技术领域
[0001] 本
申请涉及输电线路安全检测技术领域，尤其涉及一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统。
背景技术
[0002] SF6气体绝缘输电设备，如GIS(Gas isolated switchgare，气体隔离
开关站)、GIL(Gas insulated power line，气体绝缘金属封闭输电线)是智能
电网的关键设备，近年来的数据统计表明，绝缘故障仍然是影响GIS/GIL可靠性的重要因素之一。高压传输线路通常设置在野外，受复杂自然环境的影响，绝缘子周围的气体或液体
电介质容易被击穿，沿绝缘子表面放电，发生沿面闪络，产生闪络
电压，给高压传输线路带来安全隐患。
[0003] 由于GIS/GIL设备由多个气室构成，气室内包含环
氧材料的盆式绝缘子与支柱绝缘子，尤其是GIL设备，其长度一般为几公里至十几公里，由上百个气室组成，当绝缘发生闪络时，故障发生点难以被
定位。而定位故障点的前提就是对GIS/GILS闪络陡波波形进行准确实测，掌握闪络过电压的波性特征。
[0004] 目前国内外对绝缘子沿面闪络波形的实测开展较少，对绝缘子闪络的测试平台大多只关注造成绝缘沿面闪络的电压值大小，未对GIS/GIL绝缘子闪络产生的电压波形进行研究。对闪络波形进行实测的试验平台仅适用短间距小尺寸
电极模型进行实测，未采用真型GIS/GIL设备，测量结果无法完全代表GIS/GIL绝缘子上发生沿面闪络的电压波形特征。因此急需
发明一种可满足对真型GIS/GIL设备的绝缘闪络过电压波形进行实测的试验平台，为实际工况下GIS/GIL绝缘件闪络故障的监测与定位奠定
基础。
发明内容
[0005] 本申请提供了一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统，以解决准确测量真型GIS/GIL设备绝缘子沿面闪络过电压波形的技术问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本申请
实施例公开了如下技术方案：
[0007] 本申请提供了一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统，包括：
[0008] 加压装置、高压
套管、试验腔体、与所述试验腔体两端相匹配的腔体盖板、高压导杆、盆式绝缘子，其中：
[0009] 所述高压导杆通过所述盆式绝缘子固定于所述试验腔体的中心；
[0010] 所述试验腔体尾端的上下表面处分别开设有第一手孔和第二手孔；
[0011] 所述第一手孔处设有闪络电压波形测量装置，所述第二手孔处设有绝缘试样固定装置；
[0012] 所述闪络电压波形测量装置包括VFTO
传感器探头、VFTO传感器高压臂电极、低压电容盒及示波器；
[0013] 所述绝缘试样固定装置包括绝缘试样、设置于所述绝缘试样上下两端的均压罩、下极板、
支撑所述下极板的金属支撑柱及用于调节所述金属支撑柱高度的升降仪；
[0014] 所述闪络电压波形测量装置与所述腔体盖板之间设有充放气孔。
[0015] 可选的，所述试验腔体的外表面设有SF6气压表。
[0016] 可选的，所述腔体盖板设为可拆卸式腔体盖板。
[0017] 可选的，所述加压装置为工频电压发生器或
冲击电压发生器。
[0018] 可选的，所述工频电压发生器包括试验
变压器、保护
电阻及耦合电容。
[0019] 可选的，所述工频电压发生器或冲击电压发生器均与接地极连接。
[0020] 可选的，所述VFTO传感器探头通过传输
电缆与所述低压电容盒连接，所述低压电容盒通过传输电缆与所述示波器连接。
[0021] 可选的，所述VFTO传感器探头的测量频带为20Hz～200MHz。
[0022] 可选的，所述高压导杆与VFTO传感器高压臂电极相连接形成高压臂电容。
[0023] 可选的，所述绝缘试样固定装置与接地极连接。
[0024] 与
现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0025] 由上述技术方案可见，本申请提供的一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统中，加压装置通过高压套管、高压导杆将电压施加于试验腔体中的绝缘试样上，绝缘试样发生闪络时高压导杆上产生的暂态过电压利用宽频带VFTO传感器探测，并通过示波器进行波形
数据采集，因此通过本申请可以准确测量真型GIS/GIL设备绝缘子沿面闪络过电压波形，以及，通过改变绝缘试样长度、加压方式及充入的SF6气压可研究绝缘距离、作用电压形式及气体压强对闪络波形时频特征的影响规律，对定位绝缘故障有重要意义。
[0026] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0028] 图1为本发明实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统的一种结构示意图；
[0029] 图2为本发明实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统的另一种结构示意图；
[0030] 图3为本发明实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统的试验腔体的内部结构示意图。
[0031] 其中：
[0032] 1-试验变压器；2-保护电阻；3-耦合电容；4-高压套管；5-高压导杆；6-盆式绝缘子；7-绝缘试样；8-均压罩；9-下极板；10-金属支撑柱；11-VFTO传感器探头；12-低压电容盒；13-示波器；14-冲击电压发生器；15-升降装置；16-充放气孔；17-腔体盖板；18-VFTO传感器高压臂电极；19-SF6气压表。
具体实施方式
[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
[0034] 对闪络波形进行实测的试验平台仅适用短间距小尺寸电极模型进行实测，未采用真型GIS/GIL设备，测量结果无法完全代表GIS/GIL绝缘子上发生沿面闪络的电压波形特征。因此急需发明一种可满足对真型GIS/GIL设备的绝缘闪络过电压波形进行实测的试验平台，为实际工况下GIS/GIL绝缘件闪络故障的监测与定位奠定基础。
[0035] 参见附图1，图1示出了本申请实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统的一种结构示意图，图2示出了本申请实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统的另一种结构示意图。下面结合附图1和附图2对本申请实施例提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统进行说明。
[0036] 本申请提供了一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统，如图1和图2所示，系统包括：
[0037] 加压装置、高压套管4、试验腔体、与所述试验腔体两端相匹配的腔体盖板17、高压导杆5、盆式绝缘子6，其中：
[0038] 所述高压导杆5通过所述盆式绝缘子6固定于所述试验腔体的中心；
[0039] 所述试验腔体尾端的上下表面处分别开设有第一手孔和第二手孔；
[0040] 所述第一手孔处设有闪络电压波形测量装置，所述第二手孔处设有绝缘试样固定装置；
[0041] 所述闪络电压波形测量装置包括VFTO传感器探头11、VFTO传感器高压臂电极18、低压电容盒12及示波器13；
[0042] 所述绝缘试样固定装置包括绝缘试样7、设置于所述绝缘试样上下两端的均压罩8、下极板9、支撑所述下极板的金属支撑柱10及用于调节所述金属支撑柱10高度的升降装置15；
[0043] 所述闪络电压波形测量装置与所述腔体盖板17之间设有充放气孔16。
[0044] 所述试验腔体的外表面设有SF6气压表19。
[0045] 所述腔体盖板17设为可拆卸式腔体盖板。
[0046] 具体地，试验腔体为真型126kV GIS试验腔体或126kV GIS试验腔体；所述试验腔体采用
铝合金制成，可耐受高达0.5MPa气压。安装有
阀门和SF6气压表19，可在金属腔体中充入0.5MPa的SF6，模拟真实GIS的
绝缘条件。
[0047] 加压装置可为工频电压发生器或冲击电压发生器14；图1示出了工频电压加压的结构示意图，图2示出了冲击电压加压的结构示意图；所述加压装置，可采用工频试验变压器，提供最高达150kV工频交流电压，亦可采用冲击电压发生器，最高可提供1800kV雷电及操作冲击电压；所述工频电压发生器包括试验变压器1、保护电阻2及耦合电容3。其中，220V交流电源经自耦调压器调压输出后接入电源
滤波器，之后输出到试验变压器1，经过保护电阻2，耦合电容3后，接入到高压套管4，或利用冲击电压发生器14接入GIS套管加压，以提供不同形式的作用电压。所述工频电压发生器或冲击电压发生器14均与接地极连接。
[0048] 如图1所示，试验变压器1经过保护电阻2和耦合电容3通过高压套管4向高压导杆5施加工频交流电压。高压导杆5通过盆式绝缘子6固定于试验腔体的中心，绝缘试样7放置在高压导杆5下方，下端通过金属电极接地。
[0049] 如图2所示，冲击电压发生器14通过高压套管4向高压导杆5施加冲击电压。其他布置方式与图1相同。
[0050] 所述闪络电压波形测量装置包括VFTO传感器探头11、VFTO传感器高压臂电极18、低压电容盒12及示波器13；所述VFTO传感器探头11通过传输电缆与所述低压电容盒12连接，所述低压电容盒12通过传输电缆与所述示波器13连接。
[0051] VFTO传感器布置于试验腔体上方的第一手孔处，传感器高压臂探头电极与第一手孔拔口高度一致，与高压导杆5共同构成电容分压结构的高压臂电容。低压电容盒12通过BNC接头与VFTO传感器后端相连，作为电容分压结构的低压臂，并通过BNC传输电缆接入示波器13通道进行测量。
[0052] 低压电容盒12通过BNC接头与VFTO传感器后端相连，作为电容分压结构的低压臂，并通过BNC传输电缆接入示波器通道进行测量，电容盒入口与出口均接有50Ω匹配电阻，示波器13为500MHz带宽，2.5GS/s
采样率的数字示波器。测量系统的VFTO测量频带为20Hz～200MHz，能够完全满足GIS/GIL绝缘子沿面闪络波形测量的频带需求。
[0053] 所述VFTO传感器探头11，采用手孔安装方式，前端高压电极通过
螺纹与传感器本体连接，可以更换不同长度的电极以适应不同的拔口高度。传感器高压臂采用锥形同轴波阻抗匹配设计，保持高压臂波阻抗为50Ω，并采用环氧
树脂浇筑保证气密性。
[0054] 所述绝缘试样固定装置与接地极连接。其中上电极为末端光滑的柱状高压导杆，下极板9为5mm厚度圆形铝板，下极板9通过可调节金属支撑柱10与
外壳相连，金属支撑柱10可靠接地。下极板9与高压导杆5间可夹持环氧绝缘试样，根据试样长度可通过升降装置15调节下极板9高度，绝缘试样7与高压导杆5和下极板9之间的连接处均安装有均压罩8，安装均压罩8的目的是为了避免绝缘试样7两端的尖端放电，保证绝缘试样7发生沿面闪络。高压导杆5通过盆式绝缘子6固定于试验腔体的中心；升降装置15可以通过调节螺纹来升降高度，当然也可以才用其他升降方式，升降装置15为常规升降装置。
[0055] 所述绝缘试样7为底面直径10mm、高度在10～50mm的圆柱
环氧树脂，试样材料与实际盆式绝缘子所用材料一致，绝缘试样7通过屏蔽罩夹放在上下电极之间。
[0056] 在图3所示的7试验腔体内部结构示意图中，绝缘试样7固定在上下两个均压罩8之间，下极板9为
接地电极，通过金属支撑柱10支撑，并可通过升降装置15调节高度。VFTO传感器探头11通过
螺栓连接在试验腔体手孔处，
接触面有
橡胶密封圈保证气密性，VFTO传感器高压臂电极18高度与拔口下端高度保持一致。充放气孔16用于对腔体内SF6气体进行充放气，以调节腔体内气体压强。腔体盖板17可以拆卸，用于更换绝缘试样，打开盖板前应先通过充放气孔16放气，将内部SF6压强降为1个
大气压。
[0057] 本发明所提供的GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统具体操作步骤如下：
[0058] 1、将腔体内部SF6压强降为1个大气压，打开腔体盖板17，将绝缘试样7安装于均压罩8之间，调节升降装置15，使高压导杆5与下极板9夹紧绝缘试样，之后拧紧腔体盖板17。
[0059] 2、在不施加电压的条件下，将
真空泵连接到充放气孔16上，对试验腔体抽真空至真空度达-50Kpa，而后往向腔室中充入一定压强(最高0.5MPa)的SF6。
[0060] 3、打开电源开关，升高试验变压器1的
输出电压直到绝缘试样7发生沿面闪络，此时闪络电压通过VFTO传感器高压臂电极18与低压电容盒12分压，闪络电压波形被示波器13记录，断开试验变压器1及电源。
[0061] 4、如需更换绝缘试样，重复步骤1～3；如需改变试验腔体内气压，只需根据SF6气压表19显示的气压值进行充放气。
[0062] 5、如需使用冲击电压进行试验，按照图2将冲击电压发生器14的输出端与高压套管4相连，通过冲击电压发生器14的控制台设置输出电压的波形及幅值，升高电压直至绝缘试样7发生沿面闪络，高压导杆5上产生的暂态过电压利用宽频带VFTO传感器探测，并通过示波器13进行波形数据采集
[0063] 由上述技术方案可见，本申请提供的一种GIS/GIL绝缘闪络波形检测系统中，加压装置通过高压套管、高压导杆将电压施加于试验腔体中的绝缘试样上，绝缘试样发生闪络时高压导杆上产生的暂态过电压利用宽频带VFTO传感器探测，并通过示波器进行波形数据采集，因此通过本申请可以准确测量真型GIS/GIL设备绝缘子沿面闪络过电压波形，以及，通过改变绝缘试样长度、加压方式及充入的SF6气压可研究绝缘距离、作用电压形式及气体压强对闪络波形时频特征的影响规律，对定位绝缘故障有重要意义。
[0064] 由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本
说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
[0065] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由
权利要求的内容指出。
[0066] 以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
