[发明专利]微粒诱发GIS绝缘子放电与沿面闪络观测装置及其方法

说明书

本发明涉及一种微粒诱发GIS绝缘子放电与沿面闪络观测装置及其方法,其技术特点是：该装置包括金属腔体、支柱绝缘子闪络平台、光学检测装置、加热装置、高速摄像装置和高压电源装置；支柱绝缘子闪络平台安装在金属腔体内，加热装置安装在金属腔体上用于加热金属腔体，高压电源装置与金属腔体内的支柱绝缘子闪络平台相连接并为其施加高压，金属腔体上设有放电与沿面闪络观测窗口，光学检测装置、高速摄像装置安装放电与沿面闪络观测窗口的外侧，分别用于检测光信号和闪络拍摄。本发明设计合理，为研究电热耦合作用下微粒诱发GIS支柱绝缘子放电与闪络特性提供了有效的试验平台，具有测量准确、操作简单、易于安装等特点。

技术领域

本发明属于电气绝缘技术领域，尤其是一种微粒诱发GIS绝缘子放电与沿面闪络观测装置及其方法。

背景技术

GIS（gas insulated switchgear，气体绝缘开关设备）系统具有占地空间小、运行可靠性高、检修周期长、运输安装方便等优点，在国内外得到日益广泛的应用。GIS运行经验表明，气-固界面的绝缘特性成为系统整体绝缘的最薄弱环节和最关键因素，盆式绝缘子和支撑绝缘子等部件受潮、脏污和裂纹引起的内部或沿面闪络放电的GIS安全稳定运行的重大挑战。

在GIS系统中，支柱绝缘子被广泛应用。支柱绝缘子的结构与盆式绝缘子不同，电场分布也不同，因此其放电与闪络特性存在较大差异。在实际运行过程中，GIS导体载流发热，会在管道内部形成温度梯度场，温度梯度导致电场畸变。温度还会影响绝缘子的电学参数，进一步改变绝缘子的绝缘性能。在电场和温度场的相互作用下，绝缘子容易发生放电从而发展为沿面闪络。

研究人员可以通过SF6气体环境下的GIS装置来研究绝缘子的绝缘特性。目前针对盆式绝缘子的研究较多，例如，林莘等人发明了电热复合场下绝缘子沿面闪络特性与实验装置，用来观测盆式绝缘子的沿面闪络；黎卫国等人发明了三支柱绝缘子故障模拟实验平台及模拟方法，用来模拟三支柱绝缘子的绝缘故障和发热故障。但是，目前对微粒诱发的支柱绝缘子放电观测装置较少，对微粒引发的支柱绝缘子闪络观测较为简单，没有对闪络前的放电现象进行全面准确的观测，难以支撑微粒引发支柱绝缘子放电与沿面闪络的机理分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微粒诱发GIS绝缘子放电与沿面闪络观测装置及其方法，其综合考虑电场和温度场的共同作用，并采用光学方法对GIS支柱绝缘子放电现象进行全面准确观测。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种微粒诱发GIS绝缘子放电与沿面闪络观测装置，包括金属腔体、支柱绝缘子闪络平台、光学检测装置、加热装置、高速摄像装置和高压电源装置；所述支柱绝缘子闪络平台安装在金属腔体内，所述加热装置安装在金属腔体上用于加热金属腔体，所述高压电源装置与金属腔体内的支柱绝缘子闪络平台相连接并为其施加高压，所述金属腔体上设有放电与沿面闪络观测窗口，所述光学检测装置、高速摄像装置安装在放电与沿面闪络观测窗口的外侧，分别用于检测光信号和闪络拍摄。

进一步地，所述金属腔体内安装有两个盆式绝缘子、高压导杆和支柱绝缘子闪络平台，两个盆式绝缘子将金属腔体分为三个腔室，高压导杆一端与高压电源装置相连接，该高压导杆另一端穿过第二腔室与安装在第三腔室的支柱绝缘子闪络平台相连接；所述支柱绝缘子闪络平台通过支撑装置固定安装在金属腔体内壁上；在第三腔室远离第二腔室的一端安装放电与沿面闪络观测窗口。

进一步地，所述支柱绝缘子闪络平台包括金属外壳、支柱绝缘子和中空金属导杆；所述中空金属导杆安装在金属外壳内，所述支柱绝缘子一侧与金属外壳相连接，该支柱绝缘子另一侧与中空金属导杆外侧面相连接，在支柱绝缘子表面黏附有金属微粒。

进一步地，所述支柱绝缘子的中心和放电与沿面闪络观测窗口的中心在同一水平线上。

进一步地，所述支柱绝缘子表面黏附的金属微粒为铝质微粒。