模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型

摘要

本发明公开一种模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型，包括上极板和下极板；上极板为圆形铝块，端部打磨为圆弧形，顶部带有接线内螺纹；下极板同样为圆形铝块，端部打磨为圆弧形；下极板与上极板正对并平行；下极板带有若干接线内螺纹；下极板通过接地线接地；下极板上开有两个两安装孔，两个安装孔中分别绝缘安装有缺陷尖端和平衡尖端；缺陷尖端为不锈钢针尖；平衡尖端为平头不锈钢针；缺陷尖端下部焊接有第一导线，第一导线由上至下正向穿过电流传感器，并与下极板相连；平衡尖端下部焊接有第二导线，第二导线由下至上正向穿过电流传感器，并与下极板相连。本发明解决了模拟实体GIS尖端放电时不精准的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是一种模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型。

背景技术

GIS(气体绝缘组合电器)采用六氟化硫作为绝缘介质，具有占地面积小、可靠性高、维护量小等优点，在电力系统中得到广泛应用，是最重要的电力设备之一。

GIS采用同轴圆柱结构，内外导体之间形成稍不均匀电场，正常情况下，其可靠性极高。但是一旦出现局部电场集中，将引发局部放电，降低GIS绝缘水平，甚至导致击穿或闪络而使绝缘失效。

高压导杆和外壳上金属尖端是GIS中典型缺陷，目前已有尖端放电模型电场分布与实际GIS差距较大，尖端长度和曲率半径也过大，与工况存在明显差距，此外，难以对真实放电量进行准确测量，导致不能对放电进行深层次分析，工程应用价值有限。

因此，很有必要专门研究、设计一种可以模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型，以对该缺陷类型造成的放电进行全面深入的研究，使研究成果直接应用于工程实际中。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型，解决模拟实体GIS尖端放电时不精准的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型，包括：上极板、下极板、接地线、缺陷尖端、平衡尖端和电流传感器；上极板为圆形铝块，端部打磨为圆弧形，顶部带有接线内螺纹；下极板同样为圆形铝块，端部打磨为圆弧形；下极板与上极板正对并平行；下极板带有若干接线内螺纹；下极板通过接地线接地；下极板上开有两个两安装孔，两个安装孔中分别绝缘安装有缺陷尖端和平衡尖端；缺陷尖端为不锈钢针尖；平衡尖端为平头不锈钢针；缺陷尖端下部焊接有第一导线，第一导线由上至下正向穿过电流传感器，并与下极板相连；平衡尖端下部焊接有第二导线，第二导线由下至上正向穿过电流传感器，并与下极板相连。

进一步的，上极板直径为150mm，厚度为10mm；下极板直径为150mm，厚度为10mm。

进一步的，上极板顶部中心带有接线内螺纹，接线内螺纹直径6mm，深5mm，用于连接高压线。

进一步的，下极板下部靠近端部的位置开有内螺纹，螺纹直径6mm，深5mm，用以接地。

进一步的，上极板和下极板构成平行平板电极，极板间距为25mm。

进一步的，两个两安装孔关于下极板的圆心对称，孔直径1mm，孔间距50mm；缺陷尖端凸出下极板上表面的部分长1mm；缺陷尖端上部打磨成圆锥形，圆锥高1mm，锥尖曲率半径为80μm；平衡尖端上部与下极板上表面齐平；缺陷尖端和平衡尖端与安装孔之间均通过绝缘层绝缘，缺陷尖端和平衡尖端的直径均为0.5mm；两个绝缘层厚度均为0.25mm。

进一步的，接地线为编织铜带，与下极板紧密相连。

进一步的，绝缘层为浇注的环氧树脂。

进一步的，第一导线和第二导线的长度相同。

进一步的，电流传感器为高频罗氏线圈，频带为400Hz-200MHz，灵敏度为1V/A。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、具有极强的抗干扰能力，首先，外部干扰难以进入测量回路，其次，干扰会在缺陷尖端和平衡尖端引发大小近似相等，但方向相反的电流信号，从而相互抵消，电流传感器所测信号全为缺陷尖端局部放电电流信号；

2、对电流传感器输出进行换算，可获得准确的放电电流信号，进一步积分获得真实放电量；

3、背景场为稍不均匀电场，贴合实际GIS电场分布，同时方便进行理论计算。

附图说明

图1为本发明中放电模型结构示意图；

图2为下极板示意图；

图3为尖端和绝缘层示意图；

图4为尖端缺陷圆锥形头部示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例子对本发明做进一步说明。

请参阅图1所示，本发明一种模拟稍不均匀场背景下GIS尖端局部放电的试验模型，包括上极板1、下极板2、接地线3、缺陷尖端4、平衡尖端5、绝缘层6、导线7和电流传感器8。

上极板1顶部带有接线内螺纹，通过内螺纹固定，试验时接高压；

下极板2通过接地线3接地，保证两极板正对并平行，极板间距离为25mm；

下极板2开有两安装孔，如图2所示，孔直径1mm，两孔之间距离为50mm，缺陷尖端4和平衡尖端5安装于两孔中，缺陷尖端4凸出下极板2的部分长1mm；

缺陷尖端4和平衡尖端5为不锈钢针，针直径为0.5mm，通过环氧浇注于下极板安装孔中，绝缘层6厚度为0.25mm，如图3所示；

缺陷尖端4上部打磨成圆锥形，圆锥高1mm，锥尖曲率半径为80μm，如图4所示；

平衡尖端5上部与下极板齐平，绝缘层厚度同样为0.25mm；

缺陷尖端4下部焊接第一导线701，第一导线701由上至下正向穿过电流传感器8，之后与下极板2相连，平衡尖端5下部焊接第二导线702后由相反方向穿过电流传感器8，之后与下极板2相连；

电流传感器8为高频罗氏线圈，型号为PEARSON 6585，上限截止频率高达200MHz，下限截止频率为400Hz，灵敏度为1V/A。

本发明放电模型可模拟实体GIS中金属尖端引起的放电，放电特征明确、典型，可实现局部放电的精确测量，获得真实放电量。本发明可对GIS导杆或外壳尖端所引起的放电进行检测和研究，对研究局部放电机理，优化GIS的设计，提高GIS局部放电检测灵敏度和现场检测结果的准确分析具有重要作用。

本发明放电模型具有极强的抗干扰能力，首先，外部干扰难以进入测量回路，其次，干扰会在缺陷尖端和平衡尖端引发大小近似相等，但方向相反的电流信号，从而相互抵消，电流传感器所测信号全为缺陷尖端局部放电电流信号；其次，对电流传感器输出进行换算，可获得准确的放电电流信号，进一步积分获得真实放电量；背景场为稍不均匀电场，贴合实际GIS电场分布，同时方便进行理论计算。