CN106054039B - 直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统 - Google Patents

直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统 Download PDF

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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

本发明涉及一种直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,包括:用于导电的接地板、杆塔模型、瞬态冲击电流发生器、电流测量装置和电压测量装置;所述杆塔模型为根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小的导体模型;所述瞬态冲击电流发生器发出瞬态冲击电流;所述电流测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电流参数;所述电压测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电压参数;所述电流参数和电压参数用于对直流线路杆塔的瞬态冲击性能进行检测。上述直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,可以提高相应瞬态冲击性能参数检测的全面性,具有较高的检测效果。

Description

直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域,特别是涉及一种直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统。
背景技术
直流线路杆塔是电网系统的重要组成部分,其相对于地面或者其他建筑物的高度对雷电等瞬态冲击电流具有较强的引导作用。因此,向上述直流线路杆塔施加雷电等瞬态冲击电流时,相应直流线路杆塔的电压参数、电压或者电流变化信息等瞬态冲击性能参数的检测对直流线路杆塔所对应的环境的安全性极其重要。目前,直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测主要基于传输线理论对电力系统电磁暂态过电压进行计算,具体是将其等效为RLC等元器件,进行仿真计算,这样容易忽略直流线路杆塔本身尺寸以及相应接地网对电磁暂态过程的影响,使直流线路杆塔瞬态冲击性能的检测方案具有局限性,容易影响其检测效果。
发明内容
基于此,有必要针对传统的直流耐张塔或者直流直线塔的防雷性能检测方案具有局限性,容易影响直流耐张塔或者直流直线塔防雷性能的检测效果的技术问题,提供一种直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统。
一种直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,包括:用于导电的接地板、杆塔模型、瞬态冲击电流发生器、电流测量装置和电压测量装置;所述杆塔模型为根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小的导体模型;
所述接地板放置在地面,所述杆塔模型竖直放置在所述接地板上,所述杆塔模型的底端与所述接地板接触,所述杆塔模型的顶端通过电流测量装置和瞬态冲击电流发生器连接所述接地板,所述杆塔模型的顶端还分别连接电流测量装置和电压测量装置;
所述瞬态冲击电流发生器发出瞬态冲击电流;所述电流测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电流参数;所述电压测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电压参数;所述电流参数和电压参数用于对直流线路杆塔的瞬态冲击性能进行检测。
上述直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小得到杆塔模型,将瞬态冲击电流发生器连接在杆塔模型和与接地网对应的接地板之间,利用上述瞬态冲击电流发生器对杆塔模型施加瞬态冲击电流,获取杆塔模型通过上述瞬态冲击电流时的电流参数和电压参数,用以根据上述电流参数和电压参数进行相应直流耐张塔或者直流直线塔的瞬态冲击性能参数检测,使上述瞬态冲击性能参数检测方案可以结合具体直流耐张塔或者直流直线塔的相关尺寸和接地网对电磁暂态冲击流量电流的冲击响应进行检测,可以提高相应瞬态冲击性能参数检测的全面性,具有较高的检测效果。
附图说明
图1为一个实施例的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统结构示意图;
图2为一个实施例的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统结构示意图;
图3为一个实施例的杆塔模型尺寸示意图;
图4为一个实施例的杆塔模型尺寸示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统的具体实施方式进行详细阐述。
参考图1,图1所示为一个实施例的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统结构示意图,包括:用于导电的接地板11、杆塔模型12、瞬态冲击电流发生器13、电流测量装置15和电压测量装置14;所述杆塔模型12为根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小的导体模型;
所述接地板11放置在地面,所述杆塔模型12竖直放置在所述接地板上,所述杆塔模型12的底端与所述接地板11接触,所述杆塔模型12的顶端通过电流测量装置15和瞬态冲击电流发生器13连接所述接地板11,所述杆塔模型12的顶端还分别连接电流测量装置15和电压测量装置14;上述电压测量装置14的一端分别连接杆塔模型12的顶端,另一端还可以通过相关引线连接接地板11;
所述瞬态冲击电流发生器13发出瞬态冲击电流;所述电流测量装置15测量所述杆塔模型12通过瞬态冲击电流时,杆塔模型12顶端的电流参数;所述电压测量装置14测量所述杆塔模型12通过瞬态冲击电流时,杆塔模型12顶端的电压参数;所述电流参数和电压参数用于对直流线路杆塔12的瞬态冲击性能参数进行检测。
上述瞬态冲击性能参数可以包括瞬态冲击电流流过杆塔模型(对应于相应的直流线路杆塔遭受到瞬态雷电放电现象)时,上述杆塔模型的顶端与地端之间的电压大小、大于某一值(比如设定的安全值等)的电压持续时间,电压信号的上升沿时间和下降沿时间等,根据电压测量设备获取的电压参数,可以得到杆塔模型对应的瞬态冲击性能参数,从而得到相应输电设备在遭受瞬态冲击电流时的瞬态冲击性能参数。
上述杆塔模型12可以包括支架和横担,上述横担可以包括多个,若上述横担为多个,则各个横担的两端可以分别连接电流测量装置或者电压测量装置,以对各个横担处的电流参数或者电压参数进行测量,得到多个电流参数和电压参数,再根据上述多个电流参数和电压参数获取相应直流线路杆塔的瞬态冲击性能。上述杆塔模型12可以采用镀锌钢材料焊接而成,镀锌钢的直径为11mm(毫米);为保证直流线路杆塔站立(竖直放置)时的稳定性,在杆塔模型塔脚(底端)可以分别焊接尺寸为150mm×150mm×10mm的钢板;直线塔和耐张塔对应的杆塔模型包括横担和支架等。
上述接地板11可以采用具有导电性能的金属板,比如铝板或者铜版等。将接地板11平铺在地面,与相应地面保持接触。瞬态冲击电流发生器13为可以发出瞬态冲击电流的冲击电流源,上述瞬态冲击电流发生器13发出的一次瞬态冲击电流通常持续50~100μs(微秒),波头陡度高,可达50kA/s(千安每秒),属于高频冲击波。上述瞬态冲击电流发生器可以包括上升时间为5ns(纳秒),脉宽300ns,阻抗50Ω(欧姆),电压幅值100V-4000V(伏特),最大电流5A(安培)的试验电压源,可以将上述瞬态冲击电流发生器连接于电流测量引线下方,且与地面保持绝缘,电源的输出信号通过电缆或裸铜线等测量引线连接至导体的顶端。
上述电流测量装置15可以包括能测量或者获取通过杆塔模型12顶端的电流大小、电流波形特征信息(上升沿时间或者下降沿时间等)等电流参数的电流测量表或者示波器等装置。上述电压测量装置14可以包括能测量或者获取杆塔模型两端电压值大小、电压波形特征信息(上升沿时间或者下降沿时间等)等电压参数的电压测量表或者示波器等装置。向杆塔模型加入瞬态冲击电流发生器13发出的瞬态冲击电流时,杆塔模型12与接地板11两端的电压参数(如大小,上升沿时间或者下降沿时间等)和电流参数,可以表征相应直流线路杆塔的瞬态冲击性能。
本实施例提供的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小得到杆塔模型12,将瞬态冲击电流发生器13连接在杆塔模型12和与接地网对应的接地板11之间,利用上述瞬态冲击电流发生器对杆塔模型12施加瞬态冲击电流,获取杆塔模型12通过上述瞬态冲击电流时的电流参数和电压参数,用以根据上述电流参数和电压参数进行相应直流耐张塔或者直流直线塔的瞬态冲击性能参数检测,使上述瞬态冲击性能参数检测方案可以结合具体直流耐张塔或者直流直线塔的相关尺寸和接地网对电磁暂态冲击流量电流的冲击响应进行检测,可以提高相应瞬态冲击性能参数检测的全面性,具有较高的检测效果。
在一个实施例中,上述杆塔模型可以包括多个横担模型,其中,各个横担模型分别通过所述电压测量装置连接接地板。
如图2所示,杆塔模型可以包括第一横担模型121和第二横担模型122,上述第一横担模型121通过电压测量装置141接地,上述第二横担模型122通过电压测量装置142接地,利用上述电压测量装置141和电压测量装置142分别测量杆塔模型各个横担上的电压参数,可以保证所获取的电压参数的完整性。
在一个实施例中,上述杆塔模型与直流耐张塔或者直流直线塔之间的尺寸比例可以为1:25。
本实施例中,以1:25设置直流耐张塔或者直流直线塔的模型,可以使上述杆塔模型较为准确的表征直流耐张塔或者直流直线塔的相关性能。
作为一个实施例,上述杆塔模型的尺寸可以如图3所示,图3所示的杆塔模型为以比例1:25设置,杆塔模型中,底端两个塔脚之间的距离为580mm,塔身(支架)从下至上的高度分别为400mm,1000mm,360mm,140mm以及100mm,塔身宽度从上至下包括:150mm和200mm,横担半径包括:330mm,590mm和800mm。上述杆塔模型的尺寸可以如图4所示,杆塔模型包括两个横担:在上的横担半径为600mm,在下的横担半径为800mm,底端两个塔脚之间的距离为580mm,塔身(支架)从下至上的高度分别为300mm,930mm,170mm,85mm,85mm,270mm以及160mm,塔身宽度从上至下包括:80mm和170mm。
在一个实施例中,上述直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,还可以包括用于导电的测量引线;
所述测量引线用于连接杆塔模型的顶端和瞬态冲击电流发生器,瞬态冲击电流发生器和接地板。
上述测量引线用于将直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统的各个部分连接起来。其中,连接在杆塔模型的顶端、电流测量装置和瞬态冲击电流发生器之间以及瞬态冲击电流发生器和接地板之间的测量引线可以称为电流引线,连接在杆塔模型的顶端和电压测量装置之间以及电压测量装置和接地板之间的测量引线可以称为电压引线。测量引线可以包括裸铜线或者其他金属导线等导电性能良好的导线。将上述测量引线自然放置时,上述测量引线为笔直的。
作为一个实施例,上述测量引线为裸铜线。
裸铜线具有较为优良的导电性能,利用裸铜线连接瞬态冲击性能检测装置的各个部分,可以进一步提高相应瞬态冲击性能检测装置的检测性能。上述测量引线可以包括芯线和屏蔽层,以保证其工作过程中的安全性。
作为一个实施例,上述测量引线的直径范围可以为0.3至1.2毫米。
将测量引线自然放置时,上述测量引线为笔直的,测量引线的直径可以为0.3毫米、1.1毫米或者1.2毫米等值,也可以设置为0.3至1.2毫米之间的其他值。
作为一个实施例,上述杆塔模型的中轴线与所述测量引线垂直;其中各条与杆塔模型连接的测量引线相互垂直。
本实施例中,各条与杆塔模型连接的测量引线均垂直于杆塔模型的中轴线,上述各条与杆塔模型连接的测量引线之间也相互垂直,可以减少相互之间的磁耦合对测量结果的影响。
在一个实施例中,上述接地板的形状为矩形,所述接地板的任一边长大于所述杆塔模型的高度;所述接地板包括多个铝板。
本实施例中,接地板采用矩形铝板,且接地板的任一边长大于所述杆塔模型的高度,可以进一步保证上述接地板的接地性能。
在一个实施例中,上述接地板包括多个1m*2m的铝板,使用1m×2m铝板拼接加工形成能够布置直流线路杆塔和测量引线的理想接地板。
在一个实施例中,上述瞬态冲击电流发生器发出上升沿为5ns,脉冲宽度为300ns的瞬态冲击电流,所述电压测量装置的带宽为200兆赫兹。
上述瞬态冲击电流发生器的设置标准可以包括:选择电压源波形上升时间5ns,脉宽300ns,阻抗50Ω,电压幅值100V-4000V,最大电流5A的试验电压源;将冲击试验电源(瞬态冲击电流发生器)连接于电压测量引线下方,且与地面保持绝缘,电源(瞬态冲击电流发生器)的输出信号通过电缆或裸铜线连接至导体的顶端。
在一个实施例中,上述电流测量装置和电压测量装置的相关标准可以包括:选择输入电容小于2pF(皮法),带宽200MHz(兆赫兹)的高压差分探头;选择输入阻抗为50Ω(欧姆),测量带宽为200MHz的电流探头;电压测量装置和电流测量装置的探头置于杆塔模型上方,用于测量杆塔模型顶端电压和/或电流;电压测量引线(电压引线)和电流测量引线(电流引线)均拉直,且电压引线、电流引线和杆塔模型的中轴线两两垂直,以减少相互之间的磁耦合对测量结果的影响;为匹配冲击源(瞬态冲击电流发生器)的上升沿时间(ns级别),可以选择带宽500MHz,采样率5GS/s的两台示波器对测量波形进行存贮和展示;为避免示波器通道间的相互干扰,电压和电流可以分两次单独进行测量。
上述瞬态冲击电流发生器的相关标准可以包括:选择电流或者电压波形上升时间5ns,脉宽300ns,阻抗50Ω,电压幅值100V-4000V,最大电流5A(安培)试验冲击源;将冲击源连接于电压测量引线下方,且与地面保持绝缘,电源的输出信号通过电缆或裸铜线连接至导体的顶端。
在一个实施例中,上述直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,还可以包括处理器,所述处理器分别连接所述电流测量装置和电压测量装置;所述处理器获取电流测量装置测量的电流参数以及电压测量装置测量的电压参数,并根据所述电流参数和电压参数对直流耐张塔或者直流直线塔的直流线路杆塔的瞬态冲击性能进行检测。
上述处理器可以分别通过数据线连接相应的电压测量装置和电流测量装置,还可以通过无线通信方式与相应的电压测量装置和电流测量装置进行通信,比如将电压测量装置和电流测量装置等连接无线通信模块,使电压测量装置和电流测量装置分别通过无线通信模块连接相应的处理器等等。
本实施例利用处理器获取杆塔模型的电压参数和电流参数进行相应瞬态冲击性能参数的检测,可以提高相应的检测效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,包括:用于导电的接地板、杆塔模型、瞬态冲击电流发生器、电流测量装置和电压测量装置;所述杆塔模型为根据直流耐张塔或者直流直线塔的尺寸进行等比缩小的导体模型;
所述接地板放置在地面,所述杆塔模型竖直放置在所述接地板上,所述杆塔模型的底端与所述接地板接触,所述杆塔模型的顶端通过电流测量装置和瞬态冲击电流发生器连接所述接地板,所述杆塔模型的顶端还分别连接电流测量装置和电压测量装置;
所述瞬态冲击电流发生器发出瞬态冲击电流;所述电流测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电流参数;所述电压测量装置测量所述瞬态冲击电流流过杆塔模型时,杆塔模型顶端的电压参数;所述电流参数和电压参数用于对直流线路杆塔的瞬态冲击性能进行检测;
还包括处理器,所述处理器分别连接所述电流测量装置和电压测量装置;所述处理器获取电流测量装置测量的电流参数以及电压测量装置测量的电压参数,并根据所述电流参数和电压参数对直流耐张塔或者直流直线塔的直流线路杆塔的瞬态冲击性能进行检测。
2.根据权利要求1所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述杆塔模型包括多个横担模型,其中,各个横担模型分别通过所述电压测量装置连接接地板。
3.根据权利要求1所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述杆塔模型与直流耐张塔或者直流直线塔之间的尺寸比例为1:25。
4.根据权利要求1所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,还包括用于导电的测量引线;
所述测量引线用于连接杆塔模型的顶端和瞬态冲击电流发生器,瞬态冲击电流发生器和接地板。
5.根据权利要求4所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述测量引线为裸铜线。
6.根据权利要求4所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述测量引线的直径范围为0.3至1.2毫米。
7.根据权利要求4所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述杆塔模型的中轴线与所述测量引线垂直;其中各条与杆塔模型连接的测量引线相互垂直。
8.根据权利要求1所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述接地板的形状为矩形,所述接地板的任一边长大于所述杆塔模型的高度;所述接地板包括多个铝板。
9.根据权利要求1至8任一项所述的直流线路杆塔的瞬态冲击性能检测系统,其特征在于,所述瞬态冲击电流发生器发出上升沿为5ns,脉冲宽度为300ns的瞬态冲击电流,所述电压测量装置的带宽为200兆赫兹。
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