技术领域
[0001] 本
发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置及方法。
背景技术
[0002] 气体绝缘金属封闭
开关设备(简称：GIS设备，Gas Instulated Switchgear)是以六氟化硫(SF6)气体作为绝缘介质的全封闭组合电器设备，由于其具有开断能
力强、故障率低、维护
费用少、占地面积小等优点，因此，在电力系统的变电站中获得了广泛的应用。
[0003] 然而，在电力系统运行过程中，GIS设备内部的封闭
母线、
隔离开关、
电缆头等部件会出现绝缘老化或
接触不良的现象，这就使得GIS设备内部的通过封闭母线、隔离开关、电缆头等部件连接的导体的
温度以及导体之间的接头的温度出现异常时，从而会引起GIS设备的绝缘老化，甚至导致GIS设备壳体被击穿，进而引发电力系统运行的重大事故，造成重大经济损失。
[0004] 目前，通常通过人工观察GIS设备内部导体之间的接头的表面
颜色、或定期测量GIS设备内部回路
电阻，来对GIS设备内部导体之间的接头的热故障进行判别。但是，人工观察GIS设备内部导体之间的接头的表面颜色和定期测量GIS设备内部回路电阻都需要对该GIS设备停电，以对GIS设备进行检修，这就导致电力系统中使用该GIS设备的部分也无法运行，降低了电力系统的运行效率，不利于电力系统的经济运行。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置及方法，用于对GIS设备内部接头过热故障进行模拟，以在不停电的情况下，根据模拟结果对GIS设备内部是否发生接头过热故障进行评估，提高使用该GIS设备的电力系统的运行效率。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置，采用如下技术方案：
[0007] 该GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置包括：GIS设备本体，所述GIS设备本体包括依次相连的故障模拟段和正常模拟段，所述故障模拟段对应的故障导体在通
电流时过热，所述正常模拟段对应的正常导体通过接头与所述故障导体连接；
[0008] 所述故障导体的外表面、所述正常导体的外表面和所述GIS设备的壳体的外表面均设置有温度
传感器。
[0009] 与
现有技术相比，本发明提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置具有以下有益效果：
[0010] 在本发明提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中，GIS设备本体不仅包括故障模拟段，还包括与其相连的正常模拟段，其中故障模拟段对应的故障导体在通电流时过热，而正常模拟段对应的正常导体是通过接头与故障导体相连的，这就使得异常发热的故障导体会通过热传导将热量传给与其接触的接头，导致接头过热，从而可模拟实际使用的GIS设备内部接头过热而导致GIS设备故障的情况，而在故障导体的外表面、正常导体的外表面、以及GIS设备的壳体的外表面均设置有温度传感器，这就使得在向故障模拟段通入电流之后，就可以获得故障导体的外表面的温度值、正常导体的外表面的温度值，以及壳体外表面的温度值，从而可根据故障导体的外表面的温度值、正常导体的外表面的温度值，以及壳体外表面的温度值，结合GIS设备本体的回路电阻值，获得GIS设备本体的故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态的对比结果，使得在GIS设备的实际应用当中，工作人员能够根据该对比结果，判断GIS设备是否出现内部接头过热的故障，在不停电的情况下对GIS设备内部是否发生接头过热故障进行评估，保证了使用该GIS设备的电力系统的安全运行，提高了电力系统的运行效率，有利于电力系统的经济运行。
[0011] 本发明
实施例还提供一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法，采用如下技术方案：
[0012] 该GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法使用上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置进行试验，所述GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法包括：
[0013] 获取GIS设备本体的试验前回路电阻值；
[0014] 将大电流发生器的输出端与故障模拟段的输入端相连，将正常模拟段的输出端与大电流发生器的输入端相连，并设置所述大电流发生器的输出值；
[0015] 通过所述大电流发生器，向所述故障模拟段通入电流；
[0016] 通过设置在故障导体的外表面的温度传感器，获取和记录所述故障导体的外表面的温度值；
[0017] 通过设置在正常导体的外表面的温度传感器，获取和记录所述正常导体的外表面的温度值；
[0018] 通过设置在GIS设备本体的壳体的外表面的温度传感器，获取和记录所述GIS设备本体的壳体的外表面的温度值；
[0019] 经过预定试验时间，分别断开所述大电流发生器与所述故障模拟段和所述正常模拟段的连接；
[0020] 获取所述GIS设备本体的试验后回路电阻值；
[0021] 根据所述GIS设备本体的试验前回路电阻值、所述故障导体的外表面的温度值、所述正常导体的外表面的温度值、所述GIS设备本体的壳体的外表面的温度值、所述GIS设备的模拟段的的试验后回路电阻值，获取所述故障模拟段的运行状态和所述正常模拟段的运行状态的初步对比结果。
[0022] 与现有技术相比，本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法的有益效果与上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置的有益效果相同，故此处不再进行赘述。
附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024] 图1为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置的结构示意图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中故障导体与正常导体的连接示意图；
[0026] 图3为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中内
固定板的结构示意图；
[0027] 图4为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中故障导体和第一正常导体上设置的测温点的
位置示意图；
[0028] 图5为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中第一正常导体和第二正常导体上设置的测温点的位置示意图；
[0029] 图6为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中故障模拟段对应的和第一正常模拟段对应的非故障相导体上设置的测温点的位置示意图；
[0030] 图7为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中第一正常模拟段对应的和第二正常模拟段对应的非故障相导体上设置的测温点的位置示意图；
[0031] 图8为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中GIS设备本体的
外壳的外表面上设置的测温点的位置示意图；
[0032] 图9为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中GIS设备本体的外壳的外表面以及GIS设备本体内的内固定板上设置的测温点的位置示意图；
[0033] 图10为本发明实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法的
流程图。
[0034] 附图标记说明：
[0035] 1—故障模拟段， 2—正常模拟段，
[0036] 11—故障导体， 21—正常导体，
[0037] 3—接头， 4—盆式绝缘子，
[0038] 111—本部， 112—通流部，
[0039] 5—内固定板， 21a—第一正常导体，
[0040] 21b—第二正常导体。
具体实施方式
[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 本发明实施例提供一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置，如图1和图2所示，该GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置包括：GIS设备本体，GIS设备本体包括依次相连的故障模拟段1和正常模拟段2，故障模拟段1对应的故障导体11在通电流时过热，正常模拟段2对应的正常导体21通过接头3与故障导体11连接，并且在故障导体11的外表面、正常导体21的外表面和GIS设备的壳体的外表面均设置有温度传感器。示例性地，如图1所示，可通过盆式绝缘子4将上述故障模拟段1和正常模拟段2隔开。
[0043] 在使用上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置试验过程中，可先获得上述GIS设备的试验前回路电阻值，然后将大电流发生器的输出端与故障模拟段1的输入端相连，将正常模拟段2的输出端与大电流发生器的输入端相连之后，通过大电流发生器，向故障模拟段1通入电流，再分别通过设置在故障导体11的外表面、正常导体21的外表面和GIS设备本体的壳体的外表面的温度传感器，获取并记录故障导体11的外表面的温度值、正常导体21的外表面的温度值和GIS设备本体的壳体的外表面的温度值，在经过预定试验时间之后，即可断开大电流发生器与故障模拟段1和正常模拟段2的连接，获取GIS设备本体的试验后回路电阻值，最后根据GIS设备本体的试验前回路电阻值、故障导体11的外表面的温度值、正常导体21的外表面的温度值、GIS设备本体的壳体的外表面的温度值、GIS设备本体的试验后回路电阻值，即可获取故障模拟段1的运行状态和正常模拟段2的运行状态的初步对比结果。
[0044] 在本实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中，GIS设备本体不仅包括故障模拟段1，还包括与其相连的正常模拟段2，其中故障模拟段1对应的故障导体11在通电流时过热，而正常模拟段2对应的正常导体21是通过接头与故障导体11相连的，这就使得异常发热的故障导体11会通过热传导将热量传给与其接触的接头3，导致接头3过热，从而可模拟实际使用的GIS设备内部接头过热而导致GIS设备故障的情况，而在故障导体11的外表面、正常导体21的外表面、以及GIS设备的壳体的外表面均设置有温度传感器，这就使得在向故障模拟段1通入电流之后，就可以获得故障导体11的外表面的温度值、正常导体21的外表面的温度值，以及壳体外表面的温度值，从而可根据故障导体11的外表面的温度值、正常导体21的外表面的温度值，以及壳体外表面的温度值，结合GIS设备本体的回路电阻值，获得GIS设备本体的故障模拟段1的运行状态和正常模拟段2的运行状态的对比结果，使得在GIS设备的实际应用当中，工作人员能够根据该对比结果，判断GIS设备是否出现内部接头过热的故障，在不停电的情况下对GIS设备内部是否发生接头过热故障进行评估，保证了使用该GIS设备的电力系统的安全运行，提高了电力系统的运行效率，有利于电力系统的经济运行。
[0045] 示例性地，上述正常模拟段可包括多个正常模拟子段，其中，相邻两个正常模拟子段对应的正常导体通过接头连接，通过设置多个正常模拟子段，可以将靠近故障模拟段的正常模拟子段作为过渡模拟段，从而避免故障模拟段的局部过热对正常模拟段产生影响，进而避免对使用GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置获得的试验结果产生影响，使得使用GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置获得的试验结果更加准确。
[0046] 具体地，如图2所示，可使故障导体11的通流截面的面积小于正常导体21的通流截面的面积，从而使故障导体11的通流能力不足，造成局部过热。
[0047] 可选的，如图2所示，故障导体11可包括本部111和通流部112，本部111和通流部112的外表面均设置有温度传感器，并且由于
铁的
电阻率大于
铝的电阻率，因此可将通流部
112设置为铁质通流部，本部111设置为铝质本部，正常导体设置为铝质正常导体，从而可以进一步降低通流部112的通流能力，造成局部过热。
[0048] 此外，如图3所示，可在GIS设备本体的壳体内设有至少一个内固定板5，内固定板5的直径与GIS设备本体的壳体相匹配，内固定板5开设有供故障导体和/或正常导体穿过的通孔，内固定板安装有温度传感器，从而可利用安装在内固定板的上温度传感器获得GIS设备本体内任意一点的六氟化硫气体的温度，从而可根据GIS设备本体的壳体内的六氟化硫气体的温度值，结合故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态初步对比结果，获得故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态的优化对比结果，以使得在GIS设备的实际应用当中，工作人员能够根据该优化对比结果，更加精确的判断GIS设备是否出现内部接头过热的故障。
[0049] 示例性地，由于酚
醛树脂具有一定的机械强度、耐高温(-250～150℃)，并且
酚醛树脂的导热系数与六氟化硫气体接近，因此，本发明实施例中优选内固定板为酚醛树脂网状结构，从而使得能够减少内固定板对GIS局部过热情况下温度分布的影响，保证GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置与实际证GIS设备的一致性。
[0050] 此外，通过将固定板设置为网状结构还有利于GIS设备内的六氟化硫气体的流通，避免因内固定板造成六氟化硫气体局部过热的情况发生，从而能够进一步减少内固定板对GIS局部过热情况下温度分布的影响，进一步保证GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置与实际证GIS设备的一致性。
[0051] 示例性地，上述温度传感器可以为铂电阻温度传感器或
铜电阻温度传感器，本领域技术人员可根据实际情况选用，本发明实施例不进行限定。
[0052] 此外，上述温度传感器均与用于接收该温度传感器采集的温度
信号的温升测试仪连接，从而使得工作人员可从温升测试仪上直接读取温度值。
[0053] 需要补充的是，上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置还可包括用于测试GIS设备本体的壳体的温度的红外热成像仪，从而可根据该红外热成像仪获得的GIS设备本体的壳体的红外热像图，直观的从整体上了解GIS设备本体的壳体的温度分布值，以便于工作人员设定试验时间、宏观把握试验进度等。
[0054] 可选的，上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置还可包括用于测试
环境温度的环境温度传感器，具体地，该环境温度传感器可设置于距离GIS设备本体大于或等于2m的位置处，从而可以避免该环境温度传感器被GIS设备本体影响，获得较为准确的环境温度值，以在获得故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态初步对比结果时，供工作人员参考，排除环境温度的干扰因素。
[0055] 此外，为了便于本领域技术人员更好的理解和实施，下面本发明实施例给出一种上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中温度传感器的设置位置的具体示例：
[0056] 示例性地，该GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置中，包括故障模拟段和正常模拟段，其中，正常模拟段可包括两个正常模拟子段，故障模拟段与第一正常模拟子段通过盆式绝缘子连接，第一正常模拟子段与第二正常模拟子段也通过盆式绝缘子连接，GIS设备包括三相导体，可选任意一相导体作为故障相导体，该故障相导体上可设置16个测温点，具体地，在故障模拟段对应的故障导体11上设置有分别为A、B、C、D、E、F的6个测温点，在第一正常模拟子段对应的第一正常导体21a上设置有分别为G、H、I、J、K、L、M、N、的8个测温点，在第二正常模拟子段对应的第二正常导体21b上设置有分别为O、P的2个测温点，上述16个测温点中，每个测温点的位置如图4和图5所示，其中，在故障导体11上的A、B、C、D、E、F六个测温点的位置与在第一正常导体21a上的G、H、I、J、K、L六个测温点的位置相对于盆式绝缘子4对称；而在另外两个非故障相导体上，可分别设置8个测温点，在故障模拟段对应的导体上设置有Q、R两个测温点，在第一正常模拟子段对应的导体上设置有S、T、U、V四个测温点，在第二正常模拟子段对应的导体上设置有W、X两个测温点，每个测温点的具体位置如图6和图7所示；GIS设备本体的外壳的外表面可设置32个测温点，具体地，图4中故障相导体上的B、C、D、E、H、I、J、K中的每个测温点对应的GIS设备本体的外壳的外表面上均设置有4个测温点，这4个测温点在GIS设备本体的外壳的外表面的具体位置如图8所示，图中黑色圆点表示测温点；GIS设备本体的外壳外表面以及GIS设备本体内的内固定板上可设置128个测温点，具体地，图4和图5中故障相导体上的A、F、G、L、M、N、O、P中的每个测温点对应的GIS设备本体的外壳的外表面以及GIS设备本体内的内固定板上均设置有16个测温点，这4个测温点在的GIS设备本体的外壳外表面以及GIS设备本体内的内固定板上的具体位置如图9所示，图中黑色圆点表示测温点；设置在故障模拟段和正常模拟段之间的盆式绝缘子外表面也可设置
8个测温点；在距离试验装置2m的位置处可设置3个测定环境温度的温度传感器。
[0057] 本发明实施例提供一种GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法，使用上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置进行试验，具体地，如图10所示，该GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法包括：
[0058] 步骤S1、获取GIS设备本体的试验前回路电阻值。
[0059] 步骤S2、将大电流发生器的输出端与故障模拟段的输入端相连，将正常模拟段的输出端与大电流发生器的输入端相连，并设置大电流发生器的输出值、调节GIS设备本体的气压至额定气压。
[0060] 需要说明的是，上述步骤2中，也可将大电流发生器的输出端与正常模拟段的输入端相连，将故障模拟段的输出端与大电流发生器的输入端相连，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。
[0061] 步骤S3、通过大电流发生器，向故障模拟段通入电流。
[0062] 步骤S4、通过设置在故障导体的外表面的温度传感器，获取和记录故障导体的外表面的温度值。
[0063] 步骤S5、通过设置在正常导体的外表面的温度传感器，获取和记录正常导体的外表面的温度值。
[0064] 步骤S6、通过设置在GIS设备本体的壳体的外表面的温度传感器，获取和记录GIS设备本体的壳体的外表面的温度值。
[0065] 需要说明的是，对于上述步骤S4、步骤S5步骤S6的具体先后顺序，本发明实施例不进行限制，具体地，步骤S4、步骤S5和步骤S6可同时进行。
[0066] 步骤S7、经过预定试验时间，分别断开大电流发生器与与故障模拟段和正常模拟段的连接。
[0067] 步骤S8、获取GIS设备本体的试验后回路电阻值。
[0068] 步骤S9、根据GIS设备本体的试验前回路电阻值、故障导体的外表面的温度值、正常导体的外表面的温度值、GIS设备本体的壳体的外表面的温度值、GIS设备本体的试验后回路电阻值，获取故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态的初步对比结果。
[0069] 本实施例提供的GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法的有益效果可参照上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验装置的有益效果，此处不再进行赘述。
[0070] 示例性地，在上述步骤S3通过大电流发生器，向故障模拟段通入电流之后，上述GIS设备内部接头过热故障模拟试验方法还可包括：
[0071] 通过安装在GIS设备本体的壳体内的内固定板上的温度传感器，获取和记录GIS设备本体的壳体内的六氟化硫气体的温度值；
[0072] 根据GIS设备本体的壳体内的六氟化硫气体的温度值，以及故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态初步对比结果，获得故障模拟段的运行状态和正常模拟段的运行状态的优化对比结果。
[0073] 工作人员就能够根据上述优化对比结果，更加精确的判断GIS设备是否出现内部接头过热的故障，进一步保证了使用该GIS设备的电力系统的安全运行。
[0074] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述
权利要求的保护范围为准。
