專利名稱：氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種氣體絕緣組合電器(gasinsulated substation, GIS)中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
封閉式氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear, GIS)因其具有占地面積小、良好的絕緣性能而在電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于其全封閉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)事故，造成的后果比分離敞開式設(shè)備嚴(yán)重得多，其故障修復(fù)尤為復(fù)雜。局部放電通常被認(rèn)為是絕緣事故的前兆，局部放電的出現(xiàn)往往說明GIS存在安裝、制造、甚至設(shè)計(jì)方面的缺陷。GIS內(nèi)部局部放電持續(xù)發(fā)展容易引發(fā)絕緣擊穿故障，因而出現(xiàn)停電事故，給國民經(jīng)濟(jì)造成損失，所以對(duì)GIS的局部放電進(jìn)行帶電就顯得尤為重要。因此局部放電檢測(cè)對(duì)于GIS絕緣事故的及早發(fā)現(xiàn)及處理具有重要意義。目前局部放電特高頻檢測(cè)方法在GIS局部放電帶電檢測(cè)中得到了大規(guī)模應(yīng)用，其對(duì)保證設(shè)備安全，發(fā)現(xiàn)缺陷起到了關(guān)鍵作用。局部放電特高頻電磁波信號(hào)在GIS中傳播時(shí)，經(jīng)過盆式絕緣子時(shí)會(huì)產(chǎn)生衰減，掌握特高頻電磁波信號(hào)在GIS中的衰減特性，是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和分析的重要基礎(chǔ)。由于特高頻電磁波信號(hào)傳播時(shí)存在模式轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象，之前對(duì)其傳播特性的研究主要是采用仿真的方法，通過構(gòu)建GIS不同結(jié)構(gòu)的模型，采用有限時(shí)域差分法進(jìn)行計(jì)算，從而得到其傳播特性。但實(shí)際上GIS中的盆式絕緣子不同的廠家使用的材料各異，同一電壓等級(jí)的尺寸也不盡相同，仿真計(jì)算不能完全囊括所有的類型，因此在實(shí)驗(yàn)室中通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行GIS局部放電電磁波信號(hào)傳播特性的測(cè)試，掌握盆式絕緣子對(duì)電磁波傳播特性的影響，是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，可通過更換盆式絕緣子在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電磁波傳播特性的試驗(yàn)。一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置，包括特高頻信號(hào)發(fā)生器、GIS試驗(yàn)腔體、置于GIS試驗(yàn)腔體內(nèi)部的發(fā)射天線、接收天線，發(fā)射天線與接收天線之間設(shè)置可拆卸的盆式絕緣子，GIS的兩端使用聚氨酯吸波海綿密封，特高頻信號(hào)發(fā)生器與發(fā)射天線連接，接收天線與示波器連接，GIS試驗(yàn)腔體內(nèi)設(shè)還設(shè)有通過盆式絕緣子進(jìn)行固定的導(dǎo)桿。如上所述的試驗(yàn)裝置，GIS試驗(yàn)腔體由兩段腔體組成，兩段腔體通過中間的盆式絕緣子連接成一段腔體。如上所述的試驗(yàn)裝置，兩段腔體之間通過盆式絕緣子，利用法蘭和固定螺栓及固定螺母進(jìn)行連接，盆式絕緣子和法蘭之間通過密封圈進(jìn)行密封。如上所述的試驗(yàn)裝置，每段腔體的外端部采用金屬蓋板進(jìn)行密封，金屬蓋板內(nèi)部粘貼所述聚氨酯吸波海綿。如上所述的試驗(yàn)裝置，每段腔體分別設(shè)有閥門和壓力表，SF6氣體通過閥門充入每段腔體，氣體壓力通過壓力表進(jìn)行測(cè)量。如上所述的試驗(yàn)裝置，特高頻信號(hào)發(fā)生器采用皮秒脈沖發(fā)生器。如上所述的試驗(yàn)裝置，發(fā)射天線和接收天線均采用小型化雙螺旋阿基米德天線。一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)方法，其采用上述的試驗(yàn)裝置，包括如下步驟步驟一將兩段腔體中間的盆式絕緣子采用中空的金屬圓筒代替，保持腔體長度不變但電磁波不通過盆式絕緣子傳播，此時(shí)利用發(fā)射天線和特高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)射出特高頻電磁波信號(hào)，通過接收天線和示波器進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得電磁波信號(hào)沒有經(jīng)過盆式絕緣子的信號(hào)；步驟二 將盆式絕緣子裝上，重復(fù)以上過程，通過接收天線和示波器進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得經(jīng)過了盆式絕緣子的電磁波信號(hào)；步驟三將步驟一和步驟二中獲得的電磁波信號(hào)在時(shí)域和頻域上進(jìn)行比較，時(shí)域信號(hào)主要比較信號(hào)的最大幅值、平均幅值及信號(hào)能量三個(gè)特征參數(shù)，頻域信號(hào)主要比較信號(hào)的頻率分布特征，通過時(shí)域?qū)Ρ群皖l域?qū)Ρ全@得絕緣子對(duì)電磁波信號(hào)傳播特性的影響，進(jìn)而獲得電磁波信號(hào)在GIS中的傳播特性。本發(fā)明可通過內(nèi)置在GIS試驗(yàn)腔體內(nèi)部、位于盆式絕緣子一側(cè)的發(fā)射天線將特高頻電磁波信號(hào)注入GIS試驗(yàn)腔體中，通過內(nèi)置在盆式絕緣子另一側(cè)的接收天線接收特高頻信號(hào)，這樣可通過接收天線獲得經(jīng)過盆式絕緣子之后的電磁波信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)氣體絕緣組合電器中局部放電特高頻電磁波信號(hào)的傳播特性進(jìn)行測(cè)試，掌握局部放電特高頻電磁波信號(hào)在氣體絕緣組合電器中傳播時(shí)的衰減特征，為現(xiàn)場(chǎng)使用特高頻方法進(jìn)行氣體絕緣組合電器局部放電的準(zhǔn)確檢測(cè)奠定實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置其中一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明試驗(yàn)方法的流程圖。圖中1_特高頻信號(hào)發(fā)生器，2-發(fā)射天線，3-GIS試驗(yàn)腔體，4-聚氨酯吸波海綿，
5-導(dǎo)桿，6-固定螺栓，7-固定螺母，8-法蘭，9-盆式絕緣子，10-密封圈，11-示波器，12-接收天線，13-端部蓋板，14-氣壓表，15-閥門。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明氣體絕緣組合電器(GIS)中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置的其中一個(gè)實(shí)施例，包括特高頻信號(hào)發(fā)生器1、GIS試驗(yàn)腔體3、置于GIS試驗(yàn)腔體3內(nèi)部的發(fā)射天線2、接收天線12，發(fā)射天線2與接收天線12之間設(shè)置可拆卸的盆式絕緣子9，GIS試驗(yàn)腔體3的兩端使用聚氨酯吸波海綿4密封。特高頻信號(hào)發(fā)生器I與發(fā)射天線2連接，接收天線12與示波器11連接。GIS試驗(yàn)腔體3內(nèi)設(shè)還設(shè)有導(dǎo)桿5，導(dǎo)桿5采用鋁制材料制成，通過盆式絕緣子9進(jìn)行固定。其中，GIS試驗(yàn)腔體3的尺寸參照220kV GIS尺寸制作，由兩段腔體組成，兩段腔體可通過中間的盆式絕緣子9連接成一段腔體，每段腔體的長度為1300_，腔體端面直徑560mm ;導(dǎo)桿5的直徑100mm,導(dǎo)桿5長度1000mm。導(dǎo)桿5的存在一方面模擬了實(shí)際GIS中的工況，另一方面為電磁波的傳播提供了載體，整個(gè)試驗(yàn)裝置采用鋁制金屬材料制作，兩段腔體具有完全相同的結(jié)構(gòu)。每段腔體的外端部采用金屬蓋板13進(jìn)行密封，金屬蓋板13內(nèi)部粘貼有厚度為50mm的聚氨酯吸波海綿4，用以進(jìn)行電磁波信號(hào)的吸收，避免了端部對(duì)電磁波信號(hào)的反射。兩段腔體之間可通過盆式絕緣子9，利用法蘭8和固定螺栓6及固定螺母7進(jìn)行連接，盆式絕緣子9和法蘭8之間通過密封圈10進(jìn)行密封，防治氣體的泄露。每段腔體分別設(shè)有閥門15和壓力表14，SF6氣體通過閥門15充入每段腔體，氣體壓力通過壓力表14進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)時(shí)充入5個(gè)大氣壓的SF6氣體。本發(fā)明實(shí)施例中特高頻信號(hào)發(fā)生器I可采用皮秒脈沖發(fā)生器，其可產(chǎn)生上升沿為800ps的陡脈沖，通過發(fā)射天線2可發(fā)射出頻率范圍在300MHz 1. 5GHz的電磁波信號(hào)。發(fā)射天線2和接收天線12可均采用小型化雙螺旋阿基米德天線，內(nèi)置在GIS試驗(yàn)腔體3內(nèi)部，兩者具有相同的參數(shù)，其帶寬均為300MHz 1. 5GHz。GIS試驗(yàn)腔體3兩端采用聚氨酯吸波海綿進(jìn)行密封，聚氨酯吸波海綿可有效吸收電磁波信號(hào)，避免了端部反射波對(duì)試驗(yàn)的影響。發(fā)射天線2與接收天線12中間的盆式絕緣子9由于是可拆卸地安裝在GIS中，因此可根據(jù)測(cè)試的需要更換不同材料、不同種類的盆式絕緣子。示波器11可采用泰克MD04104，具有四通道、IG帶寬，5GHz采樣率。使用時(shí)，特高頻信號(hào)發(fā)生器I通過內(nèi)置在GIS試驗(yàn)腔體3內(nèi)部、位于盆式絕緣子9一側(cè)的發(fā)射天線2將特高頻電磁波信號(hào)注入GIS試驗(yàn)腔體3中，通過內(nèi)置在盆式絕緣子9另一側(cè)的接收天線12接收特高頻信號(hào)，由于采用了聚氨酯吸波海綿密封在GIS試驗(yàn)腔體3的兩端，因此避免了端部對(duì)電磁波信號(hào)的反射，這樣可通過接收天線12獲得經(jīng)過盆式絕緣子9之后的電磁波信號(hào)。試驗(yàn)中可先不施加盆式絕緣子9，首先獲得無盆式絕緣子9時(shí)的接收信號(hào)，然后通過更換不同類型、不同材料的盆式絕緣子，進(jìn)而獲得經(jīng)過盆式絕緣子時(shí)的電磁波信號(hào)，從而研究盆式絕緣子對(duì)電磁波傳播特性的影響。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明還提供一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)方法，其采用上述氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置，包括如下步驟步驟一將兩段腔體中間的盆式絕緣子9采用中空的金屬圓筒代替，保持腔體長度不變但電磁波不通過盆式絕緣子傳播，此時(shí)利用發(fā)射天線2和特高頻信號(hào)發(fā)生器I發(fā)射出特高頻電磁波信號(hào)，通過接收天線12和示波器11進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得電磁波信號(hào)沒有經(jīng)過盆式絕緣子的信號(hào)；步驟二 將盆式絕緣子9裝上，重復(fù)以上過程，通過接收天線12和示波器11進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得經(jīng)過了盆式絕緣子9的電磁波信號(hào)；步驟三將步驟一和步驟二中獲得的電磁波信號(hào)在時(shí)域和頻域上進(jìn)行比較，時(shí)域信號(hào)主要比較信號(hào)的最大幅值、平均幅值及信號(hào)能量三個(gè)特征參數(shù)，頻域信號(hào)主要比較信號(hào)的頻率分布特征，通過時(shí)域?qū)Ρ群皖l域?qū)Ρ全@得絕緣子對(duì)電磁波信號(hào)傳播特性的影響，進(jìn)而獲得電磁波信號(hào)在GIS中的傳播特性。試驗(yàn)時(shí)可更換不同類型、不同材料的盆式絕緣子，進(jìn)而獲得經(jīng)過盆式絕緣子時(shí)的電磁波信號(hào)，從而研究盆式絕緣子對(duì)電磁波傳播特性的影響。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括特高頻信號(hào)發(fā)生器(1)、GIS試驗(yàn)腔體(3)、置于GIS試驗(yàn)腔體(3)內(nèi)部的發(fā)射天線(2)、接收天線(12)，發(fā)射天線(2)與接收天線(12)之間設(shè)置可拆卸的盆式絕緣子(9)，GIS的兩端使用聚氨酯吸波海綿(4)密封，特高頻信號(hào)發(fā)生器(I)與發(fā)射天線(2)連接，接收天線(12)與示波器(11)連接，GIS試驗(yàn)腔體(3)內(nèi)設(shè)還設(shè)有通過盆式絕緣子(9)進(jìn)行固定的導(dǎo)桿(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:GIS試驗(yàn)腔體(3)由兩段腔體組成，兩段腔體通過中間的盆式絕緣子(9)連接成一段腔體。
3.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:兩段腔體之間通過盆式絕緣子(9)，利用法蘭(8)和固定螺栓(6)及固定螺母(7)進(jìn)行連接，盆式絕緣子(9)和法蘭(8)之間通過密封圈(10)進(jìn)行密封。
4.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:每段腔體的外端部采用金屬蓋板(13)進(jìn)行密封，金屬蓋板(13)內(nèi)部粘貼所述聚氨酯吸波海綿(4)。
5.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:每段腔體分別設(shè)有閥門(15)和壓力表(14)，SF6氣體通過閥門(15)充入每段腔體，氣體壓力通過壓力表(14)進(jìn)行測(cè)量。
6.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:特高頻信號(hào)發(fā)生器(I)采用皮秒脈沖發(fā)生器。
7.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:發(fā)射天線(2)和接收天線(12)均采用小型化雙螺旋阿基米德天線。
8.一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)方法，其采用如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的試驗(yàn)裝置， 包括如下步驟: 步驟一:將兩段腔體中間的盆式絕緣子(9)采用中空的金屬圓筒代替，保持腔體長度不變但電磁波不通過盆式絕緣子傳播，此時(shí)利用發(fā)射天線(2)和特高頻信號(hào)發(fā)生器(I)發(fā)射出特高頻電磁波信號(hào)，通過接收天線(12)和示波器(11)進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得電磁波信號(hào)沒有經(jīng)過盆式絕緣子的信號(hào)； 步驟二:將盆式絕緣子(9)裝上，重復(fù)以上過程，通過接收天線(12)和示波器(12)進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得經(jīng)過了盆式絕緣子(9)的電磁波信號(hào)； 步驟三:將步驟一和步驟二中獲得的電磁波信號(hào)在時(shí)域和頻域上進(jìn)行比較，時(shí)域信號(hào)主要比較信號(hào)的最大幅值、平均幅值及信號(hào)能量三個(gè)特征參數(shù)，頻域信號(hào)主要比較信號(hào)的頻率分布特征，通過時(shí)域?qū)Ρ群皖l域?qū)Ρ全@得絕緣子對(duì)電磁波信號(hào)傳播特性的影響，進(jìn)而獲得電磁波信號(hào)在GIS中的傳播特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體絕緣組合電器中電磁波傳播特性試驗(yàn)裝置，包括特高頻信號(hào)發(fā)生器、GIS試驗(yàn)腔體、置于GIS試驗(yàn)腔體內(nèi)部的發(fā)射天線、接收天線，發(fā)射天線與接收天線之間設(shè)置可拆卸的盆式絕緣子，GIS的兩端使用聚氨酯吸波海綿密封，特高頻信號(hào)發(fā)生器與發(fā)射天線連接，接收天線與示波器連接，GIS試驗(yàn)腔體內(nèi)設(shè)還設(shè)有通過盆式絕緣子進(jìn)行固定的導(dǎo)桿。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)氣體絕緣組合電器中局部放電特高頻電磁波信號(hào)的傳播特性進(jìn)行測(cè)試，掌握局部放電特高頻電磁波信號(hào)在氣體絕緣組合電器中傳播時(shí)的衰減特征，為現(xiàn)場(chǎng)使用特高頻方法進(jìn)行氣體絕緣組合電器局部放電的準(zhǔn)確檢測(cè)奠定實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK103076546SQ20131001002
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者陳雋, 李勁彬, 盧軍, 劉海瓊, 陳敏, 王浩, 畢建剛, 袁帥, 楊圓, 李軍浩, 梁建鋒, 李彥明 申請(qǐng)人:湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 中國電力科學(xué)研究院, 西安交通大學(xué), 國家電網(wǎng)公司