CN103278789B - Gis局放检测模拟放电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及GIS局部放电检测技术领域，特别涉及一种GIS局放检测模拟放电器，其特征在于，包括自励振荡电路、高压整流储能电路、升压电路、放电间隙电路和放电回路，自励振荡电路分别与1.5V直流电源、放电回路及高压整流储能电路相连，升压电路分别与放电回路、放电间隙电路及高压整流储能电路相连。与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够随时判断GIS局部放电检测设备是否处于故障状态，使GIS局放检测设备状态稳定运行，保证GIS局部放电检测设备对检测对象的测量结果的可靠性，起到保证检测设备安全可靠运行的目的。

Description

GIS局放检测模拟放电器

技术领域

本发明涉及GIS局部放电检测技术领域，特别涉及一种GIS局放检测模拟放电器。

背景技术

随着我国经济发展和城市化进程的加速，GIS(六氟化硫封闭式组合电器)设备的需求量急剧增加。由于目前GIS(六氟化硫封闭式组合电器)生产厂家众多，制造水平不一，产品质量分散性很大。而且，我国早期投运的GIS(六氟化硫封闭式组合电器)已经进入寿命的中后期，设备运行进入了故障多发期；因现场安装施工条件所限，新投运GIS(六氟化硫封闭式组合电器)设备出故障的概率和风险也很高，这与当前全社会对电网可靠性的日益提高的要求之间产生了巨大的矛盾。

局部放电是GIS(六氟化硫封闭式组合电器)长期运行中绝缘裂化的一个重要征兆。特高频局部放电检测技术作为评估GIS(六氟化硫封闭式组合电器)运行状况的一种有效手段，目前逐步在电力系统中应用开来。从技术经济角度来讲，采用便携式局放检测系统对GIS(六氟化硫封闭式组合电器)进行定期巡检与跟踪检测建立设备的局放监测记录对于及时发现设备潜在故障及掌握设备运行状况有很大作用。

在局部放电检测技术方面应用较为广泛有超声波法、脉冲电流法和特高频法。其中超声波检测法是根据局部放电产生的超声波信号进行局部放电的判断分析方法。典型的超声波传感器的频带大多为50kHz-200kHz，其优点是一方面不影响电气主设备的安全运行，另一方面受电磁干扰影响较小。缺点是放电源和超声探头之间的波阻抗异常复杂，超声波信号常常因为传播途径复杂、衰减严重而导致检测灵敏度很低。

脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种局部放电检测方法。脉冲电流法广泛用于变压器型式试验、预防和交接试验、变压器局部放电实验研究等，其特点是测量灵敏度高、放电量可以标定等。但这种方法测量频率低，频带窄，包含信息量不足而且现场抗干扰能力差。目前采用超宽带电流传感器接受脉冲电流信号成为这种检测方法的发展趋势。

特高频法是目前局部放电检测的一种新方法，该方法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。在80年代末，UHF法测量局部放电首先应用在GIS(六氟化硫封闭式组合电器)设备中。UHF检测的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优点，因而在近年来得到了迅速的发展和广泛的应用。但是，现有的基于特高频检测原理的便携式局部放电检测系统，由于存放保管条件的不同等其他外来因素，在使用时，难以判断其是否存在故障，检测设备的状态存在不确定性；当试验该检测设备检测GIS(六氟化硫封闭式组合电器)设备时，若没有测出局部放电信号时，不能确定是本身GIS(六氟化硫封闭式组合电器)设备没有发生局部放电，还是由于局部放电检测设备由于保管不当造成的故障没有检测出局部放电信号，产生较大隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种GIS局放检测模拟放电器，基于自励振荡电路原理，根据操作人员的命令作相应的控制，通过电路的转换将电压升高，实现间歇放电，用于判断GIS局放检测设备工作状态是否正常，保证GIS局部放电检测设备测量结果的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

GIS局放检测模拟放电器，包括自励振荡电路、高压整流储能电路、升压电路、放电间隙电路和放电回路，自励振荡电路分别与1.5V直流电源、放电回路及高压整流储能电路相连，升压电路分别与放电回路、放电间隙电路及高压整流储能电路相连；

所述的自励振荡电路由三极管VT1、自耦变压器T1、电容C1、电阻R1组成，三极管VT1的基极与自耦变压器T1的原边绕组线圈L1相连接，自耦变压器T1的原边绕组线圈L1的另一端分别与电容C1和电阻R1相连接，电容C1的另一端与三极管VT1的发射极相连接，电阻R1的另一端与自耦变压器T1的原边绕组线圈L2相连接；自耦变压器T1的原边绕组线圈L2的另一端接三极管VT1的集电极；

自励振荡电路中，按钮S由打开到闭合后，直流电源的正极施加到三极管VT的发射极，使得三极管VT满足导通条件，经三极管VT的发射极、集电极向自耦变压器T1的线圈L2提供由0逐渐增大的电流，其相应的磁场逐渐增强，该磁场在自耦变压器T1的线圈L1中感应出电势与电源叠加，使得三极管VT集电极电流进一步加大，形成正反馈，三极管VT迅速进入饱和区；随着三极管VT的集电极电流不再增加，线圈L1中感应电动势逐渐减小，三极管VT的基极电流也开始减小，直至三极管VT退出饱和区；随着集电极电流下降，线圈L1中的感应电动势极性改变，使三极管VT基极电流进一步减小，形成一个正反馈过程，使VT很快进入截止状态；此时，三极管VT的发射极为电源电压的正极，高于基极电压，三极管VT又满足导通条件，开始一个新的导通截止过程，以此往复，不断使三极管VT处于导通、截止的状态转换；电路中线圈L2内的电流时有时无，相应产生脉动磁场；

高压整流储能电路中，线圈L3中感应产生电压脉冲，不断地向电容C3充电，使得电容C3上的电荷不断积累，达到较高的能量，等待放电条件的满足，进行瞬间放电；所述的高压整流储能电路包括二极管VD1、电容C3、线圈L3，线圈L3为自耦变压器T1的副边绕组线圈；所述二极管VD1的输出端与放电回路的连接端a连接，电容C3一端与放电回路的连接端b连接，电容C3的另一端b与自耦变压器T1的副边绕组线圈L3相连接；

放电回路中，在高压整流储能电路充电储能的同时，对放电回路的电容C2进行充电，当电容C2两端电压达到整定值时，双向触发二极管VD2导通，控制可控硅MCR导通，使储满电能的电容C3开始放电；所述的放电回路由电阻R2、电容C2、二极管VD2、可控硅MCR组成，电阻R2的一端与连接端a相连，电阻R2的另一端与二极管VD2的一端相连接；二极管VD2的另一端与可控硅MCR的栅极相连接，可控硅MCR的阳极与连接端b相连接，可控硅MCR的阴极与电容C2相连接；

升压回路中，电容C3放出的脉动电流在升压变压器T2的线圈L4上产生脉动磁场，经线圈L5转换为脉动的高电压输出；

放电间隙电路连接在升压变压器T2的线圈L5两端，放电间隙为1mm，用于放电输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够随时判断GIS局部放电检测设备是否处于故障状态，使GIS局放检测设备状态稳定运行，保证GIS局部放电检测设备对检测对象的测量结果的可靠性，起到保证检测设备安全可靠运行的目的。

附图说明

图1是本发明实施例原理框图；

图2是本发明实施例自励振荡电路的的原理图；

图3是本发明实施例高压整流储能电路模块的原理图；

图4是本发明实施例放电回路原理图；

图5是本发明实施例升压电路原理图；

图6是本发明实施例外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

见图1，是本发明GIS局放检测模拟放电器实施例原理框图，包括自励振荡电路、高压整流储能电路、升压电路、放电间隙电路和放电回路，自励振荡电路分别与1.5V直流电源、放电回路及高压整流储能电路相连，升压电路分别与放电回路、放电间隙电路及高压整流储能电路相连；

见图2，自励振荡电路中，输入1.5V直流电源，按钮S由打开到闭合后，直流电源的正极施加到三极管VT1的发射极ee，使得三极管VT1满足导通条件，经三极管VT1的发射极ee、集电极cc向自耦变压器T1的线圈L2提供由0逐渐增大的电流，其相应的磁场逐渐增强，该磁场在自耦变压器T1的线圈L1中感应出电势与电源叠加，使得三极管VT1集电极电流进一步加大，形成正反馈，三极管VT1迅速进入饱和区；随着三极管VT1的集电极电流不再增加，线圈L1中感应电动势逐渐减小，三极管VT1的基极电流也开始减小，直至三极管VT1退出饱和区；随着集电极电流下降，线圈L1中的感应电动势极性改变，使三极管VT1的基极电流进一步减小，形成一个正反馈过程，使VT1很快进入截止状态；此时，三极管VT1的发射极ee为电源电压的正极，高于基极bb电压，三极管VT1又满足导通条件，开始一个新的导通截止过程，以此往复，不断使三极管VT1处于导通、截止的状态转换；电路中线圈L2内的电流时有时无，相应产生脉动磁场。

该回路中三极管VT1选用低频小功率三极管3AX31A，性能指标有：集电极-基极反向截止电流<20uA；集电极-发射极反向截止电流<1000uA；共发射极直流电流放大系统30～200；集电极-基极反向击穿电压o>20v；集电极-发射极反向击穿电压>12v；集电极最大允许电流：125ma。

见图3，高压整流储能电路中，线圈L3中感应产生电压脉冲，不断地向电容C3充电，使得电容C3上的电荷不断积累，达到较高的能量，等待放电条件的满足，进行瞬间放电，二极管VD1与电容C3之间设有放电回路的连接端a和连接端b。二极管VD1选用2CZ21C型，其性能指标：反向重复峰值电压：400V；正向平均电流：0.5A；浪涌电流10A；正向电压：1V；反向恢复时间：1nS；反向电流：5uA。

见图4，放电回路中，在高压整流储能电路充电储能的同时，对放电回路的电容C2进行充电，当电容C2两端电压达到整定值时，双向触发二极管VD2导通，控制可控硅MCR导通，使储满电能的电容C3开始放电；电阻R2的一端与连接端a相连，可控硅MCR的阳极与连接端b相连。

回路中，双向触发二极管VD2选用DB3。可控硅选用MCR100-6，它具有先进的玻璃钝化芯片、具有灵敏的控制极触发电流，通态压降低，其主要参数:电流0.8A；电压≥400V；触发电流10～30μA；结温110℃。

见图5，升压回路中，电容C3放出的脉动电流在升压变压器T2的线圈L4上产生脉动磁场，经线圈L5转换为脉动的高电压输出，电压振幅可达7000v，电压脉动周期为0.45秒；线圈L4为变压器T2的原边绕组为17匝，线圈L5为副边绕组为1500匝，升压变压器T2升压比例为1500：17。

放电间隙电路连接在升压变压器T2的线圈L5两端，放电间隙为1mm，其放电电压为1.7Kv～2Kv，用于放电输出。

见图6，本发明放电器外观是一个手执式放电装置，外壳采用塑料密封设计，电路板装于外壳内，具有防尘保护，总长(L1)281mm，放电端长(L2)111mm。

Claims (1)

1.GIS局放检测模拟放电器，其特征在于，包括自励振荡电路、高压整流储能电路、升压电路、放电间隙电路和放电回路，自励振荡电路分别与1.5V直流电源、放电回路及高压整流储能电路相连，升压电路分别与放电回路、放电间隙电路及高压整流储能电路相连；

所述的自励振荡电路由三极管VT1、自耦变压器T1、电容C1、电阻R1组成，三极管VT1的基极与自耦变压器T1的原边绕组线圈L1相连接，自耦变压器T1的原边绕组线圈L1的另一端分别与电容C1和电阻R1相连接，电容C1的另一端与三极管VT1的发射极相连接，电阻R1的另一端与自耦变压器T1的原边绕组线圈L2相连接；自耦变压器T1的原边绕组线圈L2的另一端接三极管VT1的集电极；

自励振荡电路中，按钮S由打开到闭合后，直流电源的正极施加到三极管VT1的发射极，使得三极管VT1满足导通条件，经三极管VT1的发射极、集电极向自耦变压器T1的线圈L2提供由0逐渐增大的电流，其相应的磁场逐渐增强，该磁场在自耦变压器T1的线圈L1中感应出电势与电源叠加，使得三极管VT1集电极电流进一步加大，形成正反馈，三极管VT1迅速进入饱和区；随着三极管VT1的集电极电流不再增加，线圈L1中感应电动势逐渐减小，三极管VT1的基极电流也开始减小，直至三极管VT1退出饱和区；随着集电极电流下降，线圈L1中的感应电动势极性改变，使三极管VT1基极电流进一步减小，形成一个正反馈过程，使VT1很快进入截止状态；此时，三极管VT1的发射极为电源电压的正极，高于基极电压，三极管VT1又满足导通条件，开始一个新的导通截止过程，以此往复，不断使三极管VT1处于导通、截止的状态转换；电路中线圈L2内的电流时有时无，相应产生脉动磁场；

所述的高压整流储能电路包括二极管VD1、电容C3、线圈L3，线圈L3为自耦变压器T1的副边绕组线圈；所述二极管VD1的输出端与放电回路的连接端a连接，电容C3一端与放电回路的连接端b连接，电容C3的另一端b与自耦变压器T1的副边绕组线圈L3相连接；高压整流储能电路中，线圈L3中感应产生电压脉冲，不断地向电容C3充电，使得电容C3上的电荷不断积累，达到较高的能量，等待放电条件的满足，进行瞬间放电；

所述的放电回路由电阻R2、电容C2、二极管VD2、可控硅MCR组成，电阻R2的一端与连接端a相连，电阻R2的另一端与二极管VD2的一端相连接；二极管VD2的另一端与可控硅MCR的栅极相连接，可控硅MCR的阳极与连接端b相连接，可控硅MCR的阴极与电容C2相连接；放电回路中，在高压整流储能电路充电储能的同时，对放电回路的电容C2进行充电，当电容C2两端电压达到整定值时，双向触发二极管VD2导通，控制可控硅MCR导通，使储满电能的电容C3开始放电；

升压回路中，电容C3放出的脉动电流在升压变压器T2的线圈L4上产生脉动磁场，经线圈L5转换为脉动的高电压输出；

放电间隙电路连接在升压变压器T2的线圈L5两端，放电间隙为1mm，用于放电输出。