二端的正極連接選擇開(kāi)關(guān)的第一端，選擇開(kāi)關(guān)的第二端與地之間串接有儲(chǔ)能電容器，故當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)控制第一端與第二端導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容器相當(dāng)于連接在充電電路第二端的正負(fù)極之間，此時(shí)儲(chǔ)能電容器進(jìn)行充電；選擇開(kāi)關(guān)的第三端連接放電電路的正極，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)控制第二端與第三端導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容器連接于放電電路的正負(fù)極之間，此時(shí)儲(chǔ)能電容器放電，放電電路中的放電高壓電極與放電低壓電極之間會(huì)產(chǎn)生火花放電。可見(jiàn)，本發(fā)明的裝置中產(chǎn)生的火花放電的頻率(例如每隔幾秒放電一次)可通過(guò)調(diào)整選擇開(kāi)關(guān)的閉合情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，單次火花放電的能量可通過(guò)控制儲(chǔ)能電容器的充電時(shí)間以及儲(chǔ)能電容器的電容量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，故本發(fā)明產(chǎn)生的火花放電具有穩(wěn)定的規(guī)律，便于后續(xù)進(jìn)行SF6火花放電的分析，并且，本發(fā)明能夠減小在火花放電時(shí)對(duì)電源產(chǎn)生的損傷，具有在長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)周期下各元件均能可靠而安全運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，提高了試驗(yàn)可靠性和維護(hù)經(jīng)濟(jì)性。

需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。