CN104914365B - 一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置及方法，其主要技术特点是：该由机壳及其内部的检测电路构成，在机壳面板上设有两个输入端子、一个输出端子、一个接地端子以及开关、指示灯、电量检测按钮和调节旋钮，两个输入端子接在局部放电检测回路中并与耦合电容串联在同一支路上，接地端子接地，输出端子连接到测量仪器上；该方法是将检测装置连接在检测回路与测量仪器之间，通过调节旋钮提高局部放电信号输出幅值，从而计算出试品的放电量。本发明提能够有效地提高了局部放电试验的检测灵敏度；当有外界干扰信号时，通过提高局部放电信号输出幅值可以显著增加检测信噪比，减少外界干扰的不良影响，增强局部放电信号的识别能力。

Description

一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置及方法

技术领域

本发明属于高压放电技术领域，尤其涉及一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置及方法。

背景技术

当电气设备内部存在绝缘缺陷时，在电场作用下会产生局部放电现象。虽然放电的能量很微弱，不影响设备的短时绝缘强度，但是，日积月累将引起绝缘老化，最后可能导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。

近年来，国内外已越来越重视对电气设备进行局部放电检测。目前，主要采用脉冲电流法对局部放电进行定量检测。局部放电产生时，试品两端产生高频脉冲电流，在接入的检测电路上会形成电压脉冲，通过电子仪器测量并显示此电压脉冲，便可判断是否存在局部放电及其放电强度，这就是脉冲电流法的原理。在现场检测中，经常会由外界干扰引入一些脉冲信号，这些干扰信号与局部放电信号混杂在一起，导致检测结果无法识别，甚至造成误判断的严重后果，因此，如何提高局部放电检测灵敏度成为一个很重要的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置及方法，解决了局部放电检测灵敏度的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置，由机壳及其内部的检测电路构成，在机壳面板上设有两个输入端子、一个输出端子、一个接地端子以及开关、指示灯、电量检测按钮和调节旋钮，两个输入端子接在局部放电检测回路中并与耦合电容串联在同一支路上，接地端子接地，输出端子连接到测量仪器上；所述的检测电路包括两个闭合铁氧体铁心、四个线圈、输入匹配电阻、输出匹配电阻和直流励磁回路；输入匹配电阻连接在两个输入端子之间，输出匹配电阻连接在输出端子和接地端子之间，第一闭合铁氧体铁心的一侧缠绕第一线圈并连接在两个输入端子之间，第一闭合铁氧体铁心的另一侧缠绕第二线圈并连接在输出端子和接地端子之间，第二闭合铁氧体铁心的一侧缠绕第三线圈并连接在两个输入端子之间，第二闭合铁氧体铁心的另一侧缠绕第四线圈并连接在直流励磁回路中。

而且，所述直流励磁回路包含直流电源、第一开关、第二开关、可调电阻和指示灯，第一开关与机壳面板上的开关相对应用于控制直流励磁回路的通断，可调电阻的电阻值通过机壳面板上的调节旋钮连续调节，在直流电源两端并联由第二开关和指示灯串联在一起的电量检测回路，第二开关和指示灯分别与机壳面板电量检测按钮和指示灯相对应。

而且，所述输出端子为BNC端口并通过同轴电缆与测量仪器相连接。

一种提高局部放电检测灵敏度的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、连接脉冲电流法检测局部放电检测回路，并将检测装置的两个输入端子接入检测回路中，将接地端子接地，将输出端子通过同轴电缆连接到测量仪器上；

步骤2、按下检测装置上的电量检测按钮，观察指示灯是否发光，如果发光说明电池电量充足，反之则需更换电池；

步骤3、以方波通过串接小电容注入试品等效电容两端，在测量仪器上观察和测量脉冲信号；打开检测装置上的开关，调节检测装置上的调节旋钮，同时观察测量仪器上的脉冲信号幅值，当幅值达到最大值时，停止转动旋钮并保持旋钮位置；

步骤4、在试品等效电容上施加试验电压，在测量仪器上观察和测量局部放电脉冲，从而计算出试品的放电量。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供的局部放电检测方法和检测装置，可以将被试品内部的局部放电信号最大程度地输出到测量仪器中，有效地提高了局部放电试验的检测灵敏度；当有外界干扰信号时，通过提高局部放电信号输出幅值可以显著增加检测信噪比，减少外界干扰的不良影响，增强局部放电信号的识别能力和检测准确性。

附图说明

图1是脉冲电流法检测局部放电信号的电气原理图；

图2是检测阻抗Zm的电路图；

图3是检测阻抗两端的电压脉冲幅值随频率的变化曲线；

图4是本发明的检测装置机壳面板示意图；

图5是本发明的检测装置内部的检测电路原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明实施例做进一步详述：

一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置，是在如图1所示的局部放电检测电路上实现的。在局部放电检测电路中，Cx为试品等效电容，Ck为耦合电容，Zm为检测阻抗，M为测量仪器，采用单屏蔽同轴电缆将检测阻抗Zm和测量仪器M连接在一起。在向试品施加试验电压Us时，与试品Cx并联的耦合电容器Ck提供了局部放电电流脉冲的回路，电流脉冲在检测阻抗Zm两端产生电压降，并将该电压信号传递到测量仪器M中，显示电压脉冲的波形和幅值，以对局部放电信号进行定性和定量分析。由于检测过程中存在多个电压电流转换过程及测量环节，局部放电量的直接定量是不可能的，因此，在局部放电检测之前，需要进行放电量校准，即以幅值为U₀的方波通过串接小电容C₀注入试品两端，模拟试品的局部放电。由于注入的电荷量是已知的，所以对比试品在试验电压下于检测阻抗上获得的脉冲和方波校准时获得的脉冲，就可以间接计算出试品的放电量。检测阻抗Zm采用电阻Rm和可调电感Lm并联回路，如图2所示。当脉冲电流流过检测回路时，检测阻抗Zm两端的电压脉冲幅值随频率的变化曲线如图3所示。可以看出，在频率f₀下，检测阻抗两端的电压脉冲幅值最大，亦即检测灵敏度最高。因此，调节电感量Lm，使Cx、Ck、Lm谐振频率接近或达到f₀，就可以有效地提高局部放电检测灵敏度。

本发明的检测装置安装在检测阻抗Zm和测量仪器M之间。该检测装置由机壳及其内部的检测电路构成。如图4所示，在机壳面板上设有输入端子1、输入端子2、接地端子4、输出端子3以及开关、指示灯、电量检测按钮和调节旋钮，输入端子1和输入端子2接在局部放电检测回路中并与耦合电容Ck串联在同一支路上；接地端子4接地；输出端子3为BNC端口并连接同轴电缆，通过同轴电缆将检测信号输出到测量仪器M中。电量检测按钮为常开按钮，按下按钮触点闭合，可检测装置内部电池电量是否充足，手松开则触点断开。指示灯用于配合电量检测，当装置内部电池量充足则指示灯亮，如电量不足则指示灯不亮。开关可控制检测装置工作与否。调节旋钮用于连续调节检测装置的电气参数，从而调节局部放电检测灵敏度。

机壳内的检测电路，如图5所示。包括闭合铁氧体铁心T1、闭合铁氧体铁心T2、第一线圈1(线圈1)、第二线圈2(线圈2)、第三线圈3(线圈3)、第四线圈4(线圈4)、输入匹配电阻Ri、输出匹配电阻Ro和直流励磁回路。输入匹配电阻Ri连接在输入端子1和端子2之间，输出匹配电阻Ro连接在端子3和端子4之间，该端子3与机壳面板上BNC端口3的芯线相连。闭合铁氧体铁心T₁的一侧缠绕线圈L1，并连接在输入端子1和输入端2之间；闭合铁氧体铁心T₁的另一侧缠绕线圈L2，并连接在端子3和端子4之间。闭合铁氧体铁心T₂的一侧缠绕线圈L₃，并连接在输入端子1和输入端子2之间；闭合铁氧体铁心T₂的另一侧缠绕线圈L₄，并连接在直流励磁回路中。直流励磁回路包含直流电源Es、开关S1、可调电阻Rs。直流电源Es由检测装置内部电池提供；开关S1与装置面板上的开关相对应，用于控制直流励磁回路的通断；可调电阻Rs的电阻值可以通过装置面板上的调节旋钮连续调节。直流电源Es两端并联一个电量检测回路，其中按钮S₂与装置面板上的电量检测按钮相对应，L与装置面板上的指示灯相对应。按下按钮S2后，直流电源Es电量多少决定L是否发光。

本检测装置的工作原理如下：连续调节Rs电阻值，直流励磁回路中的电流也连续变化，电流流过线圈L₄后在铁心T₂上产生直流励磁并改变铁心中的磁通量，使得线圈L₃的电感量产生连续变化，线圈L₃和线圈L₁的并联电感也随之连续变化。该变化电感与检测回路中的Cx、Ck等电容组成谐振电路，当谐振频率f₀与局部放电信号频率相同时，局部放电信号在变化电感两端(端子1和端子2之间)的幅值最大，此时局部放电的检测灵敏度最高，放电信号耦合到线圈L₂两端并输出到测量仪器上。

一种提高局部放电检测灵敏度的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、连接脉冲电流法检测局部放电检测回路，将检测装置的两个输入端子(端子1和端子2)接入检测回路中，接地端子4接地，BNC端子3通过同轴电缆连接到测量仪器M上。

步骤2、按下检测装置上的电量检测按钮，观察指示灯是否发光，如果发光说明电池电量充足，反之则需更换电池。

步骤3、以幅值为U₀的方波通过串接小电容C₀注入试品等效电容Cx两端，在测量仪器M上观察和测量脉冲信号。打开检测装置上的开关，调节检测装置上的调节旋钮，同时观察测量仪器M上的脉冲信号幅值，当幅值达到最大值时，停止转动旋钮并保持旋钮位置。

步骤4、在试品等效电容Cx上施加试验电压，在测量仪器M上观察和测量局部放电脉冲，从而计算出试品的放电量。

通过以上步骤实现提高局部放电检测灵敏度的检测功能。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置，其特征在于：由机壳及其内部的检测电路构成，在机壳面板上设有两个输入端子、一个输出端子、一个接地端子以及开关、指示灯、电量检测按钮和调节旋钮，两个输入端子接在局部放电检测回路中并与耦合电容串联在同一支路上，接地端子接地，输出端子连接到测量仪器上；所述的检测电路包括两个闭合铁氧体铁心、四个线圈、输入匹配电阻、输出匹配电阻和直流励磁回路；输入匹配电阻连接在两个输入端子之间，输出匹配电阻连接在输出端子和接地端子之间，第一闭合铁氧体铁心的一侧缠绕第一线圈并连接在两个输入端子之间，第一闭合铁氧体铁心的另一侧缠绕第二线圈并连接在输出端子和接地端子之间，第二闭合铁氧体铁心的一侧缠绕第三线圈并连接在两个输入端子之间，第二闭合铁氧体铁心的另一侧缠绕第四线圈并连接在直流励磁回路中。

2.根据权利要求1所述的一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置，其特征在于：所述直流励磁回路包含直流电源、第一开关、第二开关、可调电阻和指示灯，第一开关与机壳面板上的开关相对应用于控制直流励磁回路的通断，可调电阻的电阻值通过机壳面板上的调节旋钮连续调节，在直流电源两端并联由第二开关和指示灯串联在一起的电量检测回路，第二开关和指示灯分别与机壳面板电量检测按钮和指示灯相对应。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高局部放电检测灵敏度的检测装置，其特征在于：所述输出端子为BNC端口并通过同轴电缆与测量仪器相连接。

4.一种如权利要求1至3任一项所述提高局部放电检测灵敏度的检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、连接脉冲电流法检测局部放电检测回路，并将检测装置的两个输入端子接入局部放电检测回路中，将接地端子接地，将输出端子通过同轴电缆连接到测量仪器上；

步骤2、按下检测装置上的电量检测按钮，观察指示灯是否发光，如果发光说明电池电量充足，反之则需更换电池；

步骤3、以方波通过串接小电容注入试品等效电容两端，在测量仪器上观察和测量脉冲信号；打开检测装置上的开关，调节检测装置上的调节旋钮，同时观察测量仪器上的脉冲信号幅值，当幅值达到最大值时，停止转动调节旋钮并保持调节旋钮位置；

步骤4、在试品等效电容上施加试验电压，在测量仪器上观察和测量局部放电脉冲，从而计算出试品的放电量。