[发明专利]一种基于金属微粒运动特性研究的实验装置及方法

说明书

本发明提供一种基于金属微粒运动特性研究的实验装置及方法，装置包括密封气室、电极模块；电极模块安装在密封气室内部，由上极板和下极板组成，上极板通过保护电阻和高压电源连接，下极板连接密封气室外壳，该外壳接地。方法包括：检查各部分设备是否完好；上极板和下极板之间放置金属微粒；将密封气室充气体至所需压强；调节两个极板的间距，接通高压电源增加电压至金属微粒运动为止；观察金属微粒是否能够弹跳到电极模块的上极板，如果不能，则调节上极板和下极板之间的间距，至金属微粒能弹跳到上极板为止；当金属微粒运动至上极板的最右边时，实验结束。本发明不受气体环境影响，可在任何气体环境下工作，避免两个方向图像采集信号同步问题。

技术领域

本发明涉及高压输电线路和绝缘技术领域，特别是涉及一种基于金属微粒运动特性研究的实验装置及方法。

背景技术

GIS/GIL设备自20世纪六七十年代开始应用并已广泛运行于世界各地，并在特高压输电及离岸大规模风电输送领域具有巨大应用前景。然而，GIS/GIL在输送、装配、运行中会产生一些金属碎屑或微粒，据可靠运行的统计表明，电气设备内部的大部分故障是由于电气设备中的金属微粒造成的，自由导电微粒的存在会导致SF₆绝缘强度下降最高超过80％。金属微粒在绝缘腔内自由运动，由此而引起的电场畸变会带来一系列的绝缘问题：一、电场强度的最大值和最小值均在固定微粒处，金属微粒附近的场强畸变容易导致微粒周围的气体发生分解；二、自由金属微粒在电场环境的作用下中可能会发生滚动或跳动，其运动出现在很大程度是随机的，增加了检测与预防的难度；三、附着金属微粒的绝缘子沿面闪络对GIS/GIL绝缘强度的劣化比气隙击穿的情况更严重。

在同轴运行的GIS/GIL中，许多位置都具有不均匀电场，例如：高压导体末端及其接头处、三相换位处、绝缘子支撑和接头附近等，这些位置处的电场不均匀，会严重影响金属微粒运动。为加快GIS/GIL的应用进程，必须优化提高GIS/GIL的绝缘性能，本发明采用平板电极来模拟这些位置的不均匀电场，设计一种研究金属微粒运动特性的实验装置，尽最大可能的降低金属微粒的危害，保证GIS/GIL的安全可靠运行。

发明内容

针对现有技术中存在的缺点，本发明提出一种基于金属微粒运动特性研究的实验装置及方法。

本发明是通过以下方式实现发明目的的：

一种基于金属微粒运动特性研究的实验装置，包括密封气室、电极模块；

电极模块安装在密封气室内部，所述电极模块由上极板和下极板组成，上极板通过保护电阻和高压电源连接，下极板连接密封气室外壳，该外壳接地。

所述密封气室的正面和侧面分别安装石英视窗，分别对准电极模块的正面和侧面；高速摄像机正对安装在密封气室侧面的石英视窗；密封气室外部放置折射棱镜，正对安装在密封气室正面的石英视窗。

所述密封气室上方安装有调距旋钮，且调距旋钮位于上极板与保护电阻的连接线路中，调节上极板在密封气室内的高度，从而调节上极板和下极板间距。

所述电极模块的上极板和下极板之间放置金属微粒，金属微粒表面涂覆具有色差的导电漆。

所述密封气室上端有连接外部的气体设备的气阀。

所述折射棱镜采用直角棱镜，将正视所成的像偏转90°，与侧视图图像一起通过高速摄像机捕获。

所述密封气室上安装有检测密封气室中气体压力的气压计。

一种采用所述的装置的基于金属微粒运动特性研究的实验方法，包括：

检查实验装置的各部分设备是否完好，尤其是密封气室的气密性；

在电极模块的上极板和下极板之间放置金属微粒；

将密封气室充气体至所需压强后，停止充气体；