CN101726694B - 气体绝缘设备的部分放电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体绝缘设备的部分放电检测装置。更具体地说，通过检测绝缘异常时发生的电磁波，在金属容器的外部上可以判断部分放电的发生与否。本发明提供一种气体绝缘设备的部分放电检测装置，其包括天线单元，包括接收电磁波的接收电极和与所述接收电极具有预定间隔配置的接地电极；接地板，与所述接地电极相隔离；短路针，将所述接地电极和所述接地板互相连接；和检测单元，检测所述电磁波。根据本发明，可以接收宽频带的电磁波，以精确地检测气体绝缘设备的部分放电信号。
Description
技术领域
本发明提供了一种气体绝缘设备的部分放电检测装置，更具体地说，通过检测绝缘异常时发生的电磁波，在金属容器的外部上可以判断部分放电的发生与否。
背景技术
在变电所里所使用的电力设备，例如气体绝缘开关装置、气体绝缘线、气体绝缘变压器等，作为在填充绝缘气体的封闭金属容器内绝缘地支持高电压的导体来形成的气体绝缘设备，如果存在内部缺陷例如金属异物等，部分电界提升会发生部分放电。
如果不理会这样发生的部分放电，其会导致绝缘破坏，甚至会引起严重事故，因此需要早期发现在金属容器内部中发生的部分放电，从而对此需要设立对策。
通过把部分放电用信号形态来检测可以预测绝缘破坏，且其方法作为气体绝缘设备的预防保存方法受到关注。
图1是根据现有技术的气体绝缘设备的部分放电检测装置的垂直剖面结构的示图。根据现有技术的气体绝缘设备的部分放电检测装置包括天线接收部110、绝缘体120、封闭端子130、同轴封闭端子140、同轴线缆151和检测装置152。
天线接收部110接收电磁波。金属容器160利用绝缘支持台161来绝缘地支持高电压的导体163。在金属容器160的内部绝缘异常时电磁波发生。
天线接收部110检测因部分放电的电磁波。被检测的电磁波经由穿过封闭端子130和同轴封闭端子140的同轴线缆151传送到检测装置152。
检测装置152检测天线接收部检测的电磁波的大小，基于检测的结果判断在金属容器160的内部中部分放电发生与否。
根据现有技术，天线接收部110可以具有由两个金属导体构成的双极结构(dipole)。具有双极结构的天线电波放射模式在天线侧面方向具有大的利益(gain)。因此，如果天线接收部110位于气体绝缘设备的手孔(handhall)里，其性能受内部宽度的限制。
天线接收部110和高电压的导体163互相结合而作为第一电容器操作。即，在天线接收部110和高电压导体163之间的空间121里存储电能，如果发生部分放电，在高电压导体163之间的空间121里存储的电能有所变化。
并且，天线接收部110和边缘170一起结合而作为第二电容器操作。即天线接收部110和边缘170的空间120里存储电能。如果部分放电发生，天线接收部110和边缘170的空间120里存储的电能量有所变化。
根据天线的大小，决定双极天线的共振频率和频带宽度。且，根据由天线接收部110和高电压导体163构成的第一电容器的电容和由天线接收部110和边缘170构成的第二电容器的电容来决定双极天线的共振频率和频带宽度。
第一电容器的电容根据天线接收部110和高电压导体163之间的距离被决定，第二电容器的电容根据天线接收部110和边缘170之间的距离被决定。
由于高电压导体163的绝缘距离，第一电容器的电容可以具有的容量范围受到限制。因此，双极天线的频带宽太窄，天线接收部只能接收特定频带的电磁波。
在部分放电时，在宽大的频带中发生电磁波，而根据现有技术，只能接收部分频带的电磁波。
发明内容
本发明的目的是通过接收宽频带的电磁波来精确地检测部分放电的信号。
根据本发明的一个方面，提供了一种气体绝缘设备的部分放电检测装置，其包括：天线单元，包括接收电磁波的接收电极和与所述接收电极具有预定间隔配置的接地电极；接地板，与所述接地电极相隔离；短路针，将所述接地电极和所述接地板互相连接；和检测单元，检测所述电磁波。
根据本发明，可以接收宽频带的电磁波来精确地检测气体绝缘设备的部分放电信号。
附图说明
图1是示出根据现有技术的气体绝缘设备的部分放电绝缘装置的垂直剖面结构的示图；
图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的气体绝缘设备的部分放电绝缘装置的垂直剖面结构的示图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的具有平双极结构的接收单元结构的示图；
图4是示出了根据本发明的一个示例性实施例的由接地电极和接地板互相结合作为电容器的示图。
具体实施方式
下文中，根据本发明的用户输入装置的配置将参考附图进行详细的说明。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的气体绝缘设备的部分放电绝缘装置的垂直剖面结构的示图。参考图2，详细地说明根据本发明的气体绝缘设备的部分放电装置的操作。根据本发明的气体绝缘设备的部分放电装置包括接收电极210、接地电极211、接地板220、短路针221和检测单元270。
根据本发明的一个实施例，封闭金属容器280利用绝缘支持台281绝缘地支持高电压导体283。如果在封闭金属容器280内部里存在金属异物等的内部缺陷，局部的电界要增加，其会发生部分放电。
根据本发明的一个实施例，天线单元210、211、接地板220和短路针221位于封闭金属容器内，可以检测因部分放电发生的电磁波。根据本发明的一个实施例，接收电极210利用第一信号线250来与同轴线缆271的中心线相连接，接地电极211利用第二信号线251来与同轴线缆271的接地线相连接。通过利用接收电极210和接地电极211接收的电磁波，经由同轴线缆271传送到检测单元270。同轴线缆271将电磁波引出到封闭金属容器的外部。
检测单元270在封闭金属容器的外部上与同轴线缆相连接。检测单元270利用同轴线缆271来检测传来的电磁波，以判断在封闭金属容器280内部放电发生与否。
根据本发明的一个实施例，封闭金属容器可以填充绝缘气体。根据本发明的一个实施例，绝缘耐力强、无毒性、惰性气体的SF6作为绝缘气体被使用。封闭金属容器280利用同轴的封闭端子260和N型连接口261被封闭，因此绝缘气体不泄漏。同轴线缆271穿过同轴的封闭端子260和N型连接口261与检测单元270相连接。
天线单元包括接收电极210和接地电极211。接收电极210和接地电极211接收因部分放电发生的电磁波。根据本发明的一个实施例，接收电极210和接地电极211为板形，在同一平面上具有预定的间隔被配置。
根据本发明的一个实施例，接收电极210和接地电极211中至少一个电极为扇形，伴随着扇形的半径增加，接收电极210和接地电极211之间的间隔会增大。参考图3，详细地说明接收电极210和接地电极211的结构。
接地板220和接地电极互相隔离。根据本发明的一个实施例，接地板220不在和接收电极210和接地电极220相同的平面上，而处在不同的平面上，即与接地电极220平行地被配置。
短路针221连接互相隔离的接地电极211和接地板220。根据本发明的一个实施例，在接地电极211和接地板220之间配置绝缘体230。此时，短路针221穿过接地电极211和接地板220之间的绝缘体230来将接地电极211和接地板220互相连接。
利用短路针221将连接的接地电极211和接地板220互相结合用于电容器。即，在接地电极211和接地板220之间的空间里可以存储电能。下面，由接地电极211和接地板220构成的电容器叫第一电容器。
并且，接地板220和边缘281互相结合作为电容器操作。即，在接地板220和边缘281之间的空间里可以存储电能。下面，由接地板220和边缘281构成的电容器叫第二电容器。
根据本发明的一个实施例，在接地板220和边缘281之间的空间里配置第一支体240，接地板220可以固定在第一支体240的上面上。根据本发明的一个实施例，第一支体240的电介率(permittivity)和绝缘体230的电介率可以相同。
接收电极210和边缘281互相结合而作为电容器操作。即，在接地板220和边缘281之间的空间里存储电能。下面，由接收电极210和边缘281构成的电容器叫第三电容器。根据本发明的一个实施例，在接收电极210和边缘281之间的空间里配置第二支体241，接收电极210可以固定在第二支体241的上面上。
天线单元210、211接收的电磁波的频带由第一电容器、第二电容器、第三电容器的电容值决定。因此，通过变化每个电容器的电容量来可以控制天线单元210、211接收的电磁波的频带。通过参考图4，详细地说明通过控制每个电容器的电容值来接收宽频带的电磁波的实施例。
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的具有平双极结构的接收单元结构的示图。参考图3，下面详细地说明根据本发明的一个实施例的天线单元的结构。
在图3中，只示出了接收电极310和接地电极320都为扇形的实施例，而根据本发明的另一个实施例，接收电极310和接地电极320中任意一个可以为扇形。
扇形意味着一个圆中由两个半径和一个弧围绕的领域。然而，根据本发明，扇形是特定方向具有狭窄的面积，而与此特定方向的相反方向具有宽大的面积的图形。因此，图3所示的接收电极310或接地电极320不一定为圆形的部分，而可以具有三角形或与三角形相似的其他形状。
根据图3所示的实施例，接收电极310和接地电极320每个都为扇形，在扇形的交点之间的间隔330可能非常狭窄。每个扇形的每个半径形成预定的角341、351。接收电极310和接地电极320之间的间隔在扇形的交点之间非常狭窄，而在弧部分(340、350)可以宽大。
两个扇形形成的两个角341、351可以被区分为第一间角341和第二间角351。根据本发明的一个实施例，第一间角341和第二间角351可以具有不同的角度。因此，接收电极310和接地电极320的弧部分的间隔340、350会不同。
接收电极310和接地电极320的间隔330、340、350和半径形成的间角341、351用来有效地检测电磁波可以被决定。
图3示出接收电极310的具有摺的面积的部分和接地电极320的狭窄面积的部分互相邻接的实施例。
图3示出接收电极310和接地电极320的扇形的中心角度不大于180度的实施例，但根据本发明的另外实施例，接收电极310和接地电极320的扇形的中心角度可以大于180度。此外，根据本发明的另一个实施例，接收电极310的扇形的中心角度和接地电极320的扇形的中心角度可以不同。
图3示出接收电极310和接地电极320的大小不同的实施例，但根据本发明的另一个实施例，接收电极310和接地电极320的大小可以相同。
根据图3所示的实施例，接收电极310的交点和接地电极320的交点互相邻接330。因此，在交点附近，接收电极310和接地电极320之间的间隔非常窄。伴随着扇形的半径增加，接收电极310和接地电极320之间的间隔增大340。
接收电极310和接地电极320在弧部分具有两个间隔。即，接收电极310的第一半径和接地电极320的第一半径形成第一间隔340，接收电极310的第二半径和接地电极320的第二半径形成第二间隔350。根据本发明的一个实施例，第一间隔340和第二间隔350具有不同的值。
经由天线单元可以接收的电磁波的频带根据接收电极310和接地电极320之间的间隔被决定。即，如果接收电极310和接地电极320之间的间隔狭窄，其可以接收高频带的电磁波，而如果接收电极310和接地电极320之间的间隔宽大，其可以接收低频带的电磁波。
根据本发明的一个实施例，天线单元利用接收电极310和接地电极320之间的间隔狭窄的部分来接收高频带的电磁波，利用接收电极310和接地电极320之间的间隔宽大的部分来接收低频带的电磁波。
根据本发明，接收电极310和接地电极320的形状没有变化，但可以有效地接收宽频带的电磁波。
图4是示出了根据本发明的一个示例性实施例的由接地电极和接地板互相结合作为电容器的示图。下面，参考图4详细地说明根据本发明接地电极和接地板作为电容器而操作，利用短路针来控制电容器的电容的概念。
在图2中已经说明了接地电极420和接地板430互相结合作为第一电容器451操作且接地板430和边缘480互相结合作为第二电容器操作。
由接地电极420和接地板430构成的第一电容器451和由接地板430和边缘480构成的第二电容器被认为串联。互相串联的两个电容器可以操作为结合的一个电容器。将第一电容器和第二电容器互相串联的电容器叫结合电容器。结合电容器的电容比第一和第二电容器的电容更小。
在图2中已经说明了接收电极420和边缘480互相结合而作为第三电容器452操作。
由于结合电容器的电容非常小，第三电容器的电容可以不同。
天线单元410、420所接收的电磁波的频带根据第一电容器451、第二电容器452和第三电容器452的每个电容量被决定。
根据本发明的一个实施例，第一电容器451的电容量根据短路针440的位置被决定。因此，通过变化短路针440的位置可以控制天线单元410、420所接收的电磁波的频带。
根据本发明的一个实施例，短路针440的位置被决定，用于天线单元410、420可以接收特定频带的电磁波。
根据本发明的另一个实施例，短路针440的位置被决定，用于天线单元410、420可以接收宽达频带的电磁波。在部分放电时，在宽大频带上发生电磁波。
为了使天线单元有效地接收部分放电时发生的电磁波，需要接收非常宽大的频带的电磁波。根据本发明的一个实施例，短路针440的位置可以被决定，用于天线单元可以接收宽大频带的电磁波。
接收电极410经由第一信号线461与同轴线缆473的中心线相连接，接地电极420利用第二信号线462来与同轴线缆473的接地线相连接。同轴线缆473穿过封闭电极470和N型连接口471而将电磁波引出到封闭金属容器的外部。
尽管本发明的几个示例性实施例利用有限数量的图示和特殊成分已经被显示和描述，但本发明并不局限于所公开的示例性实施例。
相反，在不脱离由权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，基于本发明的原则本领域的技术人员可以对其进行形式和细节上的各种改变，其范围被权利要求书和等同条件所限制。
Claims (7)
1.一种气体绝缘设备的部分放电检测装置，其包括：
天线单元，包括接收电磁波的接收电极和与所述接收电极具有预定间隔配置的接地电极；
接地板，与所述接地电极相隔离；
短路针，将所述接地电极和所述接地板互相连接；和
检测单元，检测所述电磁波，
其中，所述接收电极和所述接地电极之中至少一个电极为扇形，伴随着所述扇形的半径增加，所述间隔也增大。
2.如权利要求1所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，所述天线单元、所述接地板和所述短路针位于封闭金属容器内，所述封闭金属容器绝缘地支持高电压导体，所述电磁波从所述高电压导体中传送。
3.如权利要求2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，进一步包括同轴线缆，所述同轴线缆通过与所述接收电极相连接的信号线将所述电磁波引出到所述封闭金属容器的外部，所述检测单元在所述封闭金属容器的外部与所述同轴线缆相连接。
4.如权利要求3所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，所述封闭金属容器填充绝缘气体，所述同轴线缆经由所述封闭金属容器的封闭端子。
5.如权利要求1所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，进一步包括位于所述接地电极和所述接地板之间的绝缘体，所述短路针穿过所述绝缘体，将所述接地电极和所述接地板互相连接。
6.一种金属容器的部分放电检测装置，其包括：
天线单元，包括接收在金属容器内部中发生的电磁波的接收电极和与所述接收电极具有预定间隔的且与所述接收电极相同一平面上配置的接地电极；和
检测单元，用来检测所述电磁波来判断部分放电发生与否；
其中，所述接收电极和所述接地电极之中至少一个电极为扇形，伴随着所述扇形的半径增加，所述间隔也增大。
7.如权利要求6所述的金属容器的部分放电检测装置，所述接收电极和所述接地电极之间的两个角具有不同的角度。
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