[发明专利]一种局部过热性故障物理缺陷检测装置

说明书

本发明属于电高压气设备运行状况在线监测技术领域，具体涉及一种局部过热性故障物理缺陷检测装置，包括圆柱形外壳；设置在圆柱形外壳内的作为POF物理缺陷的热源的镍钼铝发热丝；选取304不锈钢作为热电极的外壳，同时选用K型热电偶作为测量POF物理缺陷模型与SF₆接触面温度的温度传感器；采用将K型热电偶掩埋固定于POF物理缺陷模型不锈钢外壳内表面；本发明可以模拟GIS设备内部触头由于接触不良导致的局部过热性故障，对于研究POF的故障特性，进行POF故障在线监测及保证电力系统安全运行具有深远的意义。

技术领域

本发明属于电高压气设备运行状况在线监测技术领域，具体涉及一种局 部过热性故障物理缺陷检测装置。

背景技术

以六氟化硫气体(SF₆)作为绝缘和灭弧介质的气体绝缘装备(气体绝缘 组合电气GIS、气体绝缘变压器GIT、气体绝缘线路GIL等)，迅速发展并广 泛应用于电力系统的高压和超/特高压领域，成为现代变电站的首选设备。但 是当SF₆气体绝缘装备内部存在如接触不良、磁饱和等缺陷或过载故障时，缺 陷部位的热稳定性将被破坏，SF₆气体绝缘装备局部过热，出现局部过热性故 障(Partial Overthermal Fault，POF)。

这些早期局部过热会不同程度地损伤绝缘材料，绝缘材料的损伤又加重局 部过热，从而进一步加快绝缘材料的劣化，以致形成恶性循环，最终可能导 致绝缘击穿或烧蚀，可能会造成大范围的停电，对电网的正常运行会造成较 大的影响。由于SF₆气体绝缘装备的全密封结构使得故障定位和检修工作的执 行非常困难；与其它常规设备相比，其事故后的平均停电检修时间更长，停 电范围更大，常涉及非故障元件。

进行实验模拟真实情况的局部过热性故障(POF)，研究POF对SF₆作为 绝缘和灭弧介质的气体绝缘装备在过热故障下的分解特性，是解决高压电气 设备过热故障的监测问题，防范POF发展的必由之路。在实验研究中模拟局 部过热性故障(POF)的实验装置，是研究绝缘介质过热故障特性的核心装置， 也是模拟实验的难点。

目前国内外对于模拟POF故障的实验系统研究还不够完善。国内外对SF₆过热分解现象研究很少，仅在上世纪80年代，国外一些学者对SF₆的热稳定 性及其分解产物等进行了初步探究，但受当时检测技术和实验装置的限制， 很多结论的准确性也有待进一步验证。一方面，作为气体绝缘装备主要绝缘 介质和散热介质的SF₆气体与传统的油纸绝缘系统相比，散热条件更为严峻， 按照E级绝缘进行设计，即平均允许温升为80K(最高允许运行温度为120℃)， 其允许的运行温度较高；另一方面，作为气体绝缘装备中主要的导体材料—— 铝的熔点为660℃，为了模拟SF₆在POF局部高温作用下的分解特性及其分 解机理，因此，所设计的模拟POF的物理缺陷模型要求能够产生POF的高温 效应(120℃～660℃)。同时，还要求不能使过热密闭气室整体温度过高，避 免引起过热密闭气室腔体内壁与SF₆气体发生反应，因此对POF物理缺陷模 型的设计要求体积较小，以此来产生POF所特有的局部高温效应。但是，如 果POF物理缺陷模型体积太小时，会导致发热丝产生的热量过于集中而使发 热丝温度过高并最终被烧断，因此，也不能任意的减小POF物理缺陷模型的 体积。此外，还要求试验所用的物理缺陷模型具有一定的耐受高温能力，外 壳材质能模拟SF₆气体绝缘装备易发POF处的材质(如GIT铁芯的硅钢材质， GIS和GIL中大量采用的铝质镀银接头等)，同时还能够实时准确测量POF 物理缺陷模型与SF₆直接接触表面的实际温度。所以，设计一套满足以上要求 的合适的POF物理缺陷模型，对于研究POF的故障特性，进行POF故障在 线监测及保证电力系统安全运行具有深远的意义。

发明内容