真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置及实验方法与流程

本发明涉及高压供电技术领域，具体涉及真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置及实验方法。

背景技术：

由于六氯化硫气体具有优良的绝缘和灭弧性能，作为绝缘介质可以提高绝缘强度，大大减小高压设备的尺寸，因此，已广泛地应用于气体绝缘开关设备中。电气设备在运行过程中会不断产生热量，设备内的各种导电部分在电流通过时由于电阻的存在会产生焦耳热、铁芯由于磁滞损耗而产生热量、绝缘部件由于泄漏电流而发热，国家标准gb/t11022—1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求规定六氯化硫气体绝缘设备内在环境温度不超过40℃时，触头部分材质为铜、铜合金、表面镀银或表面镀镍时温升不得超过65k，即最高允许运行温度为105℃；触头部分为表面镀锡材质时温升不得超过50k，即最高允许运行温度为90℃，金属壳体在正常操作可被触及部位温升不得超过30k，也即最高允许温度为70℃，不可被触及部位温升不得超过40k，也即最高温度为80℃。六氯化硫气体绝缘设备内部的过热性故障是由于设备内部局部热应力集中造成的，常见的引起过热性故障的原因有：过载、接触不良、散热条件差、磁饱和等，电气设备在运行不可避免的要产生热量，各种类型的故障(包括接触不良、绝缘性能劣化或是磁路异常等)均会导致一定程度的增加发热量，当局部热应力过于集中时，则会导致过热性故障。过热性故障发生时设备内部局部温度会超过设备允许的界限，如果不能及时发现，导致设备长期在高温下运行，设备内的各种绝缘材料在高温的作用下加速老化，会发生分解、变质等，造成设备绝缘性能的下降，最终发展为绝缘故障。因此，局部过热故障的研究对保证六氯化硫气体绝缘设备安全可靠运行具有重要的现实意义，国内外同行长期致力于该方向的研究。

针对六氯化硫气体绝缘设备局部过热性故障，尽管可以通过红外直接测量其表面温度来判断，但是当气体绝缘设备内部发生局部过热性故障时，故障表面温度受六氯化硫气体热阻系数、热源与设备壳体表面距离等影响，不能直接通过红外测量其表面温度来判断内部局部过热点温度，也不能像放电性故障那样通过放电过程中所激发的相关电、磁、光、超声信号进行实时监测。而利用六氯化硫分解特性建立起的基于分解组分分析方法是利用气体色谱分析理论的化学检测法，不受环境噪声和强电磁干扰的影响，与脉冲电流法、超声波法和特高频法等相比，其优势在于无需对设备本体进行改造或植入复杂的检测元件，气体取样和分析工作可在设备运行时进行。

目前国内外针对六氯化硫气体绝缘设备局部过热性故障的研究主要通过在实验室中直接构造发热体实现，尚未在六氯化硫气体绝缘设备基础上直接进行模拟接触不良条件下引发的局部过热故障实验，因此，开展在现有六氯化硫气体绝缘设备基础上进行的局部过热故障实验实验具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置及实验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置，包括三相工作电源，六氟化硫气体绝缘设备，接触不良缺陷，其特征在于，所述六氟化硫气体绝缘设备包括大电流发生器、高压绝缘腔体、三相母线，调压控制台，绝缘套管、充气装置、抽气装置、气体检测装置；所述接触不良缺陷串联于任意两相母线间，既能与两相母线良好接触，又能使两相母线短路；所述调压控制台一次侧接三相工作电源，二次侧接大电流发生器；所述高压绝缘腔体一端壁中侧设置有三个圆形通孔，所述三相母线通过圆形通孔连接于高压绝缘腔体内部，所述高压绝缘腔体内部的两相母线间与接触不良缺陷串联；所述高压绝缘腔体还分别与绝缘套管、充气装置、抽气装置、气体检测装置相连。

进一步的，所述三相母线为a、b、c相母线，三相母线间相互并联。

进一步的，所述接触不良缺陷为滑动钢板

进一步的，所述六氟化硫气体绝缘设备外壳接地。

进一步的，所述绝缘套管与高压绝缘腔体通过o形圈与密封胶相连。

进一步的，所述气体检测装置为气相色谱仪。

真实条件下气体绝缘设备过热模拟实验方法，其特征在于以下步骤：

a.按照实验原理图连接各个实验设备，所述实验装置工作在380v电压下，并保证六氟化硫气体绝缘设备外壳接地；

b.在所述a、b两相母线间安装接触不良缺陷；

c.将所述高压绝缘腔体内部抽真空后，再充入纯净六氟化硫气体，反复清洗多次；

d.设置初始电流i0与最大输出电流in，在i0和in间平均取5个电流值，在每个电流值下分别进行局部过热实验。

进一步的，须使充入的六氟化硫气体压强达到0.3～0.5mpa。

进一步的，通过抽出充入气体的方式清洗腔体内部，使腔体内部水分和氧气的含量分别小于500ppm和2000ppm。

进一步的，需在5个电流平均值下分别进行96个小时的连续加热实验。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

本发明可在发电厂现有六氟化硫绝缘气体设备的基础上进行不同情况下的局部过热性故障情况模拟，克服了六氟化硫绝缘气体设备的过热性故障研究只在实验室模拟的不足，为发电站、研究院所和设备制造厂家对六氟化硫气体在六氟化硫绝缘气体设备的过热性故障下的分解理论分析和应用研究提供了一种简单方便的实验方法和实验装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置。

图2是本发明实施例提供的真实条件下气体绝缘设备过热模拟实验方法流程图。

图3是本发明实施例提供的接触不良缺陷的构造图。

图中，7为三相工作电源，8为调压控制台，9为绝缘套管，10为高压绝缘腔体，11为充气装置，12为抽气装置，13为接触不良缺陷，14为地线，15为气体检测装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，图3所示，六氟化硫气体绝缘设备过热性模拟装置包括三相工作电源7，六氟化硫气体绝缘设备，接触不良缺陷13，所述三相工作电源7为模拟装置供电，工作电源为380v，所述六氟化硫气体绝缘设备包括大电流发生器7、调压控制台8、绝缘套管9、高压绝缘腔体10、三相母线、充气装置11、抽气装置12、气体检测装置15。

所述调压控制台8一次侧接三相工作电源，二次侧接大电流发生器7，大电流发生器7输出端与三相母线中的a、b相母线相连；所述绝缘套管9嵌套于三相母线上，并通过o形圈与密封胶高压绝缘腔体10相连，所述高压绝缘腔体10左端壁中侧设置有三个圆形通孔，所述三相母线通过圆形通孔连接于高压绝缘腔体10内部，所述高压绝缘腔体10内部的两相母线间与接触不良缺陷13串联，优选的，所述接触不良缺陷13为滑动钢板，其既能与两相母线良好接触，又能使两相母线短路。

高压绝缘腔体10还分别与充气装置11、抽气装置12、气体检测装置15相连通。

优选的，高压绝缘腔体10采用铝合金材料，其具有绝缘性强，轻便的特点，进一步优选的，充气装置11包括充气阀与六氟化硫气瓶，六氟化硫气瓶通过管道与高压绝缘腔体10相连，通过充气阀将六氯化硫气体充入高压绝缘腔体10内；抽气装置12包括抽气阀与气瓶，气瓶通过管道与高压绝缘腔体10相连，抽气阀可将高压绝缘腔体10内部空气抽出；气体检测装置15用于对高压绝缘腔体内部气体成分的检测。

所述过热性故障模拟实验方法是通过上述过热性故障模拟装置实施进行的，如图2所示，该过热性故障模拟实验方法包括如下步骤：

1.按照实验原理图连接各个实验设备，并保证六氟化硫气体绝缘设备外壳接地；

2.在高压绝缘腔体10内部的a、b两相母线间安装接触不良缺陷，该缺陷为滑动钢板，使既能保持短路状态，又能保持通路状态；

3.打开抽气阀，将高压绝缘腔体10内部气体抽出，待高压绝缘腔体10内部抽成真空后，打开充气阀，将气瓶内的六氯化硫气体充入高压绝缘腔体10内，直至腔体内六氯化硫气压达到0.3～0.5mpa，

4.重复步骤3，直至腔体内水分和氧气的含量分别小于500ppm和2000ppm。

5.设置大电流发生器7最大输出电流为in，六氟化硫气体过热起始分解的放电电流ia，在ia和in之间设置i1、i2、i3、i4、i5五个电流值。

6.大电流发生器7通过调压控制台8缓慢调节升高实验电流至i1，在i1电流条件下进行96个小时的局部过热实验，并记录六氟化硫分解气体组分及含量，试验完成后，缓慢调节调压控制台8，将大电流发生器7输出电流降为o。

7.重复步骤3、4、6，直至得到i1、i2、i3、i4、i5五个电流条件下的六氟化硫分解气体组分及含量值

由以上的技术方案可以看出，通过串联在两相母线间使两相母线短路的接触不良缺陷13，可在六氟化硫绝缘气体设备上模拟发生过热性故障时的热场条件，热场温度通过大电流发生器7调节电流进行控制，抽气装置12能预先排除已有的空气和六氟化硫分解气体干扰，气体检测装置15用于检测发生过热故障时的六氟化硫分解产物的具体含量

综上所述，本发明通过上述真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置及实验方法，提供了一种在现有发电厂六氯化硫气体绝缘设备基础上进行不同过热性故障情况模拟的实验装置和对六氯化硫绝缘气体在过热性故障过程中伴随的高热条件下的分解实验方法，克服了现有相关测试实验只在实验室条件下模拟研究的不足。因此，基于上述本发明所设计的真实条件下气体绝缘设备过热模拟装置及实验方法可在现有发电厂六氯化硫气体绝缘设备基础上对六氟化硫气体绝缘设备过热性故障进行更为科学的测试分析，获得更为准确的六氟化硫分解气体组分及含量

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。