测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置及方法与流程

本发明属于气体电气绝缘设备的绝缘状态在线监测与诊断技术领域，具体涉及一种测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置及方法。

背景技术：

气体绝缘组合电器gasinsulatedswitchgear,gis是指全部或者部分采用六氟化硫sf6气体作为绝缘介质的金属封闭式设备，其具有结构紧凑，占用面积较小，可靠性高，维护工作量较小，现场安装方便，电磁辐射小，环境适应能力强等优点，近年来不断在大中城市电网建设和改造中得到广泛应用，并逐步成为现代电网的主要装备之一，其安全可靠运行直接决定了现代城市电网的可靠性。随着gis使用越来越广泛，电压等级也越来越高，其在电力系统中的重要性日益突出，gis发生故障将对电力系统安全构成巨大的威胁，严重影响供电的连续性和稳定性，轻则造成经经济损失，重则造成大面积停电，危害社会稳定和安全，因此必须对gis的运行状况予以高度重视，尽量减少gis故障发生的几率。但是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金属突出物和自由金属微粒等绝缘缺陷，而气体绝缘介质的绝缘性能对电极表面状况比较敏感。电极表面粗糙可能是因为机件加工或安装时产生的、也可能是由于导电微粒在电场作用下附着在电极表面所致。气体绝缘介质对电极表面粗糙度敏感的这种特性对气体绝缘设备内部零部件加工提出了较高要求，也额外增加了设备成本和运行成本。

目前，人们对gis内部不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的测量的方法的研究主要集中在半球模型、突出圆球模型、车削加工模型和同轴圆柱模型等。如丹麦的pedersen教授认为：理想光滑平面电极上的半球模型可以表征电极表面的最大粗糙程度(rmax)，并据此模型分析了半球模型顶部沿对称轴的电场分布，由流注理论得到eb/p的理论曲线，并提出了sf6气体绝缘击穿的经验公式。但是所有研究中对于gis内部的圆锥状缺陷模型模拟所见较少，因此圆锥状的缺陷对绝缘气体的击穿强度产生何种影响对测量不同的电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的研究有重要的意义，应如何注意控制电极表面的光洁程度，如何选择既经济又安全的电极加工方式是气体绝缘介质工程应用前亟待研究的关键问题之一。

技术实现要素：

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置，其特征在于，包括高压电极板和低压电极板，所述高压电极板和低压电极板为同样大小的圆形平板电极，直径厚度h＝10mm；下方的低压电极板为光滑平板电极，上方高压电极板为电极样品，均通过内螺纹孔与导杆固接，与下方低压电极板固接的导杆接地，所述高压电极板上表面设有缺陷体。

在上述的测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置，其特征在于，与上方高压电极板固接的导杆为高压导电杆，与下方低压电极板固接的导杆为接地导电杆，高压导电杆和接地导电杆均通过螺纹分别与高压电极板和低压电极板固接。

在上述的测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置，其特征在于，上下两个平板间距通过低压电极板和接地导电杆之间的升降螺纹实现调整，上下两个平板电极间距d＝10mm，缺陷体设置下方接地极的光滑平板电极中心，为一个圆锥体，高度h＝1mm，底面直径φ＝1～3mm。

一种测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验，其特征在于，利用comsol对光滑和表面不同程度粗糙度的电极进行电场仿真，分析其电场分布特性。

本发明能够模拟气体绝缘设备内部电极粗糙程度，用于测试气体绝缘介质绝缘性能对电极表面粗糙度的敏感性，还可为新型气体绝缘成套设备制造提供设计依据，也为电力设备运维检修方法提供参考。

附图说明

图1为本发明装置的实验电极示意图。

图2a为本发明装置无缺陷和缺陷电场仿真(无缺陷电极电场仿真)。

图2b为本发明装置无缺陷和缺陷电场仿真(缺陷电极电场仿真)。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式，对本发明作进一步说明，图中，1.高压导杆，2.高压电极板，3.缺陷体，4.低压电极板，5.接地导电杆。

本实施例中，高压极和低压极板电极由不锈钢制成的两块同样大小的圆形平板电极，直径厚度h＝10mm。下方接地极为光滑平板电极，上方高压极为电极样品，均通过内螺纹孔与高压sf6/空气套管固接；板-板间距可通过接地金属杆和接地导电杆之间的升降螺纹实现调整，为了获得均匀电场，并确保粗糙物缺陷在两个电极之间的尺寸相对较小，避免造成电场严重畸变，因此，设置两个平板电极间距d＝10mm。为模拟绝缘气体在电极不同表面粗糙程度的工频击穿情况，本发明采用在光滑平板电极中心分别加工高度h＝1mm、底面直径φ＝1,2,3mm的圆锥体以模拟电极表面单个突出粗糙物。因为粗糙物的高度相同，底面直径不同，所以使用圆锥角α作为表征其粗糙度的特征参数，电极的结构图1所示。由图2中α的定义可知，α越小，电极表面粗糙度越大。利用comsol对光滑和表面不同程度粗糙度的电极进行电场仿真，以弄清其电场分布特性，无缺陷电极和缺陷电极附近的电场仿真结果如图2所示。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于气体电气绝缘设备的绝缘状态在线监测与诊断技术领域，具体涉及一种测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置及方法，包括高压电极板和低压电极板，所述高压电极板和低压电极板为同样大小的圆形平板电极，直径厚度h＝10mm；下方的低压电极板为光滑平板电极，上方高压电极板为电极样品，均通过内螺纹孔与导杆固接，与下方低压电极板固接的导杆接地，所述高压电极板上表面设有缺陷体。本发明能够模拟气体绝缘设备内部电极粗糙程度，用于测试气体绝缘介质绝缘性能对电极表面粗糙度的敏感性。

技术研发人员：程林;唐炬;曾福平;邹几欢;涨潮海;张晓星;姚强;苗玉龙;邱妮;蔡炜
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司;武汉大学;国网重庆市电力公司电力科学研究院;国网湖北省电力有限公司
技术研发日：2019.01.17
技术公布日：2019.04.02