[发明专利]一种开关柜内部空气局部放电分解实验平台及其实验方法

说明书

技术领域

本发明属于开关柜技术领域，尤其涉及一种开关柜内部空气局部放电分解实验平台及其实验方法。

背景技术

作为电力系统（发电厂、变电站）中的重要设备，高压开关柜承担着开断和关合电力线路的重要任务，实现输送及倒换电力负荷、以及将故障设备或故障线路退出电力系统的功能，确保电力系统安全可靠运行。而开关柜在制造、配送、安装、运行和检修等过程中，不可避免的会造成开关柜内出现各种绝缘缺陷，例如在制造时容易使导体留下金属毛刺、在运送过程中容易导致零件的松动或接触性能变差、导体与支撑绝缘子剥离形成的气隙以及检修后残留在腔体内的金属微粒等。这些绝缘缺陷在开关柜的运行过程中容易引起电场畸变，从而发生局部放电（PD）。若不及早发现开关柜内部的 PD而任其发展至严重程度，最终将导致开关柜内绝缘破坏而引发安全事故，给发电企业带来巨大的经济损失和负面的社会影响。

目前国内外根据局部放电产生过程中的物理现象而衍生出来的常用于PD 信号检测方法主要有脉冲电流法、特高频法、暂态地电压法、超声波检测法、光学检测法、气体组分分析法等。其中，气体组分分析法由于其检测的是气体，不存在电磁干扰问题，与其他方法相比有较大的优势。但目前，国内外就PD特征气体将气体组分分析法用于开关柜PD检测鲜有研究。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种模拟并检测开关柜内部空气局部放电的装置。以研究空气PD分解组分及固体绝缘介质劣化分解产生的气体，了解空气在典型绝缘缺陷故障作用下的放电分解特性。

本发明的目的之二是为分析开关柜内部绝缘状况，提供一种开关柜内部PD实验方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：一种开关柜内部空气局部放电分解实验平台，包括模拟空气放电故障实验研究平台，模拟缺陷故障典型缺陷物理模型，空气湿度调节装置和空气放电分解产物检测系统；模拟缺陷故障典型缺陷物理模型置于模拟空气放电故障实验研究平台之中；空气湿度调节装置与模拟空气放电故障实验研究平台相连接，空气放电分解产物检测系统与空气湿度调节装置连接。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，模拟空气放电故障实验研究平台包括调压器、无晕试验交流变压器、第一保护电阻、第二保护电阻、分压器、放电分解气室、检测阻抗、耦合电容及数字示波器；调压器连接无晕试验交流变压器，无晕试验交流变压器连接第一保护电阻后并联分压器，分压器与第二保护电阻连接后再连接放电分解气室，耦合电容与检测阻抗连接后再接入放电分解气室，耦合电容与检测阻抗之间接入数字示波器。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，放电分解气室包括缸体，上、下固定板、缸体盖板和导电部件；缸体的上部和下部分别与上、下固定板紧密连接，缸体盖板活动连接于上固定板之上，缸体盖板和下固定板上均装有导电部件；下固定板上分别设置有进气口和排气口。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，导电部件包括绝缘套管、均压帽、高压导电杆和低压导电杆；高压导电杆和低压导电杆均通过绝缘套管，分别安装于缸体盖板和下固定板上，高压导电杆处在缸体外部的一端与均压帽和保护电阻连接，处在缸体内部的一端与模拟缺陷故障典型缺陷物理模型连接；低压导电杆处在缸体内部的一端与模拟缺陷故障典型缺陷物理模型连接，处在缸体外部的一端连接接地线。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，缸体为圆柱形，采用有机玻璃；上、下固定板和缸体盖板均选用不锈钢；缸体与上、下固定板通过螺纹加密封胶相结合的方式紧密连接；缸体盖板与上固定板通过螺钉连接；高压导电杆和低压导电杆均选用10mm的铜质导电杆；绝缘套管选用聚四氟乙烯。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，模拟缺陷故障典型缺陷物理模型包括固体金属突出物缺陷模型、绝缘子气隙缺陷模型、绝缘子表面金属污秽模型和自由金属微粒缺陷模型。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，固体金属突出物缺陷模型包括针电极和板电极；针电极与高压导电杆连接，针电极选用黄铜材质，尖端曲率半径约为0.3mm，锥尖角 30°；板电极与低压导电杆连接，板电极选用半径60mm、厚度10mm的不锈钢Bruce电极，其表面抛光；针-板电极间距为10mm。

在上述的开关柜内部空气局部放电分解实验平台中，绝缘子气隙缺陷模型包括上、下电极板和绝缘子，绝缘子与上电极板留有1mm 的间隙，与下电极板采用环氧树脂胶紧密粘贴；且上、下电极板采用半径60mm、厚度10mm的不锈钢Bruce电极；绝缘子采用直径为45mm，高为25cm 的圆柱形环氧树脂。