一種絕緣子串電場分布檢測試驗裝置的製作方法
2023-06-02 22:40:36
本實用新型屬於高壓電工技術和高壓放電領域，尤其是涉及一種絕緣子串電場分布檢測試驗裝置。
背景技術：
絕緣子在電力系統中應用十分廣泛，而在絕緣子的研究和設計中，絕緣子串的電場分布情況是必要的檢測項目。
同時，絕緣子在長期運行中，會因霧、露、細雨等不利氣象條件導致汙穢，汙穢絕緣子在較低的電壓下就會發生閃絡。汙閃事故產生的原因不僅與汙穢的種類、汙染的程度及大氣條件等因素有關外，還與絕緣子串上的電位分布和絕緣子串局部放電有關。
大量針對提升絕緣子汙閃性能的手段有兩類，一類通過定期清掃、噴塗PRTV塗料提升絕緣子串耐汙穢水平；另一類則通過增加爬距、增加均壓環等結構件改善絕緣子串電場分布，減少絕緣閃絡的發生。無論採取何種改善手段，均要求對絕緣子串電場分布進行細緻的檢測。為了對絕緣子串在不同環境溫度、溼度條件下電場分布進行精確測試，必須針對性設計絕緣子串電場分布的檢測試驗裝置。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種絕緣子串電場分布檢測試驗裝置，它能模擬不同溫度、溼度條件下的運行環境，根據檢測試驗裝置對絕緣子串的分布電壓進行測定，以便研究人員對該絕緣子串中的絕緣子劣化情況進行判斷，同時可通過檢測試驗裝置測試不同設計、改進後的絕緣子串的電場分布情況，為提高絕緣子耐汙閃水平，保障電力系統安全穩定運行提供良好的試驗支持。
本實用新型提出的一種絕緣子串電場分布檢測試驗裝置，試驗裝置是由隔離變壓器、調壓器、試驗變壓器、分壓器、主迴路保護電阻、球隙保護電阻、保護球隙、密閉箱體、加溼器、除溼器、加熱器、溼度計、溫度計、可調螺杆、測量球隙組成。
隔離變壓器用於隔離市電與試驗放電電路，同時對電網供給的電源電壓起到過濾作用，隔離變壓器輸入端接市電電源，輸出端與調壓器輸入端連接；調壓器為自耦變壓器，輸入電壓一定時，調節輸出電壓進行試驗測試，調壓器輸入端與隔離變壓器輸出端連接，調壓器輸出端與試驗變壓器輸入端連接；試驗變壓器用於將輸入電壓升壓，獲得足夠高的輸出電壓實現對試品的擊穿放電，試驗變壓器輸入端與調壓器輸出端連接，試驗變壓器的輸出高壓端同時與主迴路保護電阻的輸入端、分壓器的上端部相連，輸出低壓端與接地點相連；分壓器用於監測試驗變壓器輸出端電壓值，分壓器上端與試驗變壓器輸出端相連，分壓器下端部接地；主迴路保護電阻起著限流的作用，確保被測試的絕緣子串放電時試驗變壓器的短路電流不超過允許值和高壓繞組的電壓梯度不超過危險值，主迴路保護電阻輸入端與試驗變壓器輸出端連接，輸出端分別與球隙保護電阻輸入端和絕緣子串上端部連接；球隙保護電阻用來限制球隙放電時的電流不致灼傷銅球表面，球隙保護電阻輸入端與主迴路保護電阻輸出端相連接，其輸出端與保護球隙上端部相連接；保護球隙用於保護被測試的絕緣子串免受過電壓，保護球隙上端部與球隙保護電阻輸出端相連接，其下端與接地點相連。
密閉箱體用於模擬不同溫度、溼度的環境，被測試的絕緣子串與測量表計均位於密閉箱體內；加溼器放置於密閉箱體內部，用於給箱體內環境增加溼度；除溼器放置於密閉箱體內部，用於給箱體內環境降低溼度；加熱器放置於密閉箱體內部，用於給箱體內加熱升溫；溼度計上端處於密閉箱體內，用於測量密閉箱體內部的溼度數值，下端位於箱體外部，用於溼度實時監測與讀數。
可調螺杆用於調節測量球隙間距實現球隙間放電電壓參數的調整，可調螺杆下端部與測量球隙的上端小球相連接；測量球隙用於測量絕緣子串上單片絕緣子的分布電壓，測量球隙的上端小球與可調螺杆相連接，測量球隙與可調螺杆組成的迴路與待測試絕緣子串的整體或某片絕緣子並聯連接，通過提高試驗變壓器的外施電壓直至測量球隙擊穿，記錄試驗變壓器輸出電壓的值。
將測量球隙與待測絕緣子串整體並聯連接，提高外施電壓直至測量球隙擊穿，此時可測得測量球隙擊穿電壓；將測量球隙依次與絕緣子串中的待測絕緣子1,2,…，n並聯連接，提高外施電壓直至測量球隙擊穿，此時可測得試驗變壓器輸出電壓，即絕緣子串上所受的電壓、…；以表示絕緣子上的電壓與絕緣子串總電壓的比值，全部絕緣子電壓分布佔比的總和為1，即，則，由此各絕緣子電壓分布比值為。
本實用新型的優點是：
（1）模擬試驗裝置的放電迴路單元採用隔離變壓器，有效隔離市電與試驗放電電路，對電網供給的電源電壓起到過濾作用，減少外部電源幹擾。
（2）箱體為封閉結構，有效減少外部電磁輻射及幹擾。建立了在密閉箱體範圍內的溼度、溫度可調節的測試環境。
（3）主迴路保護電阻與保護球隙，可以有效保護被測試的絕緣子串與試驗變壓器，延長試驗變壓器的使用壽命。
（4）測量球隙間距可以靈活調整，通過調節螺杆可以將測量球隙的擊穿電壓進行調整，測量不同擊測量球隙穿電壓的測試下，絕緣子串的電場分布情況。
附圖說明
圖1為本發明的系統結構圖。
附圖標記所對應的名稱為：
111-絕緣子串，1-隔離變壓器，2-調壓器，3-試驗變壓器，4-分壓器，5-主迴路保護電阻，6-球隙保護電阻，7-保護球隙，8-密閉箱體，9-加溼器，10-除溼器，11-加熱器，12-溼度計，13-溫度計，14-可調螺杆，15-測量球隙。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，這些實施方式的說明用於幫助理解本發明，但並不構成對本發明的限定。
圖1表示了本發明一個實施例的絕緣子串電場分布檢測試驗裝置。試驗裝置是由隔離變壓器1、調壓器2、試驗變壓器3、分壓器4、主迴路保護電阻5、球隙保護電阻6、保護球隙7、密閉箱體8、加溼器9、除溼器10、加熱器11、溼度計12、溫度計13、可調螺杆14、測量球隙15組成。
隔離變壓器1用於隔離市電與試驗放電電路，同時對電網供給的電源電壓起到過濾作用，隔離變壓器1輸入端接市電電源，輸出端與調壓器2輸入端連接；調壓器2為自耦變壓器，輸入電壓一定時，調節輸出電壓進行試驗測試，調壓器2輸入端與隔離變壓器1輸出端連接，調壓器2輸出端與試驗變壓器3輸入端連接；試驗變壓器3用於將輸入電壓升壓，獲得足夠高的輸出電壓實現對試品的擊穿放電，試驗變壓器3輸入端與調壓器2輸出端連接，試驗變壓器3的輸出高壓端同時與分壓器4的上端部、主迴路保護電阻5的輸入端相連，輸出低壓端與接地點相連。
隔離變壓器1僅需滿足輸入電壓220V，且具有基本的防潮性能與過流保護功能，隔離變壓器1可選用SG單相隔離變壓器、DG單相隔離變壓器等，以DG單相屏蔽隔離變壓器（1:1,50kVA）為例，適用於50～60hz的交流電路，無附加波形失真，具有過流保護。調壓器2一般選用調壓範圍0-250V的單相調壓器，可選用TDGC2J-50kVA 單相接觸式自耦調壓器（0-250V），實現對電壓的連續可調，利於分壓器4對放電參數的精確測量。試驗變壓器3為升壓變壓器，可以選擇YDJ交流型試驗變壓器或TDM交直流兩用輕型高壓試驗變壓器，以YDJ（Z）-30/150交流型試驗變壓器為例，其容量為50kVA，低壓側參數380V/132A，高壓側參數150kV/0.2A，可滿足試驗要求。
分壓器4用於監測試驗變壓器3輸出端電壓值，分壓器4上端與試驗變壓器3輸出端相連，分壓器4下端部接地；主迴路保護電阻5起著限流的作用，確保被測試的絕緣子串放電時試驗變壓器3的短路電流不超過允許值和高壓繞組的電壓梯度不超過危險值，主迴路保護電阻5輸入端與試驗變壓器3輸出端連接，輸出端分別與球隙保護電阻6輸入端和絕緣子串上端部連接；球隙保護電阻6用來限制球隙放電時的電流不致灼傷銅球表面，球隙保護電阻6輸入端與主迴路保護電阻5輸出端相連接，其輸出端與保護球隙7上端部相連接；保護球隙7用於保護被測試的絕緣子串免受過電壓，保護球隙7上端部與球隙保護電阻輸出端相連接，其下端與接地點相連。
分壓器4一般使用阻容分壓器（交直流分壓器），要求具有高精度，高線性度，高穩定度，抗幹擾的特點，可選用國電西高的GDFR -150阻容分壓器，電壓等級150kV，分壓比10000:1，準確度 1.0%，可以實時、準確監測試驗變壓器6輸出高壓端的電壓值。主迴路保護電阻5選用水電阻，電阻值為1MΩ；球隙保護電阻6選用薄膜電阻，電阻值為500kΩ。保護球隙7為半徑3cm的銅球組成，銅球間距依據絕緣子的承受的工頻電壓確定，一般測試110kV絕緣子串時銅球間隙設定為4cm。
密閉箱體8用於模擬不同溫度、溼度的環境，被測試的絕緣子串與測量表計均位於密閉箱體內，密閉箱體8材料選用環氧樹脂製成，尺寸為1m×2.5m×1m的長方體。加溼器9放置於密閉箱體內部，用於給箱體內環境增加溼度；除溼器10放置於密閉箱體內部，用於給箱體內環境降低溼度；加熱器11放置於密閉箱體內部，用於給箱體內加熱升溫，加熱器11一般選用大功率（≥1000W）的電加熱管；溼度計12上端處於密閉箱體內，用於測量密閉箱體內部的溼度數值，下端位於箱體外部，用於溼度實時監測與讀數；溫度計13上端處於密閉箱體內，用於測量密閉箱體內部的溼度數值，下端位於箱體外部，用於溫度實時監測與讀數。
可調螺杆14用於調節測量球隙15的間距實現球隙間放電電壓參數的調整，可調螺杆14下端部與測量球隙15的上端小球相連接，可調螺杆14為半徑0.5cm、長度4cm鐵質螺杆，上面刻有刻度，可通過螺杆的移動改變測量球隙間的距離，球隙間距離由可調螺杆14上的刻度計算得出；測量球隙15用於測量絕緣子串上單片絕緣子的分布電壓，測量球隙的上端小球與可調螺杆14相連接，測量球隙15與可調螺杆14組成的迴路與待測試絕緣子串的整體或某片絕緣子並聯連接，通過提高試驗變壓器的外施電壓直至測量球隙擊穿，記錄試驗變壓器輸出電壓的值。為提高測量準確度，測量球隙小球的直徑應較小，連線也應較短，小球的直徑一般取2到4mm，小球間隙一般固定為約2mm，擊穿電壓一般約3kV。