[发明专利]模拟山火条件下线路相地和相间间隙放电特性的检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电特性检测装置，具体涉及一种模拟山火条件下线路相地和相间间隙放电特性的检测装置。

背景技术

架空输电线路的外绝缘是以空气作为绝缘介质，受大气条件影响，如风、雨、雷电、雪等常导致线路外绝缘失效而跳闸，这些跳闸故障一般发生在塔头或绝缘子串等位置，但线路下方发生的山火却会导致线路相地或相间发生放电而跳闸。极端高温和干旱天气条件下，森林易发大面积山火，当线路下方出现山火时，线路相地或相间间隙就会发生击穿，特别是山火经过多回线路共用的走廊时有可能引发多条线路跳闸，导致大面积停电事故。

山火是一种发生在林野间难以控制的火灾，不仅温度和火焰高度高，而且还卷入大量的灰烬和烟雾，在山坡和风力等因素的作用下，对线路外绝缘具有非常大的破坏性。因此山火是一种涉及到火焰电导率即空间电荷、烟气与灰烬和高温的多相体，其放电特性远比纯空气间隙复杂。当前输电线路防山火还停留在线路走廊植被的砍伐清理等方面，而植被清理的成本高昂且难以有效实施，如何有效管理输电线路附近的植被对确保输电线路在山火条件下安全和可靠性具有重要意义，输电线路在山火条件下的绝缘性能对输电线路设计、运行维护以及紧急条件下调度与运行同样具有重要意义。

现有技术中在山火条件下对输电线路相地或相间间隙进行击穿特性的研究，是解决输电线路在山火条件下绝缘失效的重要途径，但是当前模拟山火放电检测存在下述缺陷：

①：模拟山火的重复性差，导致检测结果的重复性和分散性大，不利于分析模拟山火的放电规律；

②：模拟山火的可控性差；

③：模拟山火的相似性差，模拟山火的结果能否应用于输电线路山火跳闸规律的分析，取决于检测条件下以及山火条件下放电的相似性；

④：模拟山火的尺度性差，若将检测条件下的模拟山火达到实际山火的规模，操作起来困难，成本高，并且存在很大的安全分析，山火的尺度特性是把小规模模拟山火的检测结果应用于实际山火的关键。

综上，提供一种能够种模拟交直流输电线路不同的相(极)地和相(极)间间隙的山火放电的检测装置显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种模拟山火条件下线路相地和相间间隙放电特性的检测装置，所述装置包括输电线模拟单元、山火模拟单元、测量单元和电源单元；

所述输电线模拟单元，用于模拟交直流输电线路的相地间隙、极地间隙、相间间隙和极间间隙；

所述测量单元，用于测量山火火焰的形态、温度、泄漏电流和放电电压。

优选的，所述输电线模拟单元包括连接与两个立柱顶端之间的钢丝绳；模拟导线通过铜线悬挂在所述钢丝绳的中段；

优选的，所述山火模拟单元包括燃料台、称重单元和送风单元；

所述称重单元包括称重平台和测量模块，用于对燃料垛的消耗速率进行监测，从而获取所述燃料垛燃烧时释放的热功率；

所述燃料台包括通过绝缘垫片设置在所述称重平台的金属网状电极，用于模拟接地电极；所述金属网状电极上设置有所述燃料垛；

所述送风单元包括设置在所述称重平台下方的送风管道；所述送风单元用于向所述燃料垛传输风力、颗粒物和碱金属盐颗粒，从而调整所述山火火焰的高度、温度、颗粒物含量和电导率；

优选的，所述测量单元包括阻容分压器、取样电阻、数据采集卡、红外测温单元、视频采集单元和PC机；

所述阻容分压器连接于模拟导线与所述数据采集卡之间，用于采集所述山火火焰的放电电压；

所述取样电阻连接于所述山火模拟单元的金属网状电极与所述数据采集卡之间，用于采集所述山火火焰的泄漏电流；

所述视频采集单元，用于采集所述山火火焰的形态；

所述PC机，依据对所述数据采集卡发送的电压信号和电流信号，对所述山火火焰的放电过程进行分析；

优选的，所述电源单元包括依次连接的真空开关、调压器和变压器；所述真空开关接入380V电源；所述变压器依次通过交直流切换开关和保护电阻与所述输电线模拟单元相连；

优选的，所述称重单元、所述数据采集卡、所述红外测温单元和所述视频采集单元通过信号同步装置与所述PC机相连。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明技术方案中，燃料垛采用等间距布置的长方形燃料条，每层长方形燃料条之间交叉布置，使得山火大小可控、山火火焰稳定性和重复性较高，有效弥补了模拟山火条件下检测数据分散性大，重复性差的不足的缺点；