本實(shí)用新型屬于高電壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

高壓直流輸電發(fā)展日趨迅速，成為構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)不可或缺的要素，隨著電壓等級(jí)的提升，直流換流閥作為換流站的核心裝備，閥塔體積日趨龐大、接線日益復(fù)雜，閥內(nèi)部裝置不可避免地承受交、直流復(fù)合電壓和各種高次諧波的干擾，其內(nèi)部電場(chǎng)分布也更為復(fù)雜，如果不能有效對(duì)高電位區(qū)導(dǎo)體表面電場(chǎng)進(jìn)行控制，就會(huì)在電極表面發(fā)生電暈放電現(xiàn)象，會(huì)影響換流閥內(nèi)設(shè)備的安全運(yùn)行。為了獲得復(fù)合電壓下針對(duì)閥內(nèi)電極的起暈場(chǎng)強(qiáng)控制值以實(shí)現(xiàn)換流閥內(nèi)部的絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要對(duì)復(fù)合電壓作用下?lián)Q流閥內(nèi)高壓電極的電暈起始特性進(jìn)行研究。

目前復(fù)合電壓下針對(duì)高壓電極的起暈特性研究比較少，主要集中在交流或直流單一電壓下導(dǎo)線的起暈特性實(shí)驗(yàn)研究。研究手段主要分兩類：其一為數(shù)值計(jì)算方法，其二為實(shí)驗(yàn)方法。數(shù)值計(jì)算方法通?；跉怏w放電理論建立數(shù)值計(jì)算模型，其中電極表面電暈起始判據(jù)依據(jù)氣體放電理論中有關(guān)導(dǎo)體表面自持放電的條件來(lái)確定，該方法理論性過(guò)強(qiáng)同時(shí)參數(shù)選取較多依賴經(jīng)驗(yàn)值。實(shí)驗(yàn)方法則是通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)電極進(jìn)行觀測(cè)和記錄，根據(jù)電暈放電特性的物理表征量量化判斷電極電暈的起暈電壓。實(shí)驗(yàn)方法要較數(shù)值方法簡(jiǎn)單且客觀直接，更具說(shuō)服力和實(shí)際參考價(jià)值。在眾多起暈電壓判別方法中，紫外成像技術(shù)因其操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)靈敏度高，是目前國(guó)內(nèi)外檢測(cè)電極電暈放電較為有效的方法。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于復(fù)合電壓下電極電暈放電產(chǎn)生機(jī)理尚不明確，還沒(méi)有提出能夠反映復(fù)合電壓下電暈放電本質(zhì)特性的計(jì)算方法。因此，借助實(shí)驗(yàn)方法研究該電壓情況下的電極電暈放電起始特性具有良好的有效性和可操作性。

換流閥的屏蔽罩電極是結(jié)構(gòu)規(guī)則、對(duì)稱放置的電極結(jié)構(gòu)，基于閥內(nèi)絕緣型式試驗(yàn)下的電場(chǎng)仿真，可以看出：由于閥內(nèi)相鄰屏蔽罩電極鉗制電位差值較大，屏蔽罩電極表面的電場(chǎng)分布較惡劣、場(chǎng)強(qiáng)值較大，如果設(shè)計(jì)不合理，電極表面很容易發(fā)生電暈放電。復(fù)合電壓下電磁環(huán)境復(fù)雜，為良好實(shí)現(xiàn)閥內(nèi)屏蔽罩電極的絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)，復(fù)合電壓下屏蔽罩電極表面的起暈特性日益受到重視。由于這類電極在復(fù)合電壓作用下的電暈放電復(fù)雜，其起暈特性及機(jī)理尚未知，同時(shí)現(xiàn)有研究還鮮有對(duì)該類電極在復(fù)合電壓下的起暈特性的報(bào)道。

換流閥的屏蔽罩所處環(huán)境復(fù)雜、影響因素較多，且電極的體積較大，因此在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)難以直接對(duì)換流閥屏蔽罩在復(fù)合電壓作用下的起暈特性進(jìn)行測(cè)試。為此，需要結(jié)合換流閥屏蔽罩的電極結(jié)構(gòu)及電場(chǎng)分布(稍不均勻電場(chǎng)中)特點(diǎn)，建立相應(yīng)的縮尺模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以獲得該類電極在復(fù)合電壓作用下的起暈特性及影響因素，為實(shí)際換流閥屏蔽罩的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及布置提供參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括：安裝在間距可調(diào)節(jié)電極支架上的閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極、分別與閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極相連的復(fù)合加壓回路和復(fù)合電壓測(cè)試回路以及紫外成像儀。

所述閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極按照10：1的比例對(duì)閥用屏蔽罩電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行等比縮小，閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極包括幾組不同側(cè)邊圓角和頂部圓角規(guī)格下的縮尺電極結(jié)構(gòu)。

所述間距可調(diào)節(jié)電極支架是由環(huán)氧樹脂絕緣桿及帶有滑軌的鋁合金底座構(gòu)成，環(huán)氧樹脂絕緣桿對(duì)閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極進(jìn)行支撐和絕緣，環(huán)氧樹脂絕緣桿固定在滑輪上并放置帶有滑軌的鋁合金底座上，通過(guò)移動(dòng)環(huán)氧樹脂絕緣桿在滑軌上的位置可實(shí)現(xiàn)電極間距的調(diào)節(jié)。

所述復(fù)合加壓回路由直流加壓回路和交流加壓回路構(gòu)成，直流加壓回路通 過(guò)直流電壓源和直流端保護(hù)電阻串聯(lián)組成，交流加壓回路通過(guò)交流電壓源和交流端保護(hù)電阻串聯(lián)組成，直流加壓回路和交流加壓回路分別與兩個(gè)電極相連。

所述復(fù)合電壓測(cè)試回路是采用兩個(gè)高壓探頭分別接在兩個(gè)電極上，電極電壓的波形通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行記錄。

所述紫外成像儀對(duì)準(zhǔn)閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極，用于測(cè)量電極發(fā)生電暈放電時(shí)產(chǎn)生的紫外光子數(shù)，通過(guò)紫外光子數(shù)隨電壓的變化獲得電極的起暈電壓。

本實(shí)用新型的有益效果為：該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體積小，操作方便，所采用的交流和直流串聯(lián)布置加壓回路可以避免交流和直流電壓的影響。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可獲得縮尺的換流閥用屏蔽罩電極的起暈特性，同時(shí)可獲得電極間隙及電極結(jié)構(gòu)對(duì)起暈電壓的影響，可以為實(shí)際換流閥用屏蔽罩的絕緣設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

圖1為一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電路示意圖。

圖2為間距可調(diào)的電極支架結(jié)構(gòu)示意圖及電極布置圖。

圖3為閥用屏蔽罩縮尺模型的縮尺電極尺寸及結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為不同直流電壓固定分量下電極電暈放電所釋放紫外光子數(shù)隨交流電壓的變化曲線圖。

圖5為固定直流分量下電極起暈點(diǎn)交流電壓隨電極間距的變化曲線。

圖6為固定直流分量下電極起暈點(diǎn)交流電壓隨電極頂部圓角的變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括：安裝在間距可調(diào)節(jié)電極支架上的閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極、分別與閥用屏蔽罩結(jié)構(gòu)縮尺電極相連的復(fù)合加壓回路和復(fù)合電壓測(cè)試回路以及 紫外成像儀。

其中所述復(fù)合加壓回路中，直流電壓和交流電壓分別通過(guò)保護(hù)電阻施加在兩個(gè)電極上，電極間隙承受交直流復(fù)合電壓。復(fù)合電壓測(cè)試回路由高壓探頭、數(shù)據(jù)采集裝置及筆記本電腦組成，實(shí)驗(yàn)中記錄施加在電極上的電壓波形。電極電暈放電產(chǎn)生的紫外光子通過(guò)紫外成像儀來(lái)記錄。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各設(shè)備的參數(shù)介紹如下表1所示。

表1串聯(lián)加壓回路中所用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)介紹

圖2為本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的間距可調(diào)的電極支架結(jié)構(gòu)示意圖及電極布置圖。圖2中兩個(gè)電極相對(duì)布置，裝置中兩根環(huán)氧樹脂絕緣桿支撐一對(duì)閥用屏蔽罩縮尺模型電極，為防止電極對(duì)地放電，電極對(duì)地高度固定為0.6m；絕緣桿的端部有螺絲可以對(duì)電 極進(jìn)行拆卸，可根據(jù)不同電極規(guī)格對(duì)電極進(jìn)行調(diào)換以研究復(fù)合電壓下電極圓角值對(duì)電極起暈的影響；同時(shí)絕緣支撐桿底部有金屬槽可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極間的距離進(jìn)行調(diào)整，以方便探究復(fù)合電壓下電極間隙距離對(duì)其起暈電壓特性的影響。

圖3為本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的縮尺電極的尺寸及結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中電極是按照10:1的比例對(duì)實(shí)際換流閥用屏蔽罩進(jìn)行等比縮小得到的電極，縮尺后的電極長(zhǎng)度為93.4mm，寬度為42mm，厚度為12mm，電極的側(cè)邊和頂部分別進(jìn)行圓角處理，為了研究圓角尺寸對(duì)電極起暈電壓的影響，制作了不同圓角規(guī)格的實(shí)驗(yàn)電極，其中電極的側(cè)邊圓角尺寸有1.4、2.8、4.2mm，頂部圓角尺寸有9、18、27mm。

圖4為采用本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電極發(fā)生電暈放電產(chǎn)生的紫外光子數(shù)隨交流電壓的變化曲線。實(shí)驗(yàn)中電極的復(fù)合電壓施加方式采取定直變交，即先固定直流電壓分量，再抬升交流電壓分量。在交流電壓抬升的過(guò)程中通過(guò)紫外成像儀全程觀測(cè)放電產(chǎn)生的光子數(shù)，并按照一定步長(zhǎng)記錄電暈放電過(guò)程中每組交流電壓及其所對(duì)應(yīng)釋放的紫外光子數(shù)。然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制不同直流電壓分量下電極電暈放電時(shí)的紫外光子數(shù)-交流電壓曲線圖(簡(jiǎn)稱光子-電壓曲線)，最后基于曲線特點(diǎn)選取電極起暈點(diǎn)交流電壓分量的判據(jù)，即將曲線第一上升階段的的光子數(shù)平均值對(duì)應(yīng)交流電壓作為電極起暈點(diǎn)交流分量值。

圖5為采用本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得的電極起暈電壓隨電極間距的變化曲線。固定直流電壓分量，改變電極的間距，獲得每個(gè)電極間距下的光子-交流電壓曲線，得到相應(yīng)電極間距下的電極起暈點(diǎn)交流電壓，即可得到電極起暈點(diǎn)交流電壓分量隨電極間距的變化曲線。

圖6為采用本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得的電極起暈電壓隨電極頂部圓角的變化曲線。改變電極頂部圓角值，獲得每個(gè)圓角值下電極的光子-電壓曲線，得到相應(yīng)電極頂部圓角下 的電極起暈點(diǎn)交流電壓，即可得到固定直流分量下電極起暈點(diǎn)交流電壓分量隨電極頂部圓角的變化曲線。

綜上所述，通過(guò)本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合電壓下?lián)Q流閥用屏蔽罩電極縮尺模型電暈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)即可獲得換流閥用屏蔽罩縮比電極的起暈電壓特性，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作方便，尺寸較小，適合實(shí)驗(yàn)室研究。采用的復(fù)合電壓串聯(lián)加壓回路有效避免交流電壓和直流電壓的相互影響，通過(guò)該平臺(tái)還可獲得電極頂部圓角及電極間距對(duì)起暈電壓和起暈場(chǎng)強(qiáng)的影響，可以進(jìn)一步對(duì)換流閥用屏蔽罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

此實(shí)施例僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。