[发明专利]可模拟直流GIL内部温升的绝缘子表面电荷测量平台

说明书

本发明属于高压直流固体绝缘材料表面电荷积聚测量技术领域，尤其涉及一种可模拟直流GIL内部温升的绝缘子表面电荷测量平台。其特征在于，该试验平台包括金属腔体、直流GIL缩比试验装置、电荷测量装置、油循环加热装置及直流电源；所述金属腔体为密封腔体，通过两个绝缘子分隔为三个腔室，其中左侧腔室通过法兰与外部套管相连；右侧上方的腔室内安装有直流GIL缩比试验装置和电荷测量装置；右侧下方的腔室内安装有油循环加热装置；本发明利用金属良好的导热性，通过加热、循环导热油实现直流GIL缩比试验装置中心电极温度的升高，实现了直流GIL内部温升的模拟。基于此可开展不同温度分布情况下的绝缘子表面电荷积聚特性实验研究。

技术领域

本发明属于高压直流固体绝缘材料表面电荷积聚测量技术领域，尤其涉及一种可模拟直流GIL内部温升的绝缘子表面电荷测量平台。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)具有传输容量大、损耗小、电容小、占地少、可靠性高、适用于恶劣环境的特点，在海拔落差大，地形、气象条件恶劣或者输电容量大的场合得到了广泛应用。但目前，实现商业运行的均为交流GIL，直流GIL却没能在实际工程中得到规模化应用。主要原因是在直流电压作用下，直流GIL中支撑绝缘子的表面电荷积聚严重，畸变了沿面电场分布，降低了绝缘子的耐受电压。特别是在直流高压设备电压极性反转时，所带来的的电场畸变影响尤为突出。

为抑制直流GIL绝缘子表面电荷积聚，提高直流GIL绝缘性能，首先需要掌握电荷积聚机理。20世纪80年代以来，各国学者从表面电荷分布特性入手展开了广泛的试验研究，并取得了一定的成果。目前，研究人员一致认为直流GIL绝缘子表面存在如下三种电荷积聚方式：(1)通过绝缘子内的体积电流积聚；(2)通过绝缘子表面电流积聚；(3)通过绝缘气体体积电流积聚。但这些研究存在的问题是：在实验测量中，均未考虑温度对电荷积聚的影响。实际上，直流输电系统中运行电流很大，输电通道会出现明显的发热现象。由于直流GIL绝缘子电荷积聚与绝缘材料电导特性关系密切，而材料特性又受温度影响很大，因此在恒定室温下开展直流GIL电荷积聚研究并不能获得真实的直流GIL电荷分布特性与积聚机理。

为了解决上述问题，有研究通过加热缠绕在直流GIL接地电极上的电阻丝来模拟直流GIL温升，开展了温度对直流GIL绝缘子沿面电场分布以及闪络特性影响的实验研究。但存在的问题是：实际运行中的GIL的热源位于中心导杆，温度分布是由中心导杆向接地外壳递减，而该试验平台的热源位于接地电极，其所模拟的直流GIL温度分布恰好与实际的相反，其测试结果并不能说明真实GIL在运行状态下的电荷积特性。由于在实验室研究中，受供电功率限制，无法对直流GIL中心导杆施加大电流以模拟温升，故目前尚未有实际温度分布情况下的直流GIL电荷积聚特性相关研究，从而无法为直流GIL绝缘优化设计提供正确的理论指导。因此急需发明一种可模拟直流GIL内部温升的绝缘子表面电荷测量试验平台。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可模拟直流GIL内部温升的绝缘子表面电荷测量试验平台，其特征在于，该试验平台包括金属腔体1、直流GIL缩比试验装置、电荷测量装置、油循环加热装置及直流电源18；

所述金属腔体1为密封腔体，通过两个绝缘子2分隔为三个腔室，其中左侧腔室通过法兰3与外部套管4相连；右侧上方的腔室内安装有直流GIL缩比试验装置和电荷测量装置；右侧下方的腔室内安装有油循环加热装置；三个腔室上分别安装第一阀门20、第二阀门21和第三阀门22，各腔室上分别安装气压表；

所述直流GIL缩比试验装置包括试验绝缘子5、两个屏蔽罩6和两个中心电极7；试验绝缘子5为圆柱状，其中心安装有铜嵌件，试验绝缘子5通过法兰横置于上下两个屏蔽罩6之间，两个屏蔽罩6为圆柱形状；中心电极7下部为带螺纹圆柱，中部为圆柱状，顶部为球状；两个中心电极7分别通过螺纹安装于试验绝缘子5中心铜嵌件两侧；