一种GIS内外温升监测试验装置的制作方法

本发明涉及输变电设备技术领域，具体涉及一种gis内外温升监测试验装置。

背景技术：

近年来，随着电网不断扩建发展，气体组合绝缘电器(简称：gis)凭借维护成本低、故障率低、占地面积小等诸多优点在电力系统中的应用越来越广泛，越来越多的变电站新建或改建采用gis设备。gis触头接触不良是gis设备十分常见的一种故障类型，当触头因为制造缺陷、安装工艺、运行异常(如地震、骤冷骤热等)等原因导致接触不良缺陷时，接触电阻将显著增大，产生过热现象。因此，在gis变电站的日常运行维护中，测算gis内部导体、触头温度十分必要。然而，gis设备本身采用了充气密闭结构，内部充满了六氟化硫气体，这种结构导致温度检测十分困难。

目前研究方法主要采用有限元仿真方法，通过电脑仿真gis内部结构计算得出内部导电棒和触头的温度。此外，还有研究机构采用外部传感器结合最小二乘拟合、神经元网络拟合等方法反推内部导电棒和触头温度的方法，这些方法有助于分析gis设备内部温升的变化情况，但仍然存在数据可靠性的问题，不能直观准确可靠的测定内部温度数据。因此，需要一种可真实测量gis内部温度的试验装置，测定gis内部温度和外壳温度的关系，以指导实际工作中基于gis外壳温度准确测算gis内部温度，以及时发现gis内部不良，确保安全。

技术实现要素：

针对上述现有的gis内外温升监测试验装置不能准确测算gis内部温度的技术问题，本发明提供了一种gis内外温升监测试验装置，能够同时监测gis导电棒、触头温度、壳体内气体温度、壳体外部温度的试验数据，以拟合得出gis内外温度曲线关系，指导实际工作中基于gis外壳温度测算内部温度、触头温度，及时发现gis内部不良，确保安全。

本发明通过下述技术方案实现：

一种gis内外温升监测试验装置，包括gis模拟器，所述gis模拟器包括圆柱形壳体，所述壳体轴向贯穿设有导电棒，所述导电棒包括动触头、静触头，所述动触头、静触头连接处套有屏蔽罩，还包括大电流发生器，所述大电流发生器与导电棒电性连接，所述壳体侧壁设有透明观测窗，所述观测窗外固定有第一红外测温仪，所述第一红外测温仪正对导电棒设置；所述导电棒棒体、动触头侧壁、静触头侧壁均设有热敏传感器，所述热敏传感器与位于gis模拟器外部的解调器电连；所述gis模拟器还连接有压力容器，所述压力容器与gis模拟器之间连接有压差计；还包括第二红外测温仪，所述第二红外测温仪正对壳体设置。

优选的，所述动触头与壳体滑动密封连接，所述动触头可沿壳体轴向滑动，所述静触头与壳体固定连接；所述静触头正对动触头一端设有盲孔，所述盲孔中部设置有内螺纹，所述动触头端部侧壁设有与内螺纹适配的外螺纹，所述动触头端部设在盲孔内。便于改变导电棒动触头和静触头的接触电阻，以模拟真实运行工况下，不同接触电阻下的过热情况。

优选的，所述盲孔底部设置有导向孔，所述动触头端部设置有导向杆，所述导向杆与导向孔适配，以保证导电棒动触头和静触头的接触电阻调节呈线性变化。

优选的，所述壳体、压力容器均设置有气体充装接头，便于更换不同成分、压力的气体，从而模拟不同成分、压力气体的过热情况。

优选的，所述壳体还分别连接有第一调压阀、第一压力表，所述压力容器还分别连接有第二调压阀、第二压力表，便于调整gis内部压力和压力容器内部压力。

优选的，所述热敏传感器设置有六个，所述热敏传感器分别位于动触头、静触头、导电棒两端、导电棒端头与动触头之间、导电棒端头与静触头之间，从而检测导电棒各部分的温度。

优选的，所述壳体侧壁设置有压差连接部，所述压差连接部正对导电棒的一端设有弹性膜片，所述压差连接部远离壳体的一端与压差计相连，所述弹性膜片设置有隔热层，防止gis模拟器内部的气体与压差计进行热交换，影响测试结果。

优选的，所述压差计包括竖直设置的透明u形管，所述u形管盛装液体段的管径为1mm。

优选的，所述压差连接部中部为直径1cm的圆柱形空腔。

优选的，所述压差计与压力容器相连的一端顶部设置有缓冲腔，防止压差波动过大时，压差计内的液体进入压力容器内影响压差计的测量结果。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、第一红外测温仪透过透明观测窗以测定壳体内部温度，导电棒、动触头、静触头侧壁均设有热敏传感器可测定导电棒各处的温度；另外还设置有压差计，通过压差计可以检测gis内部气压的变化，由气压变化计算出气体温度变化。即采用红外测温、热敏传感器、压差计算气体温升三种方式获取gis内部温度，三组数据相互修正，就可以得出gis内部导电棒、触头各个部位的精确温度以及内部的气体的真实温度。同时第二红外测温仪，可以获得壳体外部的温度，由此可以拟合得出gis内外部温度曲线关系，指导实际工作中基于gis外壳温度测算触头内部温度。

2、动触头与静触头采用螺纹旋入旋出结构相互配合，通过调节动触头进入深度控制回路电阻的大小，模拟真实运行工况下，不同接触电阻下的过热情况，调节简单方便。

3、可依据试验需求调整gis内部气体的充气压力、成分等参数，既可以研究不同压力下导电棒、触头内部温度与gis外壳温度之间的关系，也可以研究新型绝缘气体下gis内外温度关系，适用范围广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的触头部放大示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-gis模拟器，101-u形管，2-壳体，21-导电棒，22-动触头，23-静触头，24-盲孔，201-压差连接部，241-导向孔，222-导向杆，28-第一调压阀，29-第一压力表，201-压差连接部，3-屏蔽罩，4-大电流发生器，5-透明观测窗，6-第一红外测温仪，61-第二红外测温仪，7-热敏传感器，8-解调器，9-压力容器，91-第二调压阀，92-第二压力表，10-压差计。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种gis内外温升监测试验装置，包括gis模拟器1，通常来说，所述gis模拟器1包括圆柱形壳体2，在壳体2的两端密封连接有盘式绝缘子。所述壳体2轴向贯穿设有导电棒21，导电棒21通常与壳体2同心设置。所述导电棒21包括动触头22、静触头23，所述动触头22、静触头23连接处套有屏蔽罩3，以完全模拟gis的真实工况。还包括大电流发生器4，所述大电流发生器4与导电棒21电性连接，通过大电流发生器4可给导电棒21输入0～5000a的电流。所述壳体2侧壁设有透明观测窗5，所述观测窗5外固定有第一红外测温仪6，所述第一红外测温仪6正对导电棒21设置。通过第一红外测温仪6可以监测gis内部的温度。

同时，所述导电棒21、动触头22、静触头23侧壁均设有热敏传感器7，所述热敏传感器7与位于gis模拟器1外部的解调器8电连，以检测导电棒21、动触头22、静触头23的局部区域温度。优选的，所述热敏传感器7设置有六个，所述热敏传感器7分别位于动触头22、静触头23、导电棒21两端、导电棒21端头与动触头22之间、导电棒21端头与静触头23之间，以获得准确的导电棒21棒体、动触头22、静触头23(的表面温度数据。所述gis模拟器1还连接有压力容器9，所述压力容器9与gis模拟器1之间连接有压差计10。可以理解的是，壳体2内部空间的体积一定，壳体2内部充装的气体压力随温度的升高而增大，因此通过压差计10的读数从侧面推算出壳体2内部的六氟化氢气体温升。压力容器9内的气体压力只需和壳体2内气体压力相近或相等即可。还包括第二红外测温仪61，所述第二红外测温仪61正对壳体2设置，可以获得壳体2外部的温度。

需要说明的是，由于第二红外测温仪61处于室温环境下和空气环境中，因此能够准确的获得壳体2外部的温度；并且在实际的gis工作状况检测中，同样也是使用红外测温仪测量gis外部温度，因此能够和实际的gis工况贴合。而热敏传感器7获取触头及导电棒21的局部区域温度，温度检测结果准确，但只能测试安装部位的温度；红外测温可以直观的监测整个内部区域的温度，但由于受到sf6气体隔离(研究表明，sf6的气压压力越大对红外线的吸收作用越强，而sf6的气体压力随壳体2内部的温度变化而变化)导致测试数据误差较大。另外，六氟化硫气体在gis内部温度和压力下不能作为理想气体计算，但是gis内部气体的压力可由初始压力数值和压差计数值的和来进行读取，可以根据virial、rk、srk、qr方程中的一个方程进行修正，因此可以较为准确的推算出gis内部气体温升。鉴于此，本发明采用红外测温、热敏传感器、压差计算气体温升三种方式获取gis内部温度，三组数据相互修正，可得出gis内部导电棒、触头各个部位的精确温度以及内部的气体的真实温度。由此可以拟合得出gis内外部温度曲线关系，指导实际工作中基于gis外壳温度测算触头内部温度，以及时发现gis内部不良，确保安全。

进一步的，所述动触头22与壳体2滑动密封连接，所述动触头22可沿壳体2轴向滑动，所述静触头23与壳体2固定连接。所述静触头23正对动触头22一端设有盲孔24，所述盲孔24中部设置有内螺纹，所述动触头22端部侧壁设有与内螺纹适配的外螺纹，所述动触头22端部插设在盲孔24内。因此旋转与动触头22相连的导电棒21，可以调整动触头22和静触头23之间的接触电阻大小。

更进一步的，所述盲孔24底部设置有导向孔241，所述动触头22端部设置有导向杆222，所述导向杆222与导向孔241适配。能够理解的是，这样设置，可以防止在旋转动触头22的时候，与动触头22相连的导电棒21棒体偏转，以保证导电棒21动触头22和静触头23的接触电阻调节呈线性变化，防止接触电阻突变。而为防止压差计10内部的气体或液体与壳体2内的气体进行热交换，本发明在所述壳体2侧壁设置有压差连接部201，所述压差连接部201正对导电棒21的一端设有弹性膜片，所述压差连接部201远离壳体2的一端与压差计10相连，所述弹性膜片设置有隔热层。应当理解的是，由于弹性膜片两端的压力在初始状态相等或相差无几，因此只需要弹性好的薄膜片即可，如橡胶片。在壳体2内压力发生变化时，弹性膜片两端的压力不等，从而产生形变，不会影响压差的测量。

另外，为保证压差计10的灵敏性和直观性，本发明采用u形管压差计，即所述压差计10包括竖直设置的透明u形管101，其中所述u形管101盛装液体段的管径为1mm。相应的，为减小弹性膜片的形变量，所述述压差连接部201中部为直径1cm的圆柱形空腔。同时，所述压差计10与压力容器9相连的一端顶部设置有缓冲腔，防止压差波动过大时，压差计内的液体进入压力容器内而影响压差计的测量结果。

更优的，所述壳体2、压力容器9均设置有气体充装接头，可进行补气、抽气和换气等，以根据试验需求调整gis内部气体的充气压力、成分等参数，既可以研究不同压力下导电棒、触头内部温度与gis外壳温度之间的关系，也可以研究新型绝缘气体下gis内外温度关系。

优选的，在所述壳体2还分别连接有第一调压阀28、第一压力表29，可以直观的读取壳体2内的气压压力，也可调整壳体2内气体压力。同时，所述压力容器9还分别连接有第二调压阀91、第二压力表92，可以调整压力容器9内的气体压力。通过调节第一压力表29或第二压力表92，可使壳体2和压力容器9内的压力相等，便于读取压力计10的压差数值。因此，壳体2和压力容器9可以通过不同的气源充装，以节约sf6气体。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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，均应包含在本发明的保护范围之内。