用于研究湿度和气压对高压电极起晕特性影响的实验装置的制造方法
【专利摘要】本发明属于高电压实验技术领域，尤其涉及一种用于研究湿度和气压对复合电压下高压电极起晕特性影响的实验装置，包括：卧式有机玻璃圆筒1，卧式有机玻璃圆筒1壁顶上装有两个真空表计，卧式有机玻璃圆筒1的两端装有底面法兰3，底面法兰3上装有底面法兰加固件4，底面法兰3中间开有高压引入装置孔5，卧式有机玻璃圆筒1壁两个侧面对称连接有机玻璃管8，有机玻璃管8开口处设置玻璃窗10，玻璃窗10中央安装石英玻璃，卧式有机玻璃圆筒1壁侧面还装有湿度气压调节阀门9；卧式有机玻璃圆筒1内装有高压电极，卧式有机玻璃圆筒1安装在绝缘支架上。不仅实现了对湿度和气压的精确控制，还可对高压电极施加交直流复合电压，同时提高了施加的电压等级，提高了实验的操作性。
【专利说明】
用于研究湿度和气压对高压电极起晕特性影响的实验装置
技术领域
[0001]本发明属于高电压实验技术领域，尤其涉及一种用于研究湿度和气压对复合电压下高压电极起晕特性影响的实验装置。
【背景技术】
[0002]我国目前建设的特高压直流输电工程，地理跨度很大，输电距离很远。所以我国在建设超特高压输电工程的过程中，其中的换流站中阀厅内的换流阀体同时存在交流电压和直流电压分量，并且不可避免的要碰到由于海拔升高，气压降低以及湿度变化所带来的一些特有的问题。不管气压还是湿度都会对换流阀厅内换流阀本体中阀用典型电极电晕放电造成一定的影响。湿度和气压对电晕起始电压有明显的影响，但目前关于其影响规律尚无一致的看法。因此需要考虑湿度和气压因素对电晕放电的影响，研究湿度和气压对复合电压下换流阀用典型电极起晕特性的影响，以选定合适和准确的场强控制值。
[0003]目前应用于研究湿度和气压对高压电极起晕特性影响的实验装置，均可实现对湿度和气压的精确调节。其大部分采用的是竖立式设计，材质大部分采用不锈钢或碳钢材料，因此对实验装置内部的观测性较差。少部分采用有机玻璃材料，其对实验装置内部的观测性较好并具有一定的耐压能力。目前的湿度-气压可调的高压实验装置都只能对实验装置内的高压电极施加单一直流或者单一交流电压并且所能施加的电压等级较低(30kV左右)。由于采用单一的加压方式，装置中只需一个高压引入装置。对于采用不锈钢材料的实验装置，其需要考虑高压引入装置对地绝缘以及高压引入装置与实验装置内壁之间是否发生放电，因此其体积相对较小。而对于有机玻璃材料的实验装置，其只需要考虑高压引入装置对地绝缘即可，因此其体积较小。此外，采用有机玻璃材料的实验装置其实验对象体积较小，因此实验装置的体积较小。而目前，实验室中的实验对象(高压电极)体积较大并且由于需要施加交直流复合电压，因此需要安装两个高压引入装置。为了保证两个高压引入装置之前的电气安全净距以及保证高压引入装置对实验装置的电气安全净距，需要体积较大的实验装置，因此上述实验装置的体积不能满足实验的具体需求。此外，目前的实验装置基本上都只设置一个开门并且开门的面积较小，只能允许一个操作人员进入操作同时不能直接向实验装置内部放置实验对象。这样导致实验平台的搭建所需时间较长，也难以对实验平台进行调整，整体实验装置的可操作性较差。
【发明内容】
[0004]针对上述【背景技术】中提到现有湿度-气压调节装置的不足，本发明提出了一种用于研究湿度和气压对复合电压下高压电极起晕特性影响的实验装置，包括:卧式有机玻璃圆筒I，卧式有机玻璃圆筒I壁顶上装有两个真空表计，卧式有机玻璃圆筒I的两端装有底面法兰3，底面法兰3上装有底面法兰加固件4，底面法兰3中间开有高压引入装置孔5，卧式有机玻璃圆筒I壁两个侧面对称连接有机玻璃管8，有机玻璃管8开口处设置玻璃窗10，玻璃窗10中央安装石英玻璃，卧式有机玻璃圆筒I壁侧面还装有湿度气压调节阀门9;卧式有机玻璃圆筒I内装有高压电极，卧式有机玻璃圆筒I安装在绝缘支架上。
[0005]所述卧式有机玻璃圆筒I采用封闭设计，长1.5米，直径I米，实现对内部高压电极交直流复合电压加压。
[0006]所述湿度气压调节阀门9包括依次相连的:有机玻璃抽气接管91、抽气法兰99、不锈钢连接管92，其中不锈钢连接管92上装有湿空气调节阀门93、湿空气进气管94、温湿度信号检测装置95、抽气栗接口 96、干空气调节阀门97、气压信号检测装置98。
[0007]所述绝缘支架包括绝缘支撑架13、万向轮14，用于对地绝缘和方便移动固定实验
目.ο
[0008]所述真空表计包括依次相连的真空气压计表头21、表座22、有机玻璃表座23。
[0009]所述卧式有机玻璃圆筒I底部还开有备用盲孔，包括盲孔接头有机玻璃管101、胶圈凹槽102、固定孔103。
[0010]所述玻璃窗10为合叶窗以便于左右两边实验操作人员放置高压电极并完成实验平台的电气接线和电路调整，并观测紫外光子数。
[0011]所述高压电极为换流阀用典型电极包括:极不均匀场电极和稍不均匀场电极，所述实验装置内部空间满足高压电极的电气安全净距以及满足实验装置两端高压引入装置的电气安全净距。
[0012]所述实验装置工作方式包括:首先通过湿度气压调节阀门9实现装置内部环境的湿度和气压的精确控制，然后，通过有机玻璃筒左右两端高压引入装置可对高压电极施加交直流复合电压和单一电压，同时提高施加的电压等级;最后，通过玻璃窗10中央安装的石英玻璃来观测紫外光子数。
[0013]本发明的有益效果在于:
[0014]第一，该实验装置的制作材料采用的是有机玻璃材料，强度大，透光性较好，因此具有一定的耐压能力并提高了实验装置内部的可观测性。
[0015]第二，该实验装置形状采用卧式圆筒形封闭设计，长1.5m，直径lm，增大了实验装置的体积，可与实验室中的高压电极配合使用。此外实现有机玻璃筒两端高压引入装置的电气安全净距，并提高实验的操作性。
[0016]第三，装置左右两边封闭平面中央设置高压引入装置来对实验装置内安置的高压电极施加交直流复合电压和单一电压，并且提高了施加电压等级(60kV左右)。
[0017]第四，设置三通阀门，其中一个阀门用于与抽气栗连接实现气压的调节功能，而另外两个阀门分别连接加湿装置和干空气装置以实现对湿度的精确调节。在实验装置内部安装信号传感器，三通阀门下方设置信号传送装置并外接数字式湿度-气压测量设备，以实现对装置内部湿度和气压的实时测量。
[0018]第五，实验装置中央左右两侧对称设置两个合叶窗，以便于左右两边实验操作者向实验装置内部放置高压电极及完成实验平台的电气接线和电路调整。
[0019]第六，合叶窗中央部分的材料采用石英玻璃材料，以便于观测高压电极起晕时产生的紫外光子数。
[0020]第七，可以实现对湿度和气压的精确控制。
【附图说明】
[0021 ]图1为实验装置整体结构图。
[0022]图2为绝缘支架结构图。
[0023]图3为真空表计结构图。
[0024]图4为湿度气压调节装置结构图。
[0025]图5为备用盲孔结构图。
[0026]其中，1-卧式有机玻璃圆筒、2-第一真空表计、3-底面法兰、4-底面法兰加固件、5-高压引入装置孔、6-有机玻璃支撑板、7-第二真空表计、8-有机玻璃管、9-湿度气压调节阀门、10-玻璃窗、11-第一备用盲孔、12-第二备用盲孔、13-绝缘支撑架、14-万向轮、21-真空气压计表头、22-表座、23-有机玻璃表座、91-有机玻璃抽气接管、92-不锈钢连接管、93-湿空气调节阀门、94-湿空气进气管、95-温湿度信号检测装置、96-抽气栗接口、97-干空气调节阀门、98-气压信号检测装置、99-抽气法兰、101-盲孔接头有机玻璃管、102-胶圈凹槽、103-固定孔。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，对实施例作详细说明。
[0028]如图1所示，本发明提出了一种用于研究湿度和气压对复合电压下高压电极起晕特性影响的实验装置，包括:卧式有机玻璃圆筒1，卧式有机玻璃圆筒I壁顶上装有两个真空表计，卧式有机玻璃圆筒I的两端装有底面法兰3，底面法兰3上装有底面法兰加固件4，底面法兰3中间开有高压引入装置孔5，卧式有机玻璃圆筒I壁两个侧面对称连接有机玻璃管8，有机玻璃管8开口处设置玻璃窗10，玻璃窗10中央安装石英玻璃，卧式有机玻璃圆筒I壁侧面还装有湿度气压调节阀门9;卧式有机玻璃圆筒I内装有高压电极，卧式有机玻璃圆筒I安装在绝缘支架上。
[0029]实验装置长度为1.5m，直径为lm，高度为1.5m。实验装置壁厚度为20mm。描述的是实验装置左右底面的法兰装置，法兰厚度为45mm。整个实验装置可实现的相对湿度调节范围:20%?100%，气压调节范围:0.05Mpa?0.1Mpa，即模拟海拔O?5500m高度。
[0030]如图2所示，绝缘支架包括绝缘支撑架13、万向轮14，用于对地绝缘和方便移动固定实验装置。其与实验装置之间设置并排的三块绝缘板以实现支撑架与实验装置的连接。三块支撑绝缘板下方采用矩形绝缘块设计，具有较好的承受力的作用，并且结构稳定。整个支撑绝缘架下方安置可以固定的万向轮，以便于整个实验装置的推动与安放。
[0031]如图3所示，所述真空表计包括依次相连的真空气压计表头21、表座22、有机玻璃表座23。
[0032]如图4所示，湿度气压调节阀门9包括依次相连的:有机玻璃抽气接管91、抽气法兰99、不锈钢连接管92，其中不锈钢连接管92上装有湿空气调节阀门93、湿空气进气管94、温湿度信号检测装置95、抽气栗接口 96、干空气调节阀门97、气压信号检测装置98。
[0033]抽气栗接口 96用于与抽气栗连接，通过调节抽气栗抽气来实现对气压的调节。湿空气调节阀门93和干空气调节阀门97，通过调节加湿装置和干空气装置来实现对湿度的调节。湿度气压调节阀门9下方设置信号传送装置。其与实验装置内部中央的信号传感器向连接，以获得实验装置内部湿度和气压信号，并通过与外置的数字式湿度-气压观测设备相连接来对实验装置内部的湿度和气压进行适时测量。
[0034]玻璃窗10采用合叶窗的设计，通过上下各安装一个固定块，上下固定块之间插入转轴以实现开关的功能。玻璃窗10中央安装石英玻璃，以便于观测电晕放电产生的紫外光子数。因为石英玻璃对紫外光具有良好的透光性(紫外光透光率达95%以上)，而有机玻璃对紫外光的透光性较差(只有70%左右的紫外光透光率)，因此观测实验现象只能通过石英玻璃。玻璃窗10直径750mm，方面操作人员进入实验装置内部操作和进行电气接线等。此外，实验装置上方设置两个指针式真空气压计，第一真空表计2和第二真空表计7，实验装置内部安放数字式湿度计以观测实验装置内部湿度变化。并且它们与外置的数字式湿度-气压检测设备共同测量实验装置内部气压和湿度，同时实现对湿度和气压测量的相互校准。
[0035]如图5所示，卧式有机玻璃圆筒I底部还开有备用盲孔，包括盲孔接头有机玻璃管101、胶圈凹槽102、固定孔103，用于连接导线，来测量电晕脉冲。
[0036]此实施例仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种用于研究湿度和气压对复合电压下高压电极起晕特性影响的实验装置，其特征在于，包括:卧式有机玻璃圆筒(I)，卧式有机玻璃圆筒(I)壁顶上装有两个真空表计，卧式有机玻璃圆筒(I)的两端装有底面法兰(3)，底面法兰(3)上装有底面法兰加固件(4)，底面法兰(3)中间开有高压引入装置孔(5)，卧式有机玻璃圆筒(I)壁两个侧面对称连接有机玻璃管(8)，有机玻璃管(8)开口处设置玻璃窗(10)，在玻璃窗(10)中央安装石英玻璃，有机玻璃圆筒(I)壁侧面还装有湿度气压调节阀门(9);卧式有机玻璃圆筒(I)内装有高压电极，臣卜式有机玻璃圆筒(I)安装在绝缘支架上。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述卧式有机玻璃圆筒(I)采用封闭设计，长1.5米，直径I米，实现对实验装置内部高压电极施加交直流复合电压及单一电压。3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述湿度气压调节阀门(9)包括依次相连的:有机玻璃抽气接管(91)、抽气法兰(99)、不锈钢连接管(92)，其中不锈钢连接管(92)上装有湿空气调节阀门(93)、湿空气进气管(94)、温湿度信号检测装置(95)、抽气栗接口(96)、干空气调节阀门(97)、气压信号检测装置(98)。4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述绝缘支架包括绝缘支撑架(13)、万向轮(14)，用于对地绝缘和方便移动固定实验装置。5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述真空表计包括依次相连的真空气压计表头(21)、表座(22)、有机玻璃表座(23)。6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述卧式有机玻璃圆筒(I)底部还开有备用盲孔，包括盲孔接头有机玻璃管(101)、胶圈凹槽(102)、固定孔(103)。7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述玻璃窗(10)为合叶窗以便于左右两边实验操作人员放置高压电极并完成实验平台的电气接线和电路调整，并观测电晕放电紫外光子数。8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述高压电极为换流阀用典型电极包括:极不均匀场电极和稍不均匀场电极，所述实验装置内部空间满足高压电极的电气安全净距以及有机玻璃筒左右两端高压引入装置之间的电气安全净距。9.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述实验装置工作方式包括:首先通过湿度气压调节阀门(9)实现装置内部环境的湿度和气压的精确控制，然后，通过高压引入装置不仅可对高压电极施加交直流复合电压，还可以实现交流和直流单一加压，并且提高所能施加电压的等级;最后，通过玻璃窗(10)安装的石英玻璃来观测紫外光子数。
【文档编号】G01R31/12GK105974279SQ201610293758
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】符瑜科, 齐磊, 卞星明, 徐永生, 张静岚, 朱俊谕
【申请人】华北电力大学, 南方电网科学研究院有限责任公司