一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室的制作方法

本实用新型属于六氟化硫(SF₆)气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，具体涉及一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室。

背景技术：

由于六氟化硫(SF₆)具有优良的绝缘和灭弧性能，使得以SF₆作为绝缘介质的SF₆气体绝缘电气设备具有绝缘强度高、可靠性高、占地面积小及维护工作量小等优点，因而愈来愈广泛地应用于高压和超/特高压输变电领域中。但SF₆气体绝缘电气设备在制造、装配和运行过程中无法避免地会出现一些绝缘缺陷，这些绝缘缺陷在长期运行过程中会逐渐劣化，当达到一定程度时会导致设备内部发生PD，在PD作用下SF₆气体会发生分解，并与SF₆气体中不可避免含有的微量空气和水分等杂质，发生反应生成如SOF₂、SO₂F₂、SOF₄、SO₂、CF₄、CO₂、HF、H₂S等产物，这些生成物会进一步加剧绝缘缺陷的劣化，从而使设备的整体绝缘性能降低，危及设备的安全运行。因此，十分有必要对SF₆气体绝缘电气设备的早期绝缘状况进行有效的评估和预警。

然而，由于SF₆气体绝缘电气设备是全封闭组合式结构，故其故障定位和检修工作的执行相较传统的敞开式设备而言非常困难，且一旦发生事故，停电检修时间会更长、停电范围也会更广，因而也会带来更大的经济损失。

SF₆气体绝缘电气设备内部的绝缘缺陷引发的PD一方面是绝缘发生劣化的主要原因，另一方面也是反映气体绝缘电气设备内部绝缘状态的特征量。 因此，可以对SF₆气体绝缘电气设备中PD展开在线监测以及时发现其中一些潜在的绝缘缺陷。目前用来检测SF6电气设备PD的方法主要有脉冲电流法、超声波法、超高频法和SF6分解组分分析法等。可通过各种检测方法对气体绝缘电气设备内部PD进行监测，得到各种检测方法下的特征量与PD的关系，提取出能够表征PD的特征量，完善SF₆在PD下的分解理论，为实现SF₆气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断提供科学的理论依据。所以研制SF₆气体绝缘电气设备PD分解的模拟装置，对于SF₆气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断以避免大停电事故及保证电力系统安全运行具有深远的意义。

目前国内外在SF₆气体绝缘电气设备PD在线监测的研究主要集中在交流条件下，现有的SF₆气体绝缘电气设备故障的模拟实验装置，如专利号为ZL2007100784930的“六氟化硫放电分解组分分析系统及其使用方法”专利，也只针对交流条件下SF₆气体绝缘电气设备PD的模拟实验，不能进行直流条件下的PD实验。国际上关于直流气体绝缘电气设备包括直流GIL、直流GIS的研究始于19世纪60年代，在70年代直流GIL就在全世界范围内得到应用。随着特高压直流输电工程的发展，直流SF₆气体绝缘电气设备以其特有的优势也必将在电力系统中得到愈来愈广泛地应用。因而研究直流条件下SF₆PD的分解特性对于完善SF₆PD分解理论具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的SF₆气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置的不足，提供一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室。

本实用新型的技术方案是：

一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室，其特征在于，包括不锈钢缸体、椭圆形顶盖、高压套管、高压导杆、法兰、螺钉、真空压力表球阀和真空压力表、真空泵球阀和真空泵、进样球阀和进样口、支撑脚、接地导电杆、绝缘缺陷、采样球阀、采样口及石英观察窗；

所述的不锈钢缸体的形状为内径为50cm、厚度为1.0cm、高度为60cm的圆柱体，两端采用椭圆形封头结构；所述的不锈钢缸体最高可以承受5个大气压；所述的不锈钢缸体的顶端封口为可方便拆卸的椭圆形顶盖，在所述的不锈钢缸体上端开口处固接一直径为55cm、厚度为1.0cm的不锈钢材质的法兰，采用矩形密封槽配合o形橡胶圈密封结构，并使用15根螺杆直径为15mm的螺钉提供足够的压紧力将直径为55cm、厚度为1.2cm的不锈钢材质的顶盖固定在所述的不锈钢缸体的法兰上以保证缸体的密封性；

在所述的椭圆形顶盖中心处设置一个孔径为20cm的通孔，所述高压导杆和法兰与所述的聚四氟乙烯高压套管一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封；在所述的不锈钢缸体底端中心处设置一个15mm的通孔，接地导电杆穿过该通孔并密封固定在所述的不锈钢缸体底部；所述接地导电杆伸出缸体的一端通过铜编带接地，其伸入缸体内部的一端及高压导电杆伸入缸体内部的一端均采用螺纹总长为20mm，螺距为1mm的螺纹结构与所述的绝缘缺陷电极连接以调节电极之间的距离。

在上述的一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室，在所述的不锈钢缸体的一侧壁的中部设置一孔径为2cm的通孔；该通孔连通一根不锈钢管，所述的真空压力表通过真空压力球阀接在不锈钢管上用以监测和显示缸体内部真空度和气压大小，同样的不锈钢管上面再接一个进 样球阀，该进样球阀另一端进样口通过特氟龙导气管与SF₆钢瓶连通用以充气；所述的真空泵通过真空泵球阀接到不锈钢管末端，用以对缸体内抽真空。

在上述的一种用于直流气体绝缘电气设备局部放电分解实验的气体放电室，在所述的不锈钢缸体的一侧壁的中部设置一孔径为1.5cm的通孔，所述的采样球阀的一端通过不锈钢管与该采样孔连通，采样球阀的另一端采样口通过特氟龙导气管与所述的气相色谱质谱联用仪连通，用以检测SF₆气体在直流条件下的PD的分解组分及其含量；在所述的不锈钢缸体的抽气孔和采样孔之间的两侧壁上，分别设置两个直径为8cm、厚度为5mm的石英玻璃观察窗，石英玻璃装在对接法兰之间，用o形橡胶垫密封并用10根螺杆直径为15mm的螺钉压紧固定，使电极正好处于观察窗的观察范围内用以利用紫外成像仪或高速摄像机来观察和摄取PD过程图像；在所述的不锈钢缸体的底端沿圆柱面的外侧均匀的固接3个长度为10cm的支撑脚，用以支撑和保护缸体、方便操作和监测。

本实用新型具有如下优点：1.本实用新型能模拟SF₆气体绝缘电气设备在直流条件下发生PD的状况，弥补了现有SF₆气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置仅能模拟其在交流条件下发生PD的不足。利用本实用新型装置可以研究SF₆在直流条件下PD的分解特性，为完善SF₆在PD下的分解理论，以及直流SF₆气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断打下实验基础。2.本实用新型的直流施压系统利用四个高压硅堆构成桥式整流，再使用一个电容量足够大的滤波电容平波，可以向气体放电室提供一个纹波因数满足直流高压试验国家标准的kV级直流高压，以准确模拟直流SF₆气体绝缘电气设备的实际工作电压。3.本实用新型装置设置了四种典型的绝缘缺陷模型，涵盖了SF₆气体绝 缘电气设备实际中常见的金属突出物、自由金属微粒、绝缘子表面污染、绝缘子气隙四种绝缘缺陷，模拟准确度高。4.本实用新型装置将位于气体放电室内的导电杆及绝缘缺陷模型电极连接杆设置为螺纹结构用以调节电极之间的距离，实现电极距离对SF₆PD分解影响的研究。5.本实用新型装置中气体组分检测系统使用气相色谱质谱联用仪，可以检测SO₂F₂、SOF₂、CO₂、CF₄、H₂S、SO₂等SF₆气体的各种分解气体产物的含量，检测灵敏度高，样品用量少，选择性好，检测精度可以达到ppmv级。6.本实用新型装置的结构简单，成本低。本实用新型可广泛用于SF₆气体绝缘电气设备在直流条件下PD的模拟，为SF₆气体绝缘电气设备在直流条件下PD分解特性及分解理论的实验研究提供了一种简单易用的方法和实验平台。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图。

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明本实用新型。

图中：14、不锈钢缸体，15、椭圆形顶盖，16、高压套管，17、高压导杆，18、法兰，19、螺钉，20、真空压力表球阀，21、真空压力表，22、真空泵球阀，23、真空泵，24、进样球阀，25、进样口，26、支撑脚，27、接地导电杆，28、绝缘缺陷，29、采样球阀，30、采样口，31、石英玻璃观察窗。

实施例

如图1～2所示，气体放电室主要由不锈钢缸体14、椭圆形顶盖15、高 压套管16、高压导杆17、法兰18、螺钉19、真空压力表球阀20和真空压力表21、真空泵球阀22和真空泵23、进样球阀24和进样口25、支撑脚26、接地导电杆27、绝缘缺陷28、采样球阀29、采样口30及石英观察窗31构成。所述的不锈钢缸体14的形状为内径为50cm、厚度为1.0cm、高度为60cm的圆柱体，两端采用椭圆形封头结构。所述的不锈钢缸体14最高可以承受5个大气压。所述的不锈钢缸体14的顶端封口为可方便拆卸的椭圆形顶盖15，在所述的不锈钢缸体14上端开口处固接一直径为55cm、厚度为1.0cm的不锈钢材质的法兰18，采用矩形密封槽配合“O”形橡胶圈密封结构，并使用15根螺杆直径为15mm的螺钉19提供足够的压紧力将直径为55cm、厚度为1.2cm的不锈钢材质的顶盖15固定在所述的不锈钢缸体14的法兰上以保证缸体的密封性。在所述的椭圆形顶盖15中心处设置一个孔径为20cm的通孔，所述高压导杆17和法兰与所述的聚四氟乙烯高压套管16一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封。在所述的不锈钢缸体底端中心处设置一个15mm的通孔，接地导电杆27穿过该通孔并密封固定在所述的不锈钢缸体底部。所述接地导电杆27伸出缸体的一端通过铜编带接地，其伸入缸体内部的一端及高压导电杆伸入缸体内部的一端均采用螺纹总长为20mm，螺距为1mm的螺纹结构与所述的绝缘缺陷电极连接以调节电极之间的距离。在所述的不锈钢缸体14的一侧壁的中部设置一孔径为2cm的通孔。该通孔连通一根不锈钢管，所述的真空压力表21通过真空压力球阀20接在不锈钢管上用以监测和显示缸体内部真空度和气压大小，同样的不锈钢管上面再接一个进样球阀24，该进样球阀24另一端进样口25通过特氟龙导气管与SF₆钢瓶连通用以充气。所述的真空泵23通过真空泵球阀22接到不锈钢管末 端，用以对缸体内抽真空。在所述的不锈钢缸体的一侧壁的中部设置一孔径为1.5cm的通孔(即采样孔)，所述的采样球阀29的一端通过不锈钢管与该采样孔连通，采样球阀29的另一端采样口30通过特氟龙导气管与所述的气相色谱质谱联用仪10连通，用以检测SF₆气体在直流条件下的PD的分解组分及其含量。在所述的不锈钢缸体14的抽气孔和采样孔之间的两侧壁上，分别设置两个直径为8cm、厚度为5mm的石英玻璃观察窗31，石英玻璃装在对接法兰之间，用“O”形橡胶垫密封并用10根螺杆直径为15mm的螺钉压紧固定，使电极正好处于观察窗的观察范围内用以利用紫外成像仪或高速摄像机来观察和摄取PD过程图像。在所述的不锈钢缸体14的底端沿圆柱面的外侧均匀的固接3个长度为10cm的支撑脚26，用以支撑和保护缸体、方便操作和监测。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。