一种研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平台

摘要

本发明公开了一种研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平台，通过搭建与GIS真实尺寸相符的同轴圆柱结构，研究GIS中自由导电微粒的运动规律。采用内表面粘附一层透明导电膜的有机玻璃管模拟GIS接地外壳，以便于全方位观察同轴圆柱电极结构中自由微粒的运动情况。同时在实验罐体一端接盆式绝缘子，方便开展绝缘子附近自由导电微粒运动的实验研究。本发明既能够模拟GIS中的真实电场环境，又便于观察实验现象，简单易行、便于广泛推广。

说明书

技术领域

本发明属于气体绝缘缺陷防护领域，具体涉及一种研究绝缘封闭组合电器 (GIS：GasInsulatedSwitchgear)内自由导电微粒运动的实验平台。

背景技术

GIS由于具有良好的绝缘性能，被越来越广泛地用于电力系统中。GIS在生 产、运输、组装等过程中的机械碰撞、设备振动以及热伸缩摩擦会不可避免地 产生自由导电微粒污染物，这些导电微粒会显著降低设备耐受电压，甚至导致 绝缘事故。由于难以完全消除GIS中自由导电微粒的存在，因此研究自由导电 微粒的运动规律、掌握其对GIS绝缘产生威胁的原因，并在此基础上设计微粒 抑制措施，对于GIS的安全稳定运行具有重要意义。

由于同轴圆柱电极结构下自由微粒的运动不易观察，国内外以往研究往往 基于平板电极实验平台，然而在平板电极结构下自由微粒处于均匀电场的环境 中，与GIS中实际存在的稍不均匀电场不符，因此所得结论不一定有效。由此 可见，提出一种既符合实际工况又易于观察的自由导电微粒实验平台十分必要。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平 台。

其主要技术方案如下：

一种研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平台，其特征在于：所述 装置包括封闭式电源、GIS罐体、高压母线、盆式绝缘子、螺母、金属拉杆、有 机玻璃管、转接法兰、透明导电膜、末端法兰、有机玻璃观察窗；所述封闭式 电源外接一段GIS罐体，后经盆式绝缘子接于有机玻璃实验平台。

进一步的，有机玻璃管体内壁粘附一层透明导电膜，以模拟GIS接地外壳， 同时便于全方位观察同轴圆柱电极结构中自由微粒的运动情况。

更进一步的，有机玻璃管体内径尺寸采用实际GIS壳体尺寸，以模拟真实 GIS中自由微粒的运动情况。

更进一步的，采用盆式绝缘子将GIS罐体与有机玻璃实验罐体隔离，同时 方便进行绝缘子附近自由导电微粒运动的实验研究。

更进一步的，有机玻璃管体一端接于转接法兰，另一端接于末端法兰，通 过金属拉杆紧固密封。

更进一步的，在末端法兰下端安装有机玻璃观察窗，以便于观察自由导电 微粒的径向运动。

更进一步的，所述封闭式电源可为交流源或直流源，以研究不同电压下GIS 中自由导电微粒的运动情况。

可见，根据本发明所提供的研究GIS内自由导电微粒运动可视化实验平台， 可以模拟真实GIS中的电场环境，又便于观察实验现象，简单易行、便于广泛 推广。

附图说明

图1是本发明一个实施例中研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平 台结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，公开了一种研究550kVGIS内自由导电微粒运动的可视 化实验平台，所述装置包括封闭式电源、GIS罐体、高压母线、盆式绝缘子、螺 母、金属拉杆、有机玻璃管、转接法兰、透明导电膜、末端法兰、有机玻璃观 察窗；所述封闭式电源外接一段GIS罐体，后经盆式绝缘子接于有机玻璃实验 平台。

在一个实施例中，有机玻璃管体内壁粘附一层透明导电膜，以模拟GIS接 地外壳，同时便于全方位观察同轴圆柱电极结构中自由微粒的运动情况。采用 纳米银线导电膜，该导电膜透光率为91％，硬度2H，厚125μm，面电阻 50Ω/m2。

在一个实施例中，有机玻璃管体内径尺寸采用实际GIS壳体尺寸，以模拟 真实GIS中自由微粒的运动情况。为了模拟550kVGIS，选取内径520mm的 有机玻璃管。

在一个实施例中，盆式绝缘子、有机玻璃管、所述末端法兰、有机玻璃观 察窗围绕构成同轴圆柱电极结构，通过有机玻璃管和有机玻璃观察窗能够全方 位地观察该同轴圆柱电极结构中自由微粒的运动情况。采用盆式绝缘子将GIS 罐体与有机玻璃实验罐体隔离，同时方便进行绝缘子附近自由导电微粒运动的 实验研究。

在一个实施例中，盆式绝缘子呈中部凹向GIS罐体的盆状，中心具有供高 压母线穿过的孔，该孔与高压母线构成密封结构，所述盆式绝缘子将所述GIS 罐体与所述有机玻璃管隔离。

在一个实施例中，所有机玻璃管体一端接于所述转接法兰，另一端接于所 述末端法兰，所述转接法兰位于所述盆式绝缘子的边缘部，所述盆式绝缘子、 转接法兰、有机玻璃管和末端法兰通过所述金属拉杆和所属螺母紧固密封。

在一个实施例中，封闭式电源为电压可调节的交流源或直流源，以研究不 同电压下GIS中自由导电微粒的运动情况。

更进一步的，有机玻璃管体一端接于转接法兰，另一端接于末端法兰，通 过金属拉杆紧固密封。金属拉杆选用直径20mm的不锈钢管。

更进一步的，在末端法兰下端安装有机玻璃观察窗，以便于观察自由导电 微粒的径向运动。观察窗使用直径190mm、厚度25mm的有机玻璃板，以保 证可以承受罐内0.5～0.6MPa的SF6气体压力。

综上可见，本发明是根据目前自由导电微粒实验平台的弊端，提供了一种 研究GIS内自由导电微粒运动的可视化实验平台，该发明既能够模拟真实GIS 中的电场环境，又便于观察实验现象，简单易行、便于广泛推广。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述 实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普 通技术任一来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术任一应 该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它 形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本 发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。