[发明专利]一种运动控制机构外置的表面电荷测量系统和测量方法

说明书

技术领域

本发明属于高电压设备与电子技术领域，具体涉及一种应用于高压SF₆环境下的运动控制机构外置的表面电荷测量系统和使用方法。

背景技术

随着我国电力系统电压等级的不断提高，气体绝缘设备得到了较为广泛的应用，如气体绝缘封闭开关设备(GIS)，气体绝缘变压器(GIT)以及气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)，三者多以SF₆作为主要绝缘介质。与传统敞开式配电装置相比，气体绝缘设备具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、绝缘强度高、可听噪音低、无火灾危险、检修周期长和维护量少等优势，是高可靠性、高安全性、低维护、甚至免维护的象征。我国幅员辽阔，能源储备和电力负荷的分布极不均衡，急需能源和电力的跨区域大规模流动，而直流输电方式是目前世界上实现大容量、高电压、远距离输电中最为经济的手段之一。高压直流的快速发展已经成为我国电网发展的重要趋势，气体绝缘设备在高压直流中的应用需求也日益扩大。但是不同于在交流系统中的应用，气体绝缘设备应用在直流系统中仍然存在一些亟待解决的问题。

在交流系统中，气体绝缘设备绝缘子沿面闪络是设备最常见的故障。引起气体绝缘设备绝缘子沿面闪络的原因很多，其中大多数可以通过设备制造、安装工艺的改善得以很大程度上的减小，甚至最终消除，但是由绝缘子表面电荷聚积引起的沿面闪络却很难在设备的设计、制造环节上进行消除。在气体绝缘设备运行期间，其内部绝缘子会因长期高电压的作用而在表面聚积大量的电荷，这些电荷会畸变绝缘子沿面原有的电场分布，导致绝缘子沿面闪络电压的下降。然而，此类现象在直流系统中，不但没有得到改善反而更加严重，成为了阻碍气体绝缘设备在高压直流系统中应用的关键问题。

目前国内外针对绝缘子表面电荷聚积现象的研究，多数还停留在：利用简化的绝缘子模型进行大量的表面电荷聚积实验，然后借助相关理论或假说解释其中的实验现象。在国内外学者所进行的大量实验中，仍然存在许多不足：(1)绝缘子模型多采用便于测量的薄片圆柱形，实验多在低压大气中进行，而这些与气体绝缘设备内部实际的绝缘情况严重不符；(2)在高压SF₆环境下进行的为数不多的绝缘子表面电荷聚积实验中，国内外学者多将电荷测量装置安装在实验罐体内部，这大大的增长了实验罐体所需的尺寸，耗费了大量的气体，增加了每次实验的成本；(3)表面电荷测量系统只能扫描测量特定形状的绝缘子模型，不便于开展大量的实验研究。为了深入地研究绝缘子表面电荷聚集现象，缩短直流气体绝缘设备的研制周期，促进直流绝缘子的实用化，很有必要对现有的表面电荷测量系统进行多方面的改进，使其能够在高压SF₆环境下更加安全、更加经济地对绝缘子表面电荷进行测量。

发明内容

本发明的目的是解决高压SF₆环境下，复杂形状的绝缘子等部件的表面电荷难以测量的难题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种运动控制机构外置的表面电荷测量系统，主要包括主壳体、侧向壳体、上平行板电极、下平行板电极、静电测量探头和高速高压静电电位计。

所述主壳体是上、下端均敞口的中空圆柱筒，所述侧向壳体是一端敞口、另一端封闭的中空圆柱筒。所述侧向壳体的敞口端连接在主壳体的筒壁上。所述主壳体的筒壁开有通孔，所述侧向壳体的敞口端与所述主壳体筒壁上的通孔连通。

所述主壳体的上端敞口通过上盖板密封。所述上盖板嵌入高压套管。所述高压套管是一个上下端均封闭的中空的圆柱筒，其筒体上开有上进出气口。所述高压套管的上、下端开有供高压导电杆穿过的通孔。所述高压导电杆上端连接高压电源、下端穿过高压套管进入所述主壳体的内腔。所述上平行板电极位于主壳体的内腔之中。上平行板电极的下表面水平、上表面与所述高压导电杆的下端连接连接。

所述主壳体的下端敞口通过下盖板密封。所述下盖板上开有下进出气口。

所述下盖板上开有供纵向旋转轴穿过的通孔、供第一纵向光杆穿过的通孔和供第二纵向光杆穿过的通孔。

所述纵向旋转轴、第一纵向光杆和第二纵向光杆均垂直于水平面，纵向旋转轴位于第一纵向光杆和第二纵向光杆之间。所述第三步进电机、第四步进电机和第五步进电机安装在所述下盖板的下方。

所述下平行板电极位于主壳体的内腔之中，且位于所述上平行板电极的下方。被测试件位于所述下平行板电极的上表面与上平行板电极的下表面之间。所述下平行板电极接地。