一种模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置的制作方法

本实用新型涉及六氟化硫/氮气分解产物技术领域，特别是涉及一种模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置。

背景技术：

SF6气体因其良好的绝缘特性被广泛用于断路器以及气体绝缘封闭式组合开关设备等设备中充当绝缘介质，但由于SF6较强的温室效应，对SF6消耗及排放减少的要求迫在眉睫。若采用SF6混气的形式，一方面其绝缘性能下降不多，另一方面对环境的污染大幅下降，现今混气使用较多的种类为SF6/N2、SF6/CO2和SF6/CF4。由于在各种高压电气设备中(如气体绝缘封闭式组合开关设备和传输线等)不可避免地存在绝缘缺陷，即使是在设备正常运行条件下也有可能出现局部放电。大量研究表明，局部放电会导致SO2F2、SOF2、SO2、CO2和CF4等组分的生成，这些分解产物有的会使SF6电介质绝缘性能下降，且部分会腐蚀设备内部组件，损坏固体绝缘，从而危及设备的安全运行。

目前，现有的装置通常是对SF6/N2分解产物进行分解组分的类别分析及对分解产物的含量变化规律进行观测，并没有针对不同放电类别、放电条件下SF6/N2分解产物进行模拟的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种针对不同放电类别和放电条件的模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置，包括：

混合气体生成装置、放电装置和分解产物检测装置；所述混合气体生成装置，用于将SF6和N2按照比例生成混合SF6/N2气体；所述放电装置用于对所述混合SF6/N2气体放电；所述分解产物检测装置用于对放电后的混合SF6/N2气体生成的分解产物进行检测；

所述放电装置包括：放电电极、外施电压电路和放电腔体；所述放电腔体连通所述混合气体生成装置和所述分解产物检测装置，所述混合气体生成装置生成的混合SF6/N2气体通入所述放电腔体内；所述放电电极设置在所述放电腔体内部，用于提供不同放电条件下所需电极；所述外施电压电路的第一输出端与所述放电电极连接，用于提供放电电压。

可选的，所述放电电极，具体包括：平行板电极、棒板电极和棒棒电极；

所述平行板电极，用于提供均匀电场条件下电弧放电；

所述棒板电极，用于提供稍不均匀电场条件下电晕放电或者电火花放电；

所述棒棒电极，用于提供极不均匀电场条件下电弧放电。

可选的，所述外施电压电路，具体包括：工频试验变压器、直流高压电路、可调极性雷电冲击产生电路、操作冲击产生电路和脉冲放电产生电路；

所述工频试验变压器，用于提供工频电压；

所述直流高压电路，用于提供直流高压；

所述可调极性雷电冲击产生电路，用于提供正负极性雷电冲击电压；

所述操作冲击产生电路，用于提供操作冲击电压；

所述脉冲放电产生电路，用于提供脉冲电压。

可选的，混合气体生成装置，具体包括：混合气体充气装置和微水含量调节装置；

所述混合气体充气装置与所述微水含量调节装置入口端连接；所述混合气体充气装置用于按比例混合SF6和N2；

所述微水含量调节装置出口端与所述放电腔体连接；所述微水含量调节装置用于调节所述混合SF6/N2气体的微水含量。

可选的，所述混合气体充气装置，具体包括：

多个充气管路、多个流量计、充气腔体和气压表；所述充气管路个数与所述流量计个数相同；所述充气腔体与所述微水含量调节装置入口端连接；

所述充气管路与所述充气腔体连接，用于将气体通入所述充气腔体内；

所述流量计设置在所述充气管路上，用于测量所述充气管路中充入气体的流量；

所述气压表设置在所述充气腔体上，用于显示所述充气腔体内气体的气压。

可选的，所述微水含量调节装置，具体包括：

微水产生装置、微水吸附装置和微水仪；

所述微水产生装置的入口端与所述充气腔体连接；所述微水产生装置用于调节所述混合SF6/N2气体的微水含量；

所述微水吸附装置的入口端与所述微水产生装置的出口端连接；所述微水吸附装置的出口端与所述放电腔体连接；所述微水吸附装置用于吸收所述混合SF6/N2气体的微水；

所述微水仪设置在所述微水吸附装置的出口端与所述放电腔体连接的管路上；所述微水仪用于显示通入所述放电腔体内的所述混合SF6/N2气体的微水含量。

可选的，所述放电装置，还包括：控制芯片；

所述控制芯片，与所述外施电压电路的输入端连接，用于切换所述外施电压电路，还用于调节所述外施电压电路的电压幅值。

可选的，所述放电装置，还包括：温度调节装置，用于调节所述放电腔体内部温度；

所述温度调节装置包括：温度传感器、制冷机和循环系统；

所述温度传感器设置在所述放电腔体内部；所述温度传感器与所述控制芯片电连接；所述温度传感器用于采集所述放电腔体内部温度值；

所述制冷机的输入端与所述控制芯片电连接，所述控制芯片根据所述放电腔体内部温度值控制所述制冷机调节制冷剂温度；所述制冷机的制冷输出口与所述循环系统连接，所述制冷机用于将制冷剂温度降低至目标温度后注入循环系统；

所述循环系统安装于所述放电腔体外侧壁上，用于降低所述放电腔体内部温度。

可选的，所述放电装置，还包括：波形记录装置；所述波形记录装置与所述外施电压电路的第二输出端连接，用于记录所述放电腔体内放电时的放电量和放电波形。

可选的，所述分解产物检测装置为便携式气相色谱仪。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置，通过调节混合气体生成装置中SF6和N2比例，针对不同的放电电极，以及外施不同的电压电路，能够模拟不同的混气比例时，针对不同放电类别和放电条件下SF6/N2分解产物，便于对混合气体分解产物特性进行全面研究；

此外，本实用新型还可以通过调节混合气体充气装置、微水含量调节装置和温度调节装置，能够模拟并分析不同气压、微水和温度条件下，对SF6/N2分解产物的影响，大大方便了开展混合气体分解产物的研究实验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例中模拟SF6/N2分解产物的实验装置结构连接图；

图2为本实用新型实施例中放电电极示意图；

图3为本实用新型实施例中外施电压电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种针对不同放电类别和放电条件的模拟六氟化硫/氮气分解产物的实验装置。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例中模拟SF6/N2分解产物的实验装置结构连接图。如图1所示，模拟SF6/N2分解产物的实验装置，包括：混合气体生成装置、放电装置和分解产物检测装置6。所述混合气体生成装置，用于将SF6和N2按照比例生成混合SF6/N2气体；所述放电装置用于对所述混合SF6/N2气体放电；所述分解产物检测装置用于对放电后的混合SF6/N2气体生成的分解产物进行检测。

放电装置包括：放电电极1、外施电压电路2、放电腔体3、控制芯片4、温度调节装置和波形记录装置5。所述放电腔体3连通所述混合气体生成装置和所述分解产物检测装置6，所述混合气体生成装置生成的混合SF6/N2气体通入所述放电腔体3内；所述放电电极1设置在所述放电腔体3内部，用于提供不同放电条件下所需电极；所述外施电压电路2的第一输出端与所述放电电极1连接，用于提供放电电压；所述控制芯片4，与所述外施电压电路2的输入端连接，用于切换所述外施电压电路2，还用于调节所述外施电压电路2的电压幅值；所述温度调节装置，用于调节所述放电腔体3内部温度；所述波形记录装置5与所述外施电压电路2的第二输出端连接，用于记录所述放电腔体3内放电时的放电量和放电波形。

图2为本实用新型实施例中放电电极示意图。如图2所示，放电电极1，具体包括：平行板电极101、棒板电极102和棒棒电极103。所述平行板电极，与所述外施电压电路2的第一输出端电连接，用于提供均匀电场条件下电弧放电；所述棒板电极102，与所述外施电压电路2的第一输出端电连接，用于提供稍不均匀电场条件下电晕放电或者电火花放电；所述棒棒电极103，与所述外施电压电路2的第一输出端电连接，用于提供极不均匀电场条件下电弧放电。其中，电场不均匀系数f<2时为稍不均匀电场，f>4时为极不均匀电场；f＝Emax/Eav，Emax为最大电场强度，Eav为平均电场强度。

利用不同放电电极，搭配外施电压模块，可以模拟在不同缺陷类型下，不同外施电压类型下的放电条件。

图3为本实用新型实施例中外施电压电路示意图。如图3所示，外施电压电路2，具体包括：工频试验变压器201、直流高压电路202、可调极性雷电冲击产生电路203、操作冲击产生电路204和脉冲放电产生电路205。所述工频试验变压器201的输入端与所述控制芯片4连接，用于提供工频电压；所述直流高压电路202的输入端与所述控制芯片4连接，用于提供直流高压；所述可调极性雷电冲击产生电路203的输入端与所述控制芯片4连接，用于提供正负极性雷电冲击电压；所述操作冲击产生电路204的输入端与所述控制芯片4连接，用于提供操作冲击电压；所述脉冲放电产生电路205的输入端与所述控制芯片4连接，用于提供脉冲电压。其中，可调极性雷电冲击产生电路203和操作冲击产生电路204共用主放电回路，通过控制芯片4投切和调整所需波头波尾电阻实现目标波形的输出。外施电压电路利用同一控制芯片灵活控制，可以根据试验需求选通所需输出波形的发生电路，并对输出电压幅值进行调节。

混合气体生成装置，具体包括：混合气体充气装置7和微水含量调节装置8。所述混合气体充气装置7与所述微水含量调节装置8入口端连接；所述混合气体充气装置7用于按比例混合SF6和N2；所述微水含量调节装置8出口端与所述放电腔体3连接；所述微水含量调节装置8用于调节所述混合SF6/N2气体的微水含量。

混合气体充气装置7，具体包括：多个充气管路9、多个流量计10、充气腔体11和气压表12。所述充气管路9个数与所述流量计10个数相同；所述充气腔体11与所述微水含量调节装置8入口端连接。所述充气管路9与所述充气腔体11连接，用于将气体通入所述充气腔体11内；所述流量计10设置在所述充气管路9上，用于测量所述充气管路9中充入气体的流量；所述气压表12设置在所述充气腔体11上，用于显示所述充气腔体11内气体的气压。

微水含量调节装置8，具体包括：微水产生装置13、微水吸附装置14和微水仪15。所述微水产生装置13内置加热体16，所述微水产生装置13开设一注水孔17，所述所述微水产生装置13的入口端与所述充气腔体11连接；所述微水产生装置13用于调节所述混合SF6/N2气体的微水含量；所述微水吸附装置14内置吸附剂18，所述微水吸附装置14的入口端与所述微水产生装置13的出口端连接；所述微水吸附装置14的出口端与所述放电腔体3连接；所述微水吸附装置14用于吸收所述混合SF6/N2气体的微水；所述微水仪15设置在所述微水吸附装置14的出口端与所述放电腔体3连接的管路上；所述微水仪15用于显示通入所述放电腔体3内的所述混合SF6/N2气体的微水含量。通过注水孔17向微水产生装置13中加入适量水，利用加热体16加热产生水蒸气，水蒸气随气体一同流过微水吸附装置14，部分微水将会被吸附剂18吸收；充入气体中微水含量通过微水仪15可以实时监控；通过调节微水产生装置13产生微水含量可以灵活调节实际充入气体中微水含量。

温度调节装置，具体包括：温度传感器19、制冷机20和循环系统21。所述温度传感器19设置在所述放电腔体3内部；所述温度传感器19与所述控制芯片4电连接；所述温度传感器19用于采集所述放电腔体3内部温度值；所述制冷机20的输入端与所述控制芯片4电连接，所述控制芯片4根据所述放电腔体3内部温度值控制所述制冷机20调节制冷剂温度；所述制冷机的制冷输出口与所述循环系统21连接，所述制冷机20用于将制冷剂温度降低至目标温度后注入循环系统21；所述循环系统21安装于所述放电腔体3外侧壁上，用于降低所述放电腔体3内部温度。

分解产物检测装置6为便携式气相色谱仪，放电腔体3布置有控制阀门，在放电结束后，打开阀门，利用管路，将分解气体直接通入便携式气相色谱仪，采用便携时气相色谱仪，可以实时监测分解产物变化规律。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。