CN103675612A - 六氟化硫电气设备综合检测仪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种六氟化硫电气设备综合检测仪及其使用方法，其将局部放电和分解产物两种检测项目有机结合在一起，大大地提高了检测内部故障的准确性。该检测仪包括设置有进气口和排气口的气路，所述进气口后的气路设置有针型阀，该针型阀后的气路依次设有电化学传感器和流量计；所述电化学传感器的输出端与一分解物信号处理单元连接；所述的分解物信号处理单元与一MCU连接；该气路设置有一气泵，用以当检测数据超过正常值时该MCU启动该气泵。该MCU还连接有局放信号处理单元、报警单元、显示器以及数据存储单元。本发明不仅构思新颖、结构简单，而且测试准确、快速、使用方便，对提高六氟化硫电气设备安全经济运行发挥积极作用，其推广应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明专利涉及电气设备检测仪器，是反映六氟化硫（以下简称SF6）电气设备局部放电和内部绝缘材料裂解进行综合诊断设备状态的检测仪。
背景技术
SF6气体具有优异的化学稳定性和电气性能，因此，自上世纪八十年代后广泛用于电气设备中，为电力系统的安全经济运行起了很好的作用。但由于电气设备中的设计、材质、制造、安装工艺和运行维护等还存在一些不足，而现有的检测手段难以检出局部的绝缘隐患，产品出厂和投入前未能将其检出。但投入运行后，在热和电的作用下，这些缺陷不断地发展，由于电气绝缘设备都是密封的，外界无法发现，直至引起事故，给社会带来重大的经济损失和不良的社会影响。
局部放电的灵敏度高，能检出SF6电气设备内部局部放电故障，但难以确定故障部位，且该法受现场的干扰大，准确性不是很高。而通过对SF6气体中SO2、H2S、CO和H2等分解物检测能较准确地判断故障的性质和部位，但该法的检测灵敏度不太高。因此，本专利仪器将分解物检测与局部放电测试有机结合后，能更及时、准确检出设备内部隐患，避免事故的发生，为设备状态维修提供科学的依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种六氟化硫电气设备综合检测仪，将局部放电和分解产物两种检测方法有机地结合在一起，进行综合分析，提高内部故障的检出率。
本发明采用以下方案实现：一种六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：将局部放电和分解产物两种检测项目有机结合在一起；该综合检测仪包括设置有进气口和排气口的气路，所述进气口后的气路设置有针型阀，该针型阀后的气路依次设有电化学传感器和流量计；所述电化学传感器的输出端与一分解物信号处理单元连接；所述的分解物信号处理单元与一MCU连接；所述的气路设置有一气泵，用以当检测数据超过正常值时该MCU启动该气泵，将外界的空气过滤后清洗所述气路；所述的MCU还连接有局放信号处理单元、报警单元、显示器以及数据存储单元；所述局放信号处理单元与、UHF传感器和噪音传感器连接。
本发明另一目的是提供一种上述检测仪的使用方法，其包括局部放电检测和分解物检测；
所述局部放电检测包括如下步骤：
步骤S01：将标有测试通道字样的同轴电缆的一端连接UHF传感器，另一端连接所述局放信号输入接口；
步骤S02：将标有噪音通道字样的同轴电缆的一端连接噪音传感器，另一端连
接主机的噪音通道接口；
步骤S03：将RS485连接线接入所述RS485接口，将标有上位机字样的一端连接485-USB转接器的485端,并将485-USB 转接器的USB端接至一电脑的USB端口；
步骤S04：将接地线接入所述检测仪的接地端子；
步骤S05：接入50Hz交流参比信号；
步骤S06：运行所述电脑及检测仪，启动正常后执行步骤S07；
步骤S07：将噪音传感器附着在被测设备垂直表面或平稳放置在被测设备旁边；
步骤S08：将超高频传感器贴附在被检设备的盆式绝缘子表面，接收被检设备内部的局部放电信号，当检出局放信号超过设定值时，所述报警单元发出报警；
步骤S09：进入电脑的查看界面，专家系统根据检测的数据进行综合分析；
所述分解物检测包括如下步骤：
步骤S21：开启检测仪电源，启动气泵清洗气路；
步骤S22：确认所述针形阀处于关闭状态，将尾气收集袋与所述排气口相连；
步骤S23：将一导气管不带过滤器的一端与仪器进气口相连；将导气管带过滤器的一端接上与被测设备排气口相匹配的转接头后，与该被测设备的排气口相连；
步骤S24：打开被检设备排气阀，调节所述针形阀将流量调节至正常值后，冲洗钝化所述气路一第一预定时间后,进入检测；在第二预定时间后自动判断检测终点，显示器显示检测结果并保存；当检出分解物含量异常时，启动气泵，对检测仪内部气路进行清洗，待所有传感器复零后，重测或进行下一设备的检测；
步骤S25：检测结束后，关闭检测仪电源开关，将针形阀旋至关闭状态；将所述排气阀封板复原；用便携式SF6气体检漏仪进行检漏，确保密封良好；
步骤S26：将尾气收集袋中的气体进行回收处理。
较之已有技术而言，本发明不仅一机两用，同时获取SF6电气设备内部超高频局部放电和绝缘材料分解产物的故障信息，更及时准确地诊断内部故障，而且具有结构简单、灵敏度高、稳定性好。由于本发明将局部放电和分解产物两种检测方法有机地结合在一起，进行综合分析，提高内部故障的检出率，为设备状态维修提供更加科学的依据，有效防止事故的发生，对提高SF6电气设备的安全经济运行发挥出积极的作用，具有很好的社会经济效益。
本发明不仅构思新颖、结构简单，而且测试准确、快速、使用方便，其推广应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明模块组成示意图。
图2是本发明硬件电路原理示意图。
图中：
1－显示器, 2－进气口, 3－针型阀，４－气泵, ５－电化学传感器，６－分解物信号处理单元,７－局放信号输入接口, ８－打印机, ９－电源单元， 10－接地端子，11－局放信号处理单元, 12－流量计，13－排气口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参阅附图1、图2，本实施例提供一种六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：将局部放电和分解产物两种检测项目有机结合在一起。该综合检测仪包括设置有进气口2和排气口13的气路，所述进气口2后的气路设置有针型阀3，该针型阀3后的气路依次设有电化学传感器5和流量计12；所述电化学传感器5的输出端与一分解物信号处理单元6连接；所述的分解物信号处理单元6与一MCU连接；所述的气路设置有一气泵4，用以当检测数据超过正常值时该MCU启动该气泵，将外界的空气过滤后清洗所述气路。所述的MCU还连接有局放信号处理单元11、报警单元、显示器1以及数据存储单元；所述局放信号处理单元11与局放信号输入接口7、UHF传感器、噪音传感器以及噪音通道接口连接。所述的MCU还连接有一打印机、USB接口电路以及RS485接口。
为了避免漏气，所述检测仪还包括一连接被测设备排气口与所述进气口的导气管；所述导气管采用聚四氟乙烯材料，两端备有自封快速接头，并在其一端设置有不锈钢过滤器。
具体的操作，请继续参见图1和图2：
局部放电检测时，将UHF超高频传感器贴附在GIS相邻气室法兰间盆式绝缘子的表面，接收设备内部发出的放电信号通过同轴电缆输入局放信号输入端子7；将环境噪声传感器放置在被检设备旁的平台上，接收到环境噪声信号通过同轴电缆输入局放信号输入接口7，经局放信号处理单元11进行比较、分析、处理后，专家系统诊断设备的状况后，由显示器1显示检测结果。
分解物检测时，SF6气体从被测设备排气口通过导气管进入检测仪进气口２,经针型阀３调节流量后，进入电化学传感器５，与电解质发生化学反应后，输出与分解物浓度相应的电信号，进入分解物信号处理单元６进行处理，并将模拟量信号转换成数字量，由MCU微处理器作逻辑处理、判断，由显示器1显示检测结果，并保存。当分解物浓度超过正常值时，专家系统将对检测数据进行分析判断，提出处理意见。检测后气体进入流量计12检测流量后，经排气口13排出。
本发明分解物的检测气路系统中设置有气泵4，当检测数据超过正常值时启动气泵，将外界的空气过滤后清洗检测系统，不仅能使电化学传感器很快复零，而且能有效地保护传感器，提高其准确性和使用寿命。超高频传感器的信号经高性能的同轴电缆输入到局放信号处理单元，在30m以内对信号没有明显的衰减，有效地提高了检测灵敏度。其两端配有“N”接头，不仅具有良好的防护效果，而且装卸方便。气体分解物配置的导气管采用吸附性极小的优质聚四氟乙烯材料，两端备有自封快速接头，并在其一端设置有不锈钢过滤器，不仅解决了分解物的吸附，而且有效防止微小颗粒杂质的接入，保护传感器，提高了检测精度，有利于早期故障的检出。
本发明专利是基于对SF6电气设备的工作原理、结构、材质、故障特点，并对局部放电和气态分解物作了大量试验研究后，将局部放电和分解物两种检测方法有机地结合进行综合分析。本发明仪器采用图2中的电子线路流程，实现对SF6电气设备内部早期故障检出，并由故障诊断专家系统进行智能化综合判断。此外，本仪器选用大容量、高性能锂电池作为电源，充足后可连续使用8小时以上。检测时设备不需停电，局放每次检测不到1分钟，分解物每次检测仅2分钟，省时、省气、省电。
本专利仪器具有灵敏度高、稳定性好、操作方便，是一台高性能、智能化设备，其研制成功，填补了我国的空白，该检测技术处于国际先进水平。
为了让一般技术人员更好操作本发明的检测仪，下面对具体操作步骤描述如下；
1、 局部放电检测：
主机平稳放置后，将笔记本电脑放在主机的面板上，操作步骤如下：
1） 将标有“测试通道”字样的同轴电缆的一端连接超高频传感器，另一端连接主机的局放通道接口；
2） 将标有“噪音通道”字样的同轴电缆的一端连接噪音传感器，另一端连接主机的噪音通道接口；
3） 将RS485连接线接入主机的RS485接口，将标有“上位机”字样的一端连接“485-USB”转接器的485端,并将“485-USB” 转接器的USB端接至电脑的USB端口；
4） 将接地线接入接地端子；
5） 接入50Hz交流参比信号；
6）打开笔记本电脑，进入检测界面；接上电源线，打开电源开关，电源指示灯和通道指示灯亮，启动正常；
7）将噪音传感器附着在被测设备垂直表面或平稳放置在被测设备旁边；
8）将超高频传感器牢固地贴附在被检设备的盆式绝缘子表面，接收被检设备内部的局部放电信号，检测时间一般为10秒；当检出局放信号超过设定值时，仪器会自动发光报警；
9） 进入查看界面，专家系统根据检测的数据进行综合分析。
2、 分解物检测：
1）开启检测仪电源，启动气泵清洗气路，传感器复零后进行检测设备和检测项目选择；
2）确认仪器针形阀处于关闭状态，将尾气收集袋与仪器排气口相连；
3）将导气管不带过滤器的一端与仪器进气口相连；将导气管带过滤器的一端接上与被测设备排气口相匹配的转接头后，与设备排气口相连；
4）缓慢打开被检设备排气阀，调节针形阀将流量调节至正常值后，冲洗钝化气路管道20秒后,进入检测，2分钟后自动判断检测终点，显示检测结果并保存。当检出分解物含量异常时，应启动气泵，对仪器内部气路进行清洗，待传感器复零后，重测或进行下一设备的检测。
5）检测结束后，关闭仪器电源开关，将针形阀旋至关闭状态。将设备排气阀封板复原；用便携式SF6气体检漏仪进行检漏，确保密封良好；
6）将尾气收集袋中的气体进行回收处理。
总的来说，本发明将局部放电和分解物两种检测方法有机地结合在一起，进行综合分析，提高内部故障的检出率，为设备状态维修提供更加科学的依据。
本发明仪器现场检测时，一般先进行局部放电检测，当发现局部放电异常时，再进行分解物检测。这样不仅能检出设备内部隐患；而且节省了时间，减少了SF6气体气体排放，有利于环保。
值得一提的是，本发明所述的被检设备为以SF6气体作绝缘的电气设备，主要包括变压器、互感器、电容器、断路器和GIS等变电设备。本发明的特征还在于，本仪器配置的超高频传感器的频率范围为200MHz～2000 MHz,具有抗干扰能力强、灵敏度高、稳定性好，能有效地检出设备内部产生的各种超高频的放电信号。
本发明选取SO2、H2S、CO和H2作为绝缘材料分解的特征组分，在行业里本发明人最早提出H2S、CO和H2能有效地反映固体绝缘材料的分解；而CO和H2两组分不被设备内置的吸附剂和气路吸附，具有响应速度快、稳定性好，有利于内部故障的及时检出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：将局部放电和分解产物两种检测项目有机结合在一起；该综合检测仪包括设置有进气口和排气口的气路，所述进气口后的气路设置有针型阀，该针型阀后的气路依次设有电化学传感器和流量计；所述电化学传感器的输出端与一分解物信号处理单元连接；所述的分解物信号处理单元与一MCU连接；所述的气路设置有一气泵，用以当检测数据超过正常值时该MCU启动该气泵，将外界的空气过滤后清洗所述气路；所述的MCU还连接有局放信号处理单元、报警单元、显示器以及数据存储单元；所述局放信号处理单元与、UHF传感器和噪音传感器连接。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：所述的MCU还连接有一打印机、USB接口电路以及RS485接口。
3.根据权利要求1所述的六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：所述UHF传感器的频率范围为200MHz～2000 MHz。
4.根据权利要求1所述的六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：还包括一连接被测设备排气口与所述进气口的导气管；所述导气管采用聚四氟乙烯材料，两端备有自封快速接头，并在其一端设置有不锈钢过滤器。
5.根据权利要求1所述的六氟化硫电气设备综合检测仪，其特征在于：所述的分解物选取SO2、H2S、CO和H2作为绝缘材料分解的特征组分。
6.一种如权利要求2所述的六氟化硫电气设备综合检测仪的使用方法，其特征在于：包括局部放电检测和分解物检测；
所述局部放电检测包括如下步骤：
步骤S01：将标有测试通道字样的同轴电缆的一端连接UHF传感器，另一端连接所述局放信号输入接口；
步骤S02：将标有噪音通道字样的同轴电缆的一端连接噪音传感器，另一端连接主机的噪音通道接口；
步骤S03：将RS485连接线接入所述RS485接口，将标有上位机字样的一端连接485-USB转接器的485端,并将485-USB 转接器的USB端接至一电脑的USB端口；
步骤S04：将接地线接入所述检测仪的接地端子；
步骤S05：接入50Hz交流参比信号；
步骤S06：运行所述电脑及检测仪，启动正常后执行步骤S07；
步骤S07：将噪音传感器附着在被测设备垂直表面或平稳放置在被测设备旁边；
步骤S08：将超高频传感器贴附在被检设备的盆式绝缘子表面，接收被检设备内部的局部放电信号，当检出局放信号超过设定值时，所述报警单元发出报警；
步骤S09：进入电脑的查看界面，内置的专家系统根据检测的数据进行综合分析；
所述分解物检测包括如下步骤：
步骤S21：开启检测仪电源，启动气泵清洗气路；
步骤S22：确认所述针形阀处于关闭状态，将尾气收集袋与所述排气口相连；
步骤S23：将一导气管不带过滤器的一端与仪器进气口相连；将导气管带过滤器的一端接上与被测设备排气口相匹配的转接头后，与该被测设备的排气口相连；
步骤S24：打开被检设备排气阀，调节所述针形阀将流量调节至正常值后，冲洗钝化所述气路一第一预定时间后,进入检测；在第二预定时间后自动判断检测终点，显示器显示检测结果并保存；当检出分解物含量异常时，启动气泵，对检测仪内部气路进行清洗，待所有传感器复零后，重测或进行下一设备的检测；
步骤S25：检测结束后，关闭检测仪电源开关，将针形阀旋至关闭状态；将所述排气阀封板复原；用便携式SF6气体检漏仪进行检漏，确保密封良好；
步骤S26：将尾气收集袋中的气体进行回收处理。
7.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于：所述步骤S08的检测时间为10秒。
8.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于：所述第一预定时间为20秒钟，第二预定时间为2分钟。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |