[发明专利]一种测试GIS盆式绝缘子断裂失效的试验装置

说明书

本发明涉及GIS技术领域，且公开了一种测试GIS盆式绝缘子断裂失效的试验装置，包括盆式绝缘子主体，盆式绝缘子主体的径向面上开设有通孔。该测试GIS盆式绝缘子断裂失效的试验装置，通过充气装置将SF气体导入第一空腔和第二空腔并模拟盆式绝缘子主体在实际工况中的内部气体环境，同时通过密封圈对盆式绝缘子主体与底座和压盖之间的间隙进行填充，避免SF气体从盆式绝缘子主体与底座和压盖之间的缝隙中泄漏而影响该模拟工作环境的单一变量原则，再通过调节加压装置带动压盖对盆式绝缘子主体的轴向施加作用力，进而模拟实际工况中盆式绝缘子主体顶部的GIS罐体重力对盆式绝缘子的压力影响，达到简单方便单一控制变量模拟盆式绝缘子主体失效开裂机制的效果。

技术领域

本发明涉及GIS技术领域，具体为一种测试GIS盆式绝缘子断裂失效的试验装置。

背景技术

GIS是Gas Insulated Switcher的英文缩写，又叫做气体绝缘全封闭组合电器。气体绝缘全封闭组合电器的母线结构主要由盆式绝缘子，金属导体和母线导体所构成。自20世纪60年代其实用化以来，GIS设备的出现就给高压电器的发展带来了质的飞跃，也给配电装置的发展带来了一次重大的革命。GIS设备具有运行稳定，结构紧凑以及适应性较强等特点，近些年来被广泛应用于供电系统，是我国“西电东送、北电南供”能源格局以及未来电网构建的重要一环。

据统计，电压的等级范围越高，对应的绝缘系统就越容易发生故障，所造成的GDP损失也会越大。此外，经过较长运行时间的高压电器会面临老化问题，故障发生比例也会变高。同时，GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，有着检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间长，停电范围大等不足之处，这给供电系统的正常运行造成了巨大的压力。

作为绝缘设备，GIS设备需要与各种不同电位的导体相接触，也不可避免的要应对突发的闪络或者放电等现象，绝缘故障是其发生故障的最常见的原因。此外，作为庞大的电力系统的一部分，GIS设备也需要承受复杂的应力载荷，当安装过程中某一载荷施加过大，设备材料老化或者环境突变都会导致GIS设备产生应力集中，当其中一种因素影响过大，或者几种因素共同作用，就会导致部分力学性能较差的设备处于失效风险中，给高压电系统的运行造成隐患。

其中，绝缘气体泄漏是一种常见的GIS设备失效方式，GIS设备中所使用的绝缘气体主要是SF6气体。当相关设备出现故障导致SF6泄露后，会大大降低GIS设备的灭弧性能和绝缘强度，影响到高压设备的正常运行；同时，泄露的SF6气体也会威胁相关工作人员的生命健康。据相关记载，GIS设备的泄漏主要发生在的脆性复合材料设备盆式绝缘子之中，近些年来，盆式绝缘子的各种故障原因分析以及性能提升方案已成为各个领域科研人员的研究热点。

盆式绝缘子是高压组合电器(GIS)中的重要组成部分，其在GIS设备中起着支持高压导体，支撑管式母线，隔离不同气室以及绝缘地面和电器等功能。但电网工作环境复杂，设备工作年限长，往往存在许多不确定的因素，在各种不确定因素的叠加下，盆式绝缘子也成为GIS系统中的薄弱区，成为GIS设备发生故障的一个主要原因。据统计，在某地变电站系统2020年的隐患排查中，共发现15个盆式绝缘子产生了19处裂纹。盆式绝缘子产生裂纹后，极大地增加了其内部的SF6气体的泄露风险，严重威胁了GIS设备的正常运行。

业界对于盆式绝缘子开裂原因的分析，多采用有限元分析方法。使用有限元分析时，往往简化了盆式绝缘子的外部环境条件，因此其研究结论的可靠性还有待进一步验证。基于目前的研究现状，我们拟搭建一套测试GIS盆式绝缘子断裂失效的试验装置，该装置对盆式绝缘子所受主要的工作环境进行模拟，从实验探究的角度去研究分析盆式绝缘子失效开裂的机制。

发明内容

(一)解决的技术问题