[发明专利]研究GIL中分解气体扩散特性的试验系统及其方法

说明书

本发明公开了一种研究GIL中分解气体扩散特性的试验系统及其方法，涉及GIL内SF₆气体放电分解及其产物的扩散特性模拟技术。本系统是：调压台、隔离变压器、试验变压器、保护电阻和分压器依次连接，检测阻抗串联接于分压器低压侧，局放检测仪与检测阻抗的输出端相连，分压器的输出端与放电分解气体扩散腔体相连，气相色谱仪通过软管与放电分解气体扩散腔体各分段采样检测口连接。本方法是：①缺陷设置；②真空处理；③充气；④测量局放起始电压与临界局放电荷量；⑤设置局放节点；⑥气体采集与组分分析。本发明可模拟GIL内电场分布及分解气体扩散过程，检测灵敏度高，准确性好，适用于各教学及科研机构对GIL设备绝缘诊断技术的应用研究。

技术领域

本发明涉及GIL内SF₆气体放电分解及其产物的扩散特性模拟技术，尤其涉及是一种研究GIL中分解气体扩散特性的试验系统及其方法。

背景技术

GIL（气体绝缘金属封闭技术）一般采用SF6（六氟化硫）气体作为主绝缘介质，具有电压等级高、通流容量大，安装和维护方便等优点，已在国内外水电、核电站及跨江等特殊场合中得到大量使用。GIL主要由盆式绝缘子、导体和壳体组成，在盆式绝缘子与金属电极和气体交界处为绝缘薄弱环节，当盆式绝缘子存在缺陷时，易发生局部放电导致绝缘件损坏及SF₆分解，这会严重影响GIL稳定运行。为解决这一问题，可采用气体分析法对GIL进行绝缘诊断，从而在放电发展初期找出GIL内存在的固体绝缘缺陷，并实施相应的维护措施。气体分析法主要内容是对SF₆特征分解物浓度变化进行检测分析，但由于分解气体产量较少，在尺寸较大的GIL腔体内很难迅速扩散均匀，这使腔体内各点的分解气体浓度存在差异，从而影响绝缘诊断结果。而GIL的轴向尺寸远远大于径向尺寸，因此相较于径向扩散，轴向扩散特性对于分解气体浓度变化的影响更为明显。为研究扩散效应对分解气体浓度的影响，从而提高绝缘诊断的准确性，需要一套能够模拟GIL盆式绝缘子放电缺陷和分解气体扩散特性的试验系统及其方法。

发明内容

针对研究GIL内分解气体扩散特性试验的要求，本发明提供了一种研究GIL中分解气体扩散特性的试验系统及其方法。该试验系统能够满足实际GIL的电场分布及长管道结构特点，扩展能力强，功能多样，即可用于研究GIL不同盆式绝缘子缺陷下的放电分解特性，还可用于研究不同分解气体的扩散特性。本发明可在实验室内模拟GIL内存在的盆式绝缘子缺陷及相应的局部放电，并通过局部放电波形及不同位置上的分解气体浓度变化数据，实现对不同缺陷及放电强度下的分解气体扩散特性研究，为提高GIL绝缘诊断的准确性和可靠性提供试验和理论研究基础。

一、试验系统

包括调压台、隔离变压器、试验变压器、保护电阻和分压器、检测阻抗、局放检测仪、放电分解气体扩散腔体和气相色谱仪；

其位置和连接关系是：

调压台、隔离变压器、试验变压器、保护电阻和分压器依次连接，检测阻抗串联接于分压器低压侧，局放检测仪与检测阻抗的输出端相连，分压器的输出端与放电分解气体扩散腔体相连，气相色谱仪通过软管与放电分解气体扩散腔体各分段采样检测口连接；

各功能部件外壳及接地点与底线或接地网相连。

本试验系统具有下列优点和积极效果：

①相较于现有的GIL，本试验系统采用的试验腔体体积小，减少用气量，节约试验成本，且重量轻、结构紧凑，可在实验室内进行相关试验；

②本试验系统可模拟实际GIL的长管道结构，可模拟出分解气体的扩散过程，其内部电场也与现有的GIL相近，且采用实际盆式绝缘子作为缺陷模型，所得试验结果更符合实际情况；

③本试验系统多采用标准管道及密封法兰盘连接，可拓展性好，加工要求低，可在各教学、科研机构及设备制造厂商内完成制作和搭建；