气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于六氣化硫（SFe)气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，具 体设及SFe气体绝缘组合电器火花放电故障的模拟装置。
【背景技术】
[0002] SFe气体绝缘组合电器（简称GI巧因其运行稳定、占地面积小和维护工作量小等 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。然而，GIS在制造、安装、 运行和维修过程中不可避免的会出现如金属突出物、自由金属微粒和绝缘子表面污秽等危 及设备安全运行的绝缘缺陷，该些绝缘缺陷在运行电压作用下会产生局部放电，若不及时 采取措施，该些绝缘缺陷会不断发展使故障加剧，当故障加剧到一定程度后便会出现火花 放电故障。火花放电故障是GIS设备故障发展的末期，一旦出现，极有可能导致GIS设备 停运进而引发电网大面积停电。因此，对火花放电故障的系统研究，有助于电力生产单位 对GIS设备内部绝缘故障各个发展阶段的细致划分，为实现GIS设备的绝缘状态监测和故 障诊断提供科学的理论依据，是保证电力系统安全运行和国民生产正常进行的重要手段之 〇
[0003] 目前，人们对GIS故障的研究主要集中在局部放电所伴随的相关物理现象，有关 GIS火花放电故障的过程及其诊断方法研究几乎处于一片空白，主要原因在于缺乏一种有 效的模拟GIS火花放电故障的实验方法和测试方法。比如现有技术只能对GIS设备内部的 局部放电故障进行模拟并对相关局部放电信号进行测试，但不能有效模拟火花放电故障。
[0004] 鉴于此，申请人提出了一种模拟GIS内部火花放电故障的模拟方法，并解决了如 下两个关键技术问题；对火花放电的次数进行精确控制。准确计算出火花放电的能量。该 为系统研究GIS火花放电故障奠定了坚实的实验基础，同时可为将来实现GIS绝缘故障在 线监测提供一定的技术支撑。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有的SFe气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置无法有效 模拟火花放电该类故障的不足，提供一种能控制SFe气体火花放电次数的模拟实验装置，能 在实验室模拟GIS等SFe气体绝缘电气设备内不同程度的火花放电故障，为进一步完善评 估SFe电气设备绝缘状态提供可靠的实验基础。
[0006] 为实现本发明目的而采用的技术方案是该样的，一种气体绝缘组合电器火花放电 故障模拟实验装置包括基础电路、继电器控制电路、SFe放电装置、能量检测装置和缺陷装 置。
[0007] 所述SFe放电装置包括罐体、高压导管和低压导管。
[000引所述罐体顶部中央开孔a,高压导管的下端由孔a穿入罐体内部。所述罐体底部中 央开孔b，低压导管的上端由孔b穿入罐体内部。所述罐体在两侧壁上分别开第一孔和第二 孔并分别引出导气管。所述第一孔末端设置抽真空开关阀，导气管上下分别连接真空压力 表和进气口阀。所述第二孔末端设置采气口控制阀。所述采样口 =通阀S1出口连接真空 累。所述采样口 =通阀S2出口连接采气口控制阀末端。所述采样口 =通阀S3出口接采样 袋。所述抽真空开关阀末端连接真空累。
[0009] 所述基本电路包括调压器、无晕试验变压器、电容分压器、水阻、高压娃堆、单刀双 掷继电器、充放电电容和放电电阻。
[0010] 所述能量检测装置包括高压探针、示波器和罗氏线圈。
[0011] 所述调压器输出端连接无晕试验变压器。所述调压器输入端接220V/50化市电。 所述无晕试验变压器输出端并联电容分压器。。所述无晕试验变压器一端接地。所述无晕 试验变压器非接地端串联水阻后接高压娃堆正极。所述高压娃堆负极连接单刀双掷继电器 常闭端。所述单刀双掷继电器常开端串联充放电电容后与电容分压器共地连接。所述单刀 双掷继电器常开端还串联放电电阻后接A端子。所述放电电容还接于端子B。所述高压探 针高压端接于端子A。所述高压探针检测端连接示波器。所述所述高压导管丝杠的螺杆顶 端接端子A。所述低压导管中导电椿接于端子B。所述罗氏线圈套在充放电电容与低压导 管的连线上。
[0012] 所述继电器控制电路包括方波发生器、第一电阻、频率可调电阻、第一二极管、第 =电阻、占空比可调电阻、电容组、第二二极管、第五电容、第五电阻、第一稳压电源、第二稳 压电源、光禪、第六电阻、第走电阻、=极管和第=二极管。
[0013] 所述方波发生器VCC引脚、畑引脚接第一稳压电源输出端。所述方波发生器OUT 引脚串联第五电阻接光禪输入端负极。所述方波发生器VC引脚串联第五电容后与GND引 脚连接共地。所述方波发生器DIS引脚接第二二极管正极。所述方波发生器TR引脚接第 二二极管负极后接地。第一稳压电源输出端接光禪输入端正极。所述第一稳压电源输出端 依次串联第一电阻和频率可调电阻后，接第一二极管正极。所述第一二极管的负极依次串 联第S电阻和占空比可调电阻后，连接电容组的F1端子。所述方波发生器DIS引脚接频率 可调电阻控制端。所述方波发生器TH引脚接第S电阻。所述光禪输出端正极接第二稳压电 源输出端。所述光禪输出端负极串联第六电阻后接=极管基极。所述=极管基极和发射极 间串联第走电阻。所述=极管集电极接第=二极管正极。所述=极管发射极接地。所述第 =二极管负极接第二稳压电源的输出端。所述第=二极管两端接单刀双掷继电器控制端。
[0014] 所述电容组包括并联在F1端子和巧端子之间的第零电容、第一电容、第二电容、 第=电容和第四电容。所述第一电容、第二电容、第=电容和第四电容所在的支路上分别串 联一个开关。所述巧端子接地。
[0015] 所述缺陷装置包括接触板和探针。
[0016] 所述接触板和探针位于罐体的中空内腔之中。探针悬于接触板的上表面的上方。 所述接触板的下表面连接着导电椿的上端。所述导电椿的下端插入低压导管中。所述探针 的下端为尖端。所述探针的上端连接丝杠的螺杆的下端。所述丝杠的螺母嵌入高压导管中。 所述丝杠的螺杆的上端从高压导管的上端穿出罐体。
[0017] 一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置进一步包括：
[0018] 所述罐体为中空的不诱钢容器。所述真空压力表监测和显示罐体内的真空度和 SFg气体的压力。
[0019] 所述的一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置，电器的稳定开合保证 了电容充放电的充分性、有效性和稳定性。
[0020] 所述的一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验方法弥补了交流电下火花 放电次数无法控制的缺点，提高了对SFe气体绝缘电气设备故障判断的准确性。
[0021] 所述的一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置实时获取火花放电的 电压和电流信息，从而计算得到火花放电能量，充实SFe气体绝缘电气设备故障程度的量化 标准。
[0022] 所述的一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置实现对火花放电次数 和频率的有效控制，保证模拟的准确性。
[0023] 本发明还公开一种利用上述系统进行实验的方法，包括W下步骤：
[0024] 1)所述基础电路、继电器控制电路、SFe放电装置、能量检测装置和缺陷装置依次 连接完毕。
[00巧]2)所述抽真空开关阀和采样口S通阀控制对罐体的抽真空。所述进气口阀控制SFe气体进入罐体。所述采样袋在实验时负责采样SFe气体。
[0026] 3)所述继电器控制电路通过频率可调电阻和占空比可调电阻实现控制信号频率 和占空比的调整，控制信号经调试控制单刀双闽继电器的稳定开合。
[0027] 4)所述第五电容有效充电为实验罐体内高压电极提供足够的火花放电电压。所述 缺陷装置通过火花放电间隙的调整和高压电极曲率半径的配合实现有效稳定的火花放电。
[0028] 5)所述能量检测装置，实时采集火花放电过程中缺陷模型间的电压信号U(t)和 电流信号i(t)，运用公式
【主权项】
1. 一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置，其特征在于：包括基础电路 (1)、继电器控制电路（2)、SFf^电装置（3)、能量检测装置（4)和缺陷装置（5); 所述3匕放电装置（3)包括罐体（30)、高压导管（31)和低压导管（32); 所述罐体（30)顶部中央开孔a，高压导管（31)的下端由孔a穿入罐体（30)内部；所 述罐体（30)底部中央开孔b，低压导管（32)的上端由孔b穿入罐体（30)内部；所述罐体 (30)在两侧壁上分别开第一孔（3051)和第二孔（3052)并分别引出导气管；所述第一孔 (3051)末端设置抽真空