CN104280412A - 基于电场计算及x射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，包括以下步骤：首先，给待检测绝缘拉杆两端加1.7倍额定电压1min，然后降低至1.3倍相电压并进行局部放电的检测：如果检测到有局部放电，说明该绝缘拉杆不合格；如果没有检测到局部放电，保持电压，通过X射线发生器从绝缘拉杆接地端处从下向上进行X射线扫描照射；当X射线扫描到某一位置时，检测到局部放电；X射线离开该位置，局部放电消失，则绝缘拉杆在该处存在缺陷；如果全程未检测到局部放电，则绝缘拉杆合格。本发明利用X射线对绝缘拉杆的不同位置进行合理强度的照射，这可以大大改善由于电场分布不均匀导致处于较低电场处的缺陷无法被检测出的问题。

Description

基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法

技术领域

本发明属于大型电力设备绝缘检测技术领域，特别涉及一种绝缘拉杆局部放电检测方法。

背景技术

影响高压断路器动作可靠性的因素很多，其中，高压断路器触头能否可靠合分就是一个关键因素，而导致高压断路器触头无法分合的一种可能是控制SF₆高压断路器触头合分的操动机构中的绝缘拉杆发生了故障。电力系统因绝缘拉杆的问题导致断路器发生故障已多次出现。绝缘拉杆属于断路器中的连动机构,是实现操动机构控制灭弧室进行分合闸操作的连动部分。触头的开合过程都需要通过绝缘拉杆来实现机构的运动，因此绝缘拉杆在断路器中占据很重要的位置。

目前，绝缘拉杆出厂试验如局放，耐压等无法完全检测出绝缘拉杆内部缺陷，在一些绝缘拉杆发生炸裂的事故中，调取之前的型式试验报告，均显示绝缘拉杆型式试验合格。但是，通过之后对绝缘拉杆进行解剖实验发现，绝缘拉杆存在夹层中气隙，微裂纹等内部缺陷。一般而言，绝缘拉杆是通过局部放电试验来进行内部缺陷的检测。但是，传统的绝缘拉杆局部放电检测中存在的两个问题：1)在绝缘拉杆局部放电检测试验过程中，较难检测出处于低电场下拉杆中的缺陷。2)在绝缘拉杆局部放电检测试验过程中，较难检测出尺寸较小的微裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，以解决现有技术存在的无法检测微裂纹或者难以检出低压场下拉杆中缺陷的问题，其简单易行且着实有效，能够准确判断绝缘拉杆内部是否存在微裂纹及其大小和微裂纹的位置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，包括以下步骤：

首先，给待检测绝缘拉杆两端加1.7倍额定电压1min，然后降低至1.3倍相电压并进行局部放电的检测：

如果检测到有局部放电，说明该绝缘拉杆不合格；如果没有检测到局部放电，保持电压，通过X射线发生器从绝缘拉杆接地端处从下向上进行X射线扫描照射；当X射线扫描到某一位置时，检测到局部放电；X射线离开该位置，局部放电消失，则绝缘拉杆在该处存在缺陷；如果全程未检测到局部放电，则绝缘拉杆合格。

优选的，X射线发生器距离绝缘拉杆距离为10cm，扫描检测步长为5cm，对每个点X射线持续照射10s；X射线强度由X射线发生器的管电流Y决定；Y＝21.5X^-0.553；其中，Y为X射线发生器的管电流mA；X为绝缘拉杆对应照射区域的电场强度均值kV/mm。

优选的，X射线发生器的管电压大于或等于100kV，管电流1mA-5mA可调。

优选的，X射线发生器和绝缘拉杆设置于密闭试验罐内；X射线发生器安装于密闭试验罐内的能够上下移动的支架上；绝缘拉杆的一端连接无局部放电高压电源一端，另一端连接局部放电检测传感器后接地，无局部放电高压电源另一端接地。

优选的，局部放电检测传感器连接示波器和数据采集卡，数据采集卡连接计算机终端。

优选的，所述数据采集卡为采集速度大于50M/s的多通道数字采集卡。

优选的，X射线发生器的聚集系统为准平行束X射线透镜，在出口处采用钢板对X射线照射范围进行约束。

本发明通过示波器及采集卡采集信号并传输给计算机终端，计算机终端对数据进行分析以判断判断绝缘拉杆内部是否存在微裂纹及其大小和微裂纹的位置。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明首先计算绝缘拉杆的电场分布，然后按照公式计算出不同位置处的所需的X射线强度，将X射线发生器固定在可上下移动的支架上，对样品的不同位置进行X射线照射并同时对绝缘拉杆进行局部放电检测，与现有技术相比，本发明测量方法至少具有以下优点：本发明利用X射线对绝缘拉杆的不同位置进行合理强度的照射，这可以大大改善由于电场分布不均匀导致处于较低电场处的缺陷无法被检测出的问题。同时该方法还可以提高局部放电检测系统的灵敏度和抗干扰力。

附图说明

图1是绝缘拉杆在额定电压下电场分布图；

图2是电场-X射线强度拟合曲线；

图3是是本发明提出的绝缘拉杆在X射线照射下局部放电试验电路示意图；

图4是在额定电压下延绝缘拉杆表面电场分布曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

对绝缘拉杆进行局部放电检测时，首先将绝缘拉杆装入试验罐内，给绝缘拉杆两端加压并进行局部放电的检测。在额定电压下，电场及电压分布如图1所示：绝缘拉杆的电场分布呈现两端高，中间低的一种分布，特别是高压端电场较高，最高为1.08kV/mm，中间电场最低为0.07kV/mm，接地端电场略有回升为0.14kV/mm，如果绝缘拉杆的内部缺陷位于中下部(靠近接地极)，则很难检测出局部放电。因此，本发明提出在进行局部放电检测的时候，对绝缘拉杆的不同部位进行不同强度的X射线照射，进而更容易检测出局部放电及判断其缺陷的严重程度。

X射线照射是一种局部放电辅助激励法，即利用外界能量粒子激发绝缘薄弱部位的局部放电，提高其放电的强度和频度，使局部放电信号达到可测的目的。外界能量粒子激发局部放电实际上是一种光电离过程，它可以人为地在介质间隙中增加起始电子的数量，减少放电统计时延。这样，局部放电在较低的电压下即可发生。如果绝缘拉杆存在裂纹、气泡等缺陷，在4kV/mm(气隙内电场，与气隙的形状及绝缘材料的介电常数有关)即会发生局部放电。电场较小时，就需要通过X射线激励才能激发裂纹、气泡内的电子电离，进而产生可检测的局部放电信号。

对于绝缘拉杆内部一个较小的缺陷，在不同的电场下，如果要产生大于5pC的局部放电信号，所需的X射线强度也不同。通过实验室测量，具体如图2所示。

如果是用高压电源配合X射线管来产生的X射线，那么就是取决于高压值和射线管的束流。本发明用X射线管电压为50kV，管电流5-20mA可调。

通过曲线拟合，得出电场-X射线强度(管电流)关系式：

Y＝21.5X^-0.553

其中，Y

本发明基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，具体包括以下步骤：实验时首先通过无局部放电高压电源5给绝缘拉杆3两端加1.7倍绝缘拉杆额定电压1min，然后降低至1.3倍相电压并进行局部放电的检测：

如果局部放电检测传感器4检测到有局部放电(说明该绝缘拉杆3不合格)；如果没有检测到局部放电，保持电压，通过X射线发生器1从绝缘拉杆3接地端处从下向上进行X射线扫描照射，X射线源距离绝缘拉杆3距离为10cm，扫描检测步长为5cm，对每个点X射线持续照射10s；X射线强度由X射线发生器1的管电流Y决定；Y＝21.5X^-0.553；其中，Y为X射线发生器1的管电流mA；X为绝缘拉杆3对应照射区域的电场强度均值kV/mm(可以是任意电压下的电场强度，优选测试方法给的是1.3倍相电压下的电场强度)。当X射线扫描到某一位置时，检测到局部放电；X射线离开该位置，局部放电消失，则认为绝缘拉杆3在该处存在缺陷；如果全程未检测到局部放电，则认为绝缘拉杆3合格。

Claims (7)

1.基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先给待检测绝缘拉杆(3)两端加1.7倍额定电压1min，然后降低至1.3倍相电压并进行局部放电的检测：

如果检测到有局部放电，说明该绝缘拉杆(3)不合格；如果没有检测到局部放电，保持电压，通过X射线发生器(1)从绝缘拉杆(3)接地端处从下向上进行X射线扫描照射；当X射线扫描到某一位置时，检测到局部放电；X射线离开该位置，局部放电消失，则绝缘拉杆(3)在该处存在缺陷；如果全程未检测到局部放电，则绝缘拉杆(3)合格。

2.根据权利要求1所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，X射线发生器(1)距离绝缘拉杆(3)距离为10cm，扫描检测步长为5cm，对每个照射区域X射线持续照射10s；X射线强度由X射线发生器(1)的管电流Y决定；Y＝21.5X^-0.553；其中，Y为X射线发生器(1)的管电流，mA；X为绝缘拉杆(3)对应照射区域的电场强度均值，kV/mm。

3.根据权利要求1所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，X射线发生器(1)的管电压大于或等于100kV，管电流1mA-5mA可调。

4.根据权利要求1所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，X射线发生器(1)和绝缘拉杆(3)设置于密闭试验罐内；X射线发生器(1)安装于密闭试验罐内的能够上下移动的支架上；绝缘拉杆(3)的一端连接无局部放电高压电源(5)一端，另一端连接局部放电检测传感器(4)后接地，无局部放电高压电源(5)另一端接地。

5.根据权利要求4所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，局部放电检测传感器(4)连接示波器(6)和数据采集卡(7)，数据采集卡(7)连接计算机终端(8)。

6.根据权利要求5所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，所述数据采集卡(7)为采集速度大于50M/s的多通道数字采集卡。

7.根据权利要求1所述的基于电场计算及X射线激励的绝缘拉杆局部放电检测方法，其特征在于，X射线发生器(1)的聚集系统为准平行束X射线透镜，在出口处采用钢板对X射线照射范围进行约束。