一种具备自动调节功能的保护球隙的制作方法

1.本发明属于电力高压试验技术领域，尤其涉及一种具备自动调节功能的保护球隙。


背景技术：

2.放电保护球隙是用于交直流高压试验时的高压测量及保护设备。由于交流耐压试验电压较高，如果试验过程中出现误操作，如升压速度过快，使试验电压超过耐压值或者试验过程中产生谐振过电压等，都会使被试品遭受更高电压的威胁。当前现场耐压试验主要是通过设置分压器最大输出电压防止误操作导致设备绝缘损坏，但仍存在操作人员设置限值错误或甚至未设限值的现象，如果被试品为电网中的主变压器，耐压值设置过高后果不堪设想。现场高压试验往往需要设置不同的电压值，如果保护球隙的间距需要人工手动调节，则工作量增加，效率降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种具备自动调节功能的保护球隙，从而克服了现有保护球隙的间距需要人工手动调节不方便的缺点。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种具备自动调节功能的保护球隙，包括：
5.保护球隙本体，所述保护球隙本体的球隙距离能够调节；
6.环境检测模块，所述环境检测模块用于检测所述保护球隙本体所处的环境状态；以及
7.控制模块，所述控制模块分别与所述保护球隙本体和环境检测模块电连接，用于根据所述环境状态调节保护球隙本体的间隙距离。
8.优选地，所述保护球隙本体包括：
9.底座，
10.第一绝缘伸缩机构，所述第一绝缘伸缩机构的一端与底座的顶部的一端固定连接，所述第一绝缘伸缩机构与所述控制模块电连接；
11.接地侧金属球，所述接地侧金属球设置在所述第一绝缘伸缩机构的另一端；
12.绝缘支撑座，所述绝缘支撑座的一端与底座的顶部的另一端固定连接，所述绝缘支撑座的另一端位于所述第一绝缘伸缩机构的正上方；
13.高压侧金属球，所述高压侧金属球设置在所述绝缘支撑座的另一端；以及
14.保护电阻，所述保护电阻设置在所述绝缘支撑座的另一端，且与所述高压侧金属球电连接。
15.优选地，所述环境检测模块包括温湿度检测模块和气压检测模块，所述温湿度检测模块和气压检测模块分别与所控制模块电连接。
16.优选地，所述保护球隙本体还包升降高度模块，所述升降高度模块用于测量并显示所述接地侧金属球与高压侧金属球的间隙距离。
17.优选地，所述保护球隙本体还包括显示模块，所述显示模块与控制模块电连接。
18.优选地，所述保护球隙本体还包括：电源开关按钮、归零控制按钮、启动按钮、电压设置按钮以及急停按钮，所述电源开关按钮、归零控制按钮、启动按钮、电压设置按钮以及急停按钮分别与所述控制模块连接。
19.优选地，所述电源开关按钮用于控制保护球隙的电源通断功能，所述归零控制按钮用于对球隙距离进行归零操作功能，所述启动按钮用于启动自动调整球隙距离功能；所述电压设置旋钮用于设置耐压试验保护电压功能；所述急停按钮用于紧急停止保护球隙动作功能。
20.优选地，所述控制模块根据所述环境状态调节保护球隙本体的间隙距离到符合标准的球隙保护距离。
21.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
22.本发明所提供的具备自动调节功能的保护球隙，包括：保护球隙本体、环境检测模块以及控制模块，通过控制模块根据环境检测模块检测的环节状态计算球隙间距距离，从而控制调节保护球隙本体的间隙距离，使球隙距离符合标准的球隙保护距离，实现保护球隙间距远程自动调节，替代人工手动调节，大大提升了工作效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的技术方案，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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。
24.图1为本发明示例性实施例的一种具备自动调节功能的保护球隙正面结构示意图；
25.图2为本发明示例性实施例的一种具备自动调节功能的保护球隙侧面结构示意图；
26.图3为本发明示例性实施例的一种具备自动调节功能的保护球隙控制器示意图；
27.图4为本发明示例性实施例的球隙间距与放电电压峰值对应的标准参考曲线；
28.图5为本发明示例性实施例的球隙间距与放电电压峰值对应的标准参考曲线；
29.其中：1、保护球隙本体；11、绝缘支撑座；12、保护电阻；13、高压侧金属球；14、接地侧金属球；15、伸缩杆；16、升降机；17、升降机高度表；18、底座；
30.2、控制器；21、温度传感器；22、湿度传感器；23、气压传感器；24、显示屏；25、电源开关按钮；26、归零控制按钮；27、启动按钮；28、电压设置旋钮；29、急停按钮。
具体实施方式
31.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动的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。
32.如图1所示，本发明所提供的具备自动调节功能的保护球隙包括：保护球隙本体、环境检测模块以及控制模块，
33.所述保护球隙本体的球隙距离能够调节；
34.所述环境检测模块用于检测所述保护球隙本体所处的环境状态；
35.所述控制模块分别与所述保护球隙本体和环境检测模块电连接，用于根据所述环境状态调节保护球隙本体的间隙距离。
36.上述的具备自动调节功能的保护球隙。控制模块根据环境检测模块检测的环节状态，去调节保护球隙本体的间隙距离，使球隙距离符合标准的球隙保护距离，通过环境检测模块的数据进行自动调节，实现替代人工手动调节，大大提升了工作效率。
37.其中一个实施例，如图1和图2所示，所述保护球隙本体包括：底座、第一绝缘伸缩机构、接地侧金属球、绝缘支撑座、高压侧金属球以及保护电阻，
38.所述第一绝缘伸缩机构的一端与底座的顶部的一端固定连接，所述第一绝缘伸缩机构与所述控制模块电连接；
39.所述接地侧金属球设置在所述第一绝缘伸缩机构的另一端；
40.所述绝缘支撑座的一端与底座的顶部的另一端固定连接，所述绝缘支撑座的另一端位于所述第一绝缘伸缩机构的正上方；
41.所述高压侧金属球设置在所述绝缘支撑座的另一端；
42.所述保护电阻设置在所述绝缘支撑座的另一端，且与所述高压侧金属球电连接，保护电阻用于对金属球隙放电过程中的过电流进行限制，保护金属球隙和各个电路连接环节。
43.其中一个实施例，如图1和图2所示，底座的底部设有多个滚轮的，具体的，底座的底部对称设有4个滚轮，且滚轮为带刹车的滚轮，通过滚轮方便具备自动调节功能的保护球隙的移动。
44.其中一个实施例，如图1和图2所示，第一绝缘伸缩机构包括伸缩杆和升降机构，升降机构的底部固定在底座的顶部的右端，升降机构的顶部与伸缩杆的底部固定连接，伸缩杆的顶部与接地侧金属球固定连接，其中，固定连接为焊接，升降机构与控制模块电连接，通过控制模块能够控制升降机构带动伸缩杆上下移动，从而带动接地侧金属球在竖直方向上移动。
45.其中一个实施例，保护球隙本体还包升降高度模块，升降高度模块用于测量并显示所述接地侧金属球与高压侧金属球的间隙距离。
46.具体的，如1所示，升价机构采用升降机，升降高度模块采用升降机高度表，升降高度表设置在升降机上，升降机和升降高度表均与控制模块电连接，升降机通过无线信号方式接收控制器传来的高度调整信号，升降机内电机控制器根据高度调整信号控制升降机顶部的伸缩杆上下移动需求高度。
47.其中一个实施例，第一绝缘机构采用电控伸缩杆，其中电控伸缩杆中的伸缩杆为绝缘伸缩杆，升降高度模块采用mps拉绳位移传感器，电控伸缩杆和拉伸位移传感器分别与控制模块电连接；电控伸缩杆的固定端设置在底座的顶部的右端，电控伸缩杆的移动端竖直朝上，电控伸缩杆的顶部与接地侧金属球固定连接；拉绳位移传感器的拉绳端穿过电控伸缩杆的伸缩杆内部，且拉绳的顶部与伸缩杆的内部的顶部固定，且拉绳位移传感器的拉绳在拉伸的时与伸缩杆的轴心平行。控制模块根据需要调节的信号时，控制电控伸缩杆的控制器使绝缘伸缩杆上下移动，在绝缘伸缩杆移动的同时实时获取拉绳位移传感器的数
据，当到达设置的调节位置时，控制电控伸缩杆停止移动，从而将接地侧金属球移动至合适位置；升降高度模块的升降高度信号可以通过显示模块进行显示，同时，控制模块还可以根据升降高度模块的信息计算两个金属球的间隙距离。
48.其中一个实施例，如图3所示，控制模块为单独的一个控制结构，控制模块通过无线信号与升降高度模块进行通信；
49.具体的，控制模块具体采用控制器，控制器采用sf-yw81s。控制器通过无线通信与升降模块通信，控制升降模块动作。
50.其中一个实施例，所述环境检测模块包括温湿度检测模块和气压检测模块，所述温湿度检测模块和气压检测模块分别与所控制模块电连接。
51.具体的，如图3所示，温湿度检测模块采用温度传感器和湿度传感器，气压检测模块采用气压传感器，三个传感器依次设置在显示模块的上方。
52.其中一个实施例，如图3所示，所述保护球隙本体还包括显示模块，所述显示模块与控制模块电连接，显示模块用于显示用户设置的放电电压、球隙距离、环境温度、环境湿度、大气压力以及放电时间等，也可以根据需要进行设置显示内容。其中显示模块采用触摸屏。
53.其中一个实施例，如图3所示，所述保护球隙本体还包括依次设置在显示模块下方的电源开关按钮、归零控制按钮、启动按钮、电压设置按钮以及急停按钮，所述电源开关按钮、归零控制按钮、启动按钮、电压设置按钮以及急停按钮分别与所述控制模块连接。
54.具体的，所述电源开关按钮用于控制保护球隙的电源通断功能，所述归零控制按钮用于对球隙距离进行归零操作功能，所述启动按钮用于启动自动调整球隙距离功能；所述电压设置旋钮用于设置耐压试验保护电压功能；所述急停按钮用于紧急停止保护球隙动作功能。
55.其中一个实施例，高压侧金属球和接地侧金属球材料为黄铜，外径为50cm。
56.其中一个实施例，所述控制模块根据所述环境状态调节保护球隙本体的间隙距离到符合标准的球隙保护距离。
57.具体的，控制模块根据温湿度传感器实时检测的环境温度、环境湿度和气压传感器检测的环境大气压进行大气密度校正和湿度校正。需了解的是，保护球隙在试验时是在大气环境中的。
58.具体的，根据当前的环境数据对球隙距离进行调整到符合标准的球隙保护距离包括以下步骤：
59.s1、打开具备自动调节功能的保护球隙；
60.s2、手动输入需要的电压值u1；
61.s3、温湿度检测模块和气压检测模块自动检测环境参数，所述环境参数包括：实时测量的大气温度、实时测量的大气湿度以及实时测量的大气压力；
62.s4、控制模块根据检测到的环境参数判断，当环境参数属于标准状态时，球隙间距l1可根据所需要的电压值u1，在标准电压值可由gb/t311.6-2005《高电压测量标准空气间隙》的表2、表3中的电压值获取对应的球隙距离l，如图4和图5所示；当环境参数不属于标准状态时，则根据需要的电压值u1和环境参数进行校正，得到校正电压值，再根据校正电压值在标准电压值可由gb/t311.6-2005《高电压测量标准空气间隙》的表2、表3(图4和图5)中的
电压值获取对应的球隙距离l；图4为一种具备自动调节功能的保护球隙(球体外径为50cm)球隙间距与放电电压峰值对应的标准参考曲线(气温20℃，气压101.3kpa，绝对湿度)，适用于工频交流电压、负极性雷电冲击全波和操作电压、正负极性直流电压。图5为一种具备自动调节功能的保护球隙(球体外径为50cm)球隙间距与放电电压峰值对应的标准参考曲线(气温20℃，气压101.3kpa，绝对湿度5g/m3～12g/m3)，适用于正极性雷电冲击全波和操作冲击电压；
63.s5、控制器发射信号给升降机，升降机根据参数l，调整球隙距离。
64.具体的，步骤s4中，根据需要的电压值u1和环境参数进行校正，得到校正电压值，具体包括：
65.控制模块根据大气密度校正因素公式(1)和湿度校正因素(2)计算得的校正因素δ和k，计算得到校正电压值u2，校正电压值u2的表达式为
66.其中，大气密度校正包括以下步骤：
67.大气密度校正因素的计算公式为：
68.δ＝(b/b0)(273 t0)/(273 t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
69.式(1)中，δ为大气密度校正因素；b为实时测量的大气压力，kpa(mbar)；b0为参考标准大气压力，101.3kpa(1013mbar)；t为实时测量的大气温度，℃；t0为参考标准的大气温度，具体的，t0为20℃。
70.湿度校正因素k的计算公式为：
71.k＝1 0.002(h/δ-8.5)
ꢀꢀꢀ
(2)
72.式(2)中，h为实时测量的绝对湿度，g/m3；δ为实时测量时的大气密度。
73.其中一个实施例，所述控制模块根据所述环境状态以及实时球隙来调节保护球隙本体的间隙距离到符合标准的球隙保护距离。
74.具体包括以下步骤：
75.a1、根据实时球隙间距l1通过标准电压值可由gb/t311.6-2005《高电压测量标准空气间隙》的表2、表3中的电压值或图4、图5获取标准电压值u1；
76.a2、当大气压、温度、湿度不在标准状态时，根据标准电压值u1和实时测量时环境参数进行校正，得到校正电压值，
77.校正电压值u2＝标准电压值u1
×
大气密度校正因素δ
×
湿度校正因素k；
78.a3、根据校正电压值在gb/t311.6-2005《高电压测量标准空气间隙》的表2、表3中的电压值或图4、图5中获取标准的球隙保护距离；
79.a4、控制模块根据标准的球隙保护距离实时调节球隙距离；
80.还可以通过与控制模块连接的操作面板配有相应的组态显示面板(显示模块)和操作按钮(上述的旋钮等)，在人工对设备设置工作电压后，设备可根据当前的环境数据对球隙距离进行调整到符合标准的球隙保护距离，等待耐压试验进行。在球隙产生放电时对放电时间进行记录并显示。
81.以上所揭露的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，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。