[发明专利]一种热-电复合作用的绝缘介质故障模拟装置

说明书

一种热‑电复合作用的绝缘介质故障模拟装置，所述的装置包括密封容器、自加热电极模块、高压电极、高压穿墙套管、低压穿墙套管、进样口、取样口、放电检测装置、温度控制器、加热电源、穿板法兰、电加热棒、压力检测器、微水检测器、放电信号传感器、第一温度传感器以及第二温度传感器。工作时，可以通过温度控制器实现3类热‑电复合故障的模拟，包括过热‑放电位置不同的热‑电复合故障模拟，过热‑放电位置相同的热‑电复合故障模拟，高温‑放电复合作用的热‑电复合故障模拟。

技术领域

本发明涉及一种绝缘介质故障模拟装置。

背景技术

SF6气体因其具有优异的绝缘和灭弧性能，广泛应用于断路器、互感器、套管、SF6气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)等电气设备中。目前，我国220kV及以上电压等级的超高压电网和特高压电网，已强制要求全部采用SF6开关设备，其保有量3.3万余个间隔，居世界第一。此外，SF6气体绝缘管道母线(Gas Insulated Line，GIL)等设备还是核电、水电及跨江输电管廊等关键场所的首选输电方式。

SF6气体化学性质稳定，但在放电或过热条件下会发生解离；在没有其他杂质存在时，解离的SF6会迅速复合还原为SF6气体。但在实际使用中，SF6气体中难免会混有少量水分和氧气等杂质，离解的SF6与这些杂质组分进一步反应，生成多种毒性大且腐蚀性强的分解产物：SO2F2、SOF2、SO2、H2S等。这些分解产物存在于设备中，会进一步加速设备故障发展、危害检修人员的安全。作为电网中传输和分配电能的枢纽，SF6开关设备故障可能引发大型设备损毁、大面积停电等，造成巨大的经济和社会损失。

绝缘类故障在SF6电气设备故障中的占比最高，危害最大，该种故障最终会导致SF6气体发生分解。对分解气体的检测可以实现故障早期预警及故障类型的分析。然而目前对于故障情况与分解气体特征的映射关系还缺乏统一认识，导致SF6分解气体的故障判据尚无统一定论。目前的研究中多采用模拟装置对设备故障进行模拟，然而目前模拟装置只能模拟局部过热或局部放电等单一故障，未见热-电复合作用的模拟装置。同时目前对于局部放电的模拟未考虑电极温度的影响，而对于局部过热的模拟则未考虑电极场强的影响。

此外，c-C4F8、C4F7N、CF3I等气体绝缘介质在应用中也存在类似问题，亟需可实现热-电复合作用的模拟装置。

目前业内有针对变压器油的热-电复合作用模拟装置，如文献《穆龙，兰生，黄明亮.不同类型电热应力下变压器优质绝缘老化特性实验研究，电气技术，2018年12期》对于放电采用密封入箱体的针-板电极，而对于过热的模拟则将内含针-板电极的密封箱体整体放入温控箱进行加热和温度控制。该模拟方式存在两个问题，一是放电模拟装置的密封箱体采用的绝缘材料耐温能力有限，导致无法模拟较高的过热温度；二是模拟的故障与设备实际运行情况不符，采用温控箱模拟过热整个放电模拟装置的温度近似相等，而实际运行中设备温度分布是不均匀的存在很大温差。此外目前还未见针对气体绝缘介质的热-电复合模拟装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有模拟装置的不足，提出一种热-电复合作用的绝缘介质故障模拟装置。本发明可实现绝缘介质热-电复合作用下的绝缘介质故障模拟，使得绝缘介质故障模拟更加准确，为建立绝缘介质分解气体特征与故障状态的映射关系提供保障。

一种热-电复合作用的绝缘介质故障模拟装置，其特征在于：所述的装置包括密封容器、自加热电极模块、高压电极、高压穿墙套管、低压穿墙套管、进样口、取样口、放电检测装置、温度控制器、加热电源、穿板法兰、电加热棒、压力检测器、微水检测器、放电信号传感器、第一温度传感器以及第二温度传感器。

所述密封容器通过位于侧壁的进样口充入绝缘介质，外部的高压电源通过高压穿墙套管和低压穿墙套管分别与高压电极和自加热电极模块相连，所述高压穿墙套管位于密封容器上部，所述低压穿墙套管位于密封容器的下部，高压穿墙套管在密封容器内部与高压电极相连，低压穿墙套管在密封容器内部与自加热电极模块相连。