开关阀（3043)，导气管上下分别连接真空压力表（3042)和进气口 阀（3044);所述第二孔（3052)末端设置采气口控制阀（3041);所述采样口三通阀（3040) Sl出口连接真空泵；所述采样口三通阀（3040) S2出口连接采气口控制阀（3041)末端；所 述采样口三通阀（3040) S3出口接采样袋；所述抽真空开关阀（3043)末端连接真空泵； 所述基本电路（1)包括调压器（101)、无晕试验变压器（102)、电容分压器（103)、水阻 (104)、高压硅堆（105)、单刀双掷继电器（106)、充放电电容（107)和放电电阻（108); 所述能量检测装置（4)包括高压探针（401)、示波器（402)和罗氏线圈（403); 所述调压器（101)输出端连接无晕试验变压器（102);所述调压器（101)输入端接 220V/50HZ市电；所述无晕试验变压器（102)输出端并联电容分压器（103);所述无晕试验 变压器（102) -端接地；所述无晕试验变压器（102)非接地端串联水阻（104)后接高压硅 堆（105)正极；所述高压硅堆（105)负极连接单刀双掷继电器（106)常闭端；所述单刀双掷 继电器（106)常开端串联充放电电容（107)后与电容分压器（103)共地连接；所述单刀双 掷继电器（106)常开端还串联放电电阻（108)后接A端子；所述放电电容（107)还接于端子 B ;所述高压探针（401)高压端接于端子A ;所述高压探针（401)检测端连接示波器（402); 所述所述高压导管（31)丝杠的螺杆顶端接端子A ;所述低压导管（32)中导电棒接于端子 B ;所述罗氏线圈（403)套在充放电电容（107)与低压导管（32)的连线上； 所述继电器控制电路（2)包括方波发生器、第一电阻（Rl)、频率可调电阻（R2)、第一二 极管（D1)、第三电阻（R3)、占空比可调电阻（R4)、电容组（C0)、第二二极管（D2)、第五电容 (C5)、第五电阻（R5)、第一稳压电源（VCC-I)、第二稳压电源（VCC-2)、光親（OC)、第六电阻 (R6)、第七电阻（R7)、三极管（T)和第三二极管（D3); 所述方波发生器VCC引脚、RD引脚接第一稳压电源（VCC-I)输出端；所述方波发生器 OUT引脚串联第五电阻（R5)接光耦（OC)输入端负极；所述方波发生器VC引脚串联第五 电容（C5)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（D2)正极；所 述方波发生器TR引脚接第二二极管（D2)负极后接地；第一稳压电源（VCC-I)输出端接光 耦（OC)输入端正极；所述第一稳压电源（VCC-I)输出端依次串联第一电阻（Rl)和频率可 调电阻（R2)后，接第一二极管（Dl)正极；所述第一二极管（Dl)的负极依次串联第三电阻 (R3)和占空比可调电阻（R4)后，连接电容组（CO)的Fl端子；所述方波发生器DIS引脚接 频率可调电阻（R2)控制端；所述方波发生器TH引脚接第三电阻（R3);所述光耦（OC)输出 端正极接第二稳压电源（VCC-2)输出端；所述光耦（OC)输出端负极串联第六电阻（R6)后 接三极管（T)基极；所述三极管（T)基极和发射极间串联第七电阻（R7);所述三极管（T) 集电极接第三二极管（D3)正极；所述三极管（T)发射极接地；所述第三二极管（D3)负极接 第二稳压电源（VCC-2)的输出端；所述第三二极管（D3)两端接单刀双掷继电器（106)控制 端； 所述电容组（CO)包括并联在Fl端子和F2端子之间的第零电容（COO)、第一电容 (C01)、第二电容（C02)、第三电容（C03)和第四电容（C04);所述第一电容（C01)、第二电容 (C02)、第三电容（C03)和第四电容（C04)所在的支路上分别串联一个开关；所述F2端子接 地； 所述缺陷装置（5)包括接触板（501)和探针（502); 所述接触板（501)和探针（502)位于罐体（30)的中空内腔之中；探针（502)悬于接触 板（501)的上表面的上方；所述接触板（501)的下表面连接着导电棒的上端；所述导电棒 的下端插入低压导管（32)中；所述探针（502)的下端为尖端；所述探针（502)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（31)中；所述丝杠的螺杆的上端从高压 导管（31)的上端穿出罐体（30)。
2. 根据权利要求1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，其特征 在于：所述罐体（30)孔a通过顶部法兰（301)固定高压导管（31);所述罐体（30)孔b通过 底部法兰（302)固定低压导管（32);所述罐体（30)由上下两部分扣合而成；所述罐体（30) 侧壁设置对称的中部法兰（303);所述中部法兰（303)位于第一孔（3051)和第二孔（3052) 上面；所述中部法兰（303)将罐体（30)上下两部分固定在一起。
3. 根据权利要求1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，其特征 在于：所述罐体（30)为中空的不锈钢容器；所述真空压力表（3042)监测和显示罐体（30) 内的真空度和SF 6气体的压力。通过导电棒接于低压导管（32)末端；所述探针接于高压导 管（31)末端；所述接触板（501)延伸在罐体（30)内部；所述探针（502)延伸在罐体（30) 内部；所述高压导管（31)上的进给装置调节探针（502)高度，通过高度调节调整接触板 (501)和探针（502)间距。
4. 根据权利要求1、2或3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， 其特征在于：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。
5. 采用权利要求1、2、3或4所述装置的一种气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验 方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 所述基础电路（1)、继电器控制电路（2)、5匕放电装置（3)、能量检测装置（4)和缺 陷装置（5)依次连接完毕； 2) 所述抽真空开关阀（3043)和采样口三通阀（3040)控制对罐体（30)的抽真空；所 述进气口阀（3044)控制SF6气体进入罐体（30);所述采样袋在实验时负责采样SF6气体； 3) 所述继电器控制电路（2)通过频率可调电阻（R2)和占空比可调电阻（R4)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闸继电器（106)的稳定开合； 4) 所述第五电容（C5)有效充电为实验罐体（30)内高压电极提供足够的火花放电电 压；所述缺陷装置（5)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； 5) 所述能量检测装置（4)，实时采集火花放电过程中缺陷模型（5)间的电压信号U(t) 和电流信号i⑴，运用公式E = ?&'(〇 ⑴=^%，u⑴代表缺陷火花瞬间 m=l 高压电极端所得电压，i(t)代表火花瞬间流经缺陷的电流，k代表罗氏线圈灵敏度、高压探 针衰减倍数和衰减探头倍数综合转化系数，△ t代表示波器采样时间间隔，Um代表示火花放 电某采样时刻示波器采得的电压值，im代表火花放电某采样时刻示波器采得的电流值，m代 表采样点，η代表总采样点数； 6)采集示波器在实验进行时的波形图像。
6.根据权利要求5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，其特征 在于： 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3匕气体绝缘电气设备故障程度的量化标 准； 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。
【专利摘要】本发明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无法有效模拟火花放电这类故障的不足，提供气体绝缘组合电器火花放电故障模拟实验装置及其方法。该装置包括基础电路、继电器控制电路、SF6放电装置、能量检测装置和缺陷装置。本发明提供的试验装置和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SF6气体绝缘电气设备故障判断的准确性，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SF6气体绝缘电气设备故障程度的量化标准。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。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN104880654
【申请号】CN201510323585
【发明人】唐炬, 曾福平, 张茜, 张晓星, 姚强, 张潮海, 程林, 苗玉龙, 刘欣
【申请人】武汉大学, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月12日