申请/专利权人：国网青海省电力公司电力科学研究院;西安交通大学;国网青海省电力公司;国家电网有限公司;青海电研科技有限责任公司

申请日：2018-07-25

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108710072B

主分类号：G01R31/12

分类号：G01R31/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.11.20#实质审查的生效;2018.10.26#公开

摘要：本发明的电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述系统包括冲击电压发生器、高压导线、套管、GIS外壳、高压电阻、高压电感、对地电容、内置于GIS腔体里面的分压器、试验电极及匹配电阻，利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，在被试气体组合电器内部采用集中参数模拟实际设备的分布参数。所述试验系统可用于研究气体组合电器实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性。本发明利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，可用以研究冲击电压在气体组合电器中不同位置时实际波形下的SF6气体击穿特性。本发明利用集中参数代替分布参数，则可用较小的试验腔体模拟实际的大尺度设备。

主权项：1.一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述系统包括冲击电压发生器（1）、高压导线（2）、套管（3）、GIS外壳（4）、高压电阻（5）、高压电感（6）、对地电容（7）、内置于GIS腔体里面的分压器（8）、试验电极（9）及匹配电阻（10），利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，在被试气体组合电器内部采用集中参数模拟实际设备的分布参数；在高压导杆上串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度，在导杆的尾部串联有匹配电阻，匹配电阻的值与试验腔体波阻抗的值相等，用以避免波的折反射；所述高压电阻、高压电感及对地电容集中参数可调，用以模拟不同长度和不同电压等级的设备。

全文数据：电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统技术领域[0001]本发明涉及电气设备试验领域，特别是涉及一种气体组合电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统。背景技术[0002]气体组合电器GasInsulatedSwitchgear，GIS是电网中的关键设备，其具有维护量小、运行可靠性高的特点。GIS设备在正行运行过程中除了经受工频电压外，还会遭受雷电冲击和操作冲击电压。雷电冲击电压是由于自然界雷雨天气所导致，而断路器动作等则会产生操作冲击电压。雷电冲击和操作冲击的特点是波形迅速上升，然后逐渐下降，其具有电压幅值高，作用时间短的特点。由于冲击电压对设备的危害较大，因此目前对于GIS设备进f现场冲击耐压试验己经是一个常规试验项目，并取得了较好的效果。但目前对GIS设备进行冲击耐压试验时均是按照标准所依据的参数进行波形的确定，雷电冲击是1.250us，操作冲击是2502500us，但实际上由于GIS设备体积较大，其母线长度有时可长达700米，此时GIS腔体内的导杆电阻、电感及对地电容的影响导致冲击电压在沿GIS设备传播时会发生畸变，致使设备绝缘承受的是受到畸变后的波形。但无论是设计还是制造GIS设备时，其绝缘水平均是按照标准波形进行，这就导致了GIS绝缘所采用的的SF6气体实际承受的波形和标准中所给出的波形具有较大差异，因此掌握GIS设备中实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，对于GIS绝缘设计、故障分析及掌握GIS绝缘的基本绝缘特性具有重要意义。发明内容[0003]本发明为了解决上述现有技术的不足，针对GIS设备绝缘所用的SF6气体在实际冲击电压作用下的击穿特性研究，提供了一种气体组合电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统。[0004]本发明采用以下的技术方案：本发明的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述系统包括冲击电压发生器、高压导线、套管、GIS外壳、高压电阻、高压电感、对地电容、内置于GIS腔体里面的分压器、试验电极及匹配电阻，利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，在被试气体组合电器内部采用集中参数模拟实际设备的分布参数。[0005]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述高压电阻、高压电感及对地电容等集中参数可调，用以模拟不同长度和不同电压等级的设备。[0006]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，将所述分压器放置在被试腔体内部，用以测量实际施加在电极上的冲击电压。[0007]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，采用冲击电压发生器作为设备的激励电压，该发生器可产生雷电冲击电压和操作冲击电压，冲击电压通过高压套管引入试验腔体中的高压导杆上，试验腔体采用与实际GIS设备材料一致的招制金属外壳，模拟实际GIS设备结构，试验腔体接地，试验腔体内充SF6气体，气体气压可任意调节。[MOS]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，在高压导杆上串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度，在导杆的尾部串联有匹配电阻，匹配电阻的值与试验腔体波阻抗的值相等，用以避免波的折反射。[0009]本发明的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统的用途，其特征在于，所述电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统可用于研究气体组合电器实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，本发明利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，可用以研宄冲击电压在气体组合电器中不同位置时实际波形下的SF6气体击穿特性。[0010]本发明的优点和效果是：本发明的电器冲击电压传播特性紧凑型试验系统，所述电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统可用于研究气体组合电器实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，本发明利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，可用以研究冲击电压在气体组合电器中不同位置时实际波形下的SF6气体击穿特性。[0011]掌握GIS设备中实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，对于GIs绝缘设计、故障分析及掌握GIS绝缘的基本绝缘特性具有重要意义。'[0012]本发明利用集中参数代替分布参数，则可用较小的试验腔体模拟实际的大尺度设备。[0013]在高压导杆上串联二个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度。[0014]将试验电极的高压部分与高压导杆相连，试验电极承受此处的冲击电压。利用内置在腔体内的电容分压器获得作用在试验电极上的实际冲击电压波形。[0015]咼压导杆尾部串联匹配电阻与外壳相连。匹配电阻的阻值与高压导杆波阻抗值一致，避免波的折反射引起的波形畸变。[00^16]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述高压电阻、高压电感及对地电容等集中参数可调，用以模拟不同长度和不同电压等级的设备。[0017]实际试验中，根据试验的需要，可以灵活调整各参赛，例如取:冲击电压发生器参数可根据需要进行选取，集中参数的各个参数值、试验电极的间距及形状等均可根据需要进行选取。附图说明[0018]图1为本发明的应用示意图。具体实施方式[0019]以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：实施例1本发明的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述系统包括冲击电压发生器1、高压导线2、套管3、GIS外壳4、高压幢5、高压电感6、对地电容7、内置于GIS腔体里面的分压器8、试验电极g及匹配电阻1〇，利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，在被试气体组合电器内部采用集中参数模拟实际设备的分布参数。[0020]所述$—种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述尚压电阻、闻压电感及对地电容等集中参数可调，用以模拟不同长度和不同电压等级的设备。[0021]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，将所述分压器放置在被试腔体内部，用以测量实际施加在电极上的冲击电压。[0022]所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，采用冲击电压发生器作为设备的激励电压，该发生器可产生雷电冲击电压和操作冲击电压，冲击电压通过尚压套管引入试验腔体中的高压导杆上，试验腔体采用与实际GIS设备材料一致的错制金属外冗，t旲拟实际GIS设备结构，试验腔体接地，试验腔体内充SF6气体，气体气压可任意调节。jO〇23]所述的一种f器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，在尚压导杆上串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度，在导杆的尾部串联有匹配电阻，匹配电阻的值与试验腔体波阻抗的值相等，用以避免波的折反射。[0024]、本发明的电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统的用途，其特征在于，所述电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统可用于研宄气体组合电器实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，本发明利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，可用以研究冲击电压在气体组合电器中不同位置时实际波形下的SF6气体击穿特性。[0025]本发明采用冲击电压发生器作为设备的激励电压，该发生器可产生雷电冲击电压和操作冲击电压。[0026]冲击电压通过高压套管引入试验腔体中的高压导杆上，试验腔体采用与实际GIS设备材料一致的铝制金属外壳，模拟实际GIs设备结构，试验腔体接地。试验腔体内充SF6气体，气体气压可任意调节。[00^7]实际GIS采用同轴结构，其电阻和电感主要是高压导杆电阻和电感，电容则是高压寸官对地电谷，当GIS设备电压等级比较小，规模也较小时这些参数对波形影响不大，但对于局电压等级设备，其规模较大，这些参数会对波形产生影响，导致波形畸变，如果采用与实际设备结构一致的试验腔体，则会使试验腔体过于庞大，因此本发明利用集中参数代替分布参数，则可用较小的试验腔体模拟实际的大尺度设备。[0028]在高压导杆上串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度。[0029]将试验电极的高压部分与高压导杆相连，试验电极承受此处的冲击电压。利用内置在腔体内的电容分压器获得作用在试验电极上的实际冲击电压波形。[0030]高压导杆尾部串联匹配电阻与外壳相连。匹配电阻的阻值与高压导杆波阻抗值一致，避免波的折反射引起的波形畸变。[0031]图1为本发明的应用示意图，其中：冲击电压发生器1可产生雷电冲击和操作冲击，将冲击电压通过高压套管引入GIS试验腔体的高压导杆上。试验腔体充满气体可调的SF6气体。高压导杆串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容模拟实际腔体内部的分布参数。将试验电极的高压部分与高压导杆相连，试验电极承受此处高压导杆的冲击电压。实际使用中可根据需要调节高压电阻，电感及对地电容的具体数值来模拟不同长度的GIS设备。在导杆的尾部串联有匹配电阻，匹配电阻的值与试验腔体波阻抗的值相等，用以避免波的折反射。[0032]实际试验中，根据试验的需要，可以灵活调整各参赛，例如取:冲击电压发生器参数可根据需要进行选取，集中参数的各个参数值、试验电极的间距及形状等均可根据需要进行选取。[0033]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述系统包括冲击电压发生器（1、高压导线2、套管3、GIS外壳4、高压电阻5、高压电感6、对地电容⑺、内置于GIS腔体里面的分压器⑻、试验电极⑼及匹配电阻（10，利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，在被试气体组合电器内部采用集中参数模拟实际设备的分布参数。2.根据权利要求1所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，所述高压电阻、高压电感及对地电容等集中参数可调，用以模拟不同长度和不同电压等级的设备。3.根据权利要求1所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，将所述分压器放置在被试腔体内部，用以测量实际施加在电极上的冲击电压。4.根据权利要求1所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，采用冲击电压发生器作为设备的激励电压，该发生器可产生雷电冲击电压和操作冲击电压，冲击电压通过高压套管引入试验腔体中的高压导杆上，试验腔体采用与实际GIS设备材料一致的铝制金属外壳，模拟实际GIS设备结构，试验腔体接地，试验腔体内充SFe气体，气体气压可任意调节。5_根据权利要求4所述的一种电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统，其特征在于，在高压导杆上串联一个高压电阻和一个高压电感，对地并联一个高压电容，用以模拟一段长度的实际GIS设备高压导杆的电阻和电感及对地电容，其具体数值可根据实际设备的结构计算得到，不同的数值代表了不同的导杆长度，在导杆的尾部串联有匹配电阻，匹配电阻的值与试验腔体波阻抗的值相等，用以避免波的折反射。6.—_种电器实际冲击电压波形下SFe气体击穿特性试验系统的用途，其特征在于，所述电器实际冲击电压波形下SF6气体击穿特性试验系统可用于研宄气体组合电器实际冲击电压波形作用下SF6气体的击穿特性，本发明利用集中参数模拟气体组合电器的分布参数，可用以研究冲击电压在气体组合电器中不同位置时实际波形下的SF6气体击穿特性。

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