CN106990337B - 一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置及方法，包括装有硅油的油箱、控温单元、试样及局部放电测量单元，所述控温单元包括控温循环器和金属电极，所述试样设置在所述金属电极内，所述金属电极为中空结构设置在所述油箱内，所述金属电极与所述控温循环器连接用于温度控制，所述局部放电测量单元与所述金属电极连接用于检测。可以在不同的电压类型下进行实验，从而模拟不同电压类型下的电力设备主绝缘层在运行状态下的局部放电行为，并且局部放电检测仪器的结构简单，操作方便，安全系数高，能够有效的测量实验结果。

Description

一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置及方法
技术领域
本发明属于局部放电测量领域，涉及到一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置及方法。
背景技术
随着电力技术的发展与城市建设规模的扩大，相对于架空线路，电力电缆线路具有非常多的优越性，然而由于电缆线路的不断增多，电缆故障的情况也越来越多，最主要的故障就是电缆主绝缘存在某些典型缺陷，这些缺陷会对电缆的绝缘状态造成很大影响。多年来，局部放电测量被认为是电缆及附件绝缘状态评估最有效的方法之一。高压直流电缆在运行过程中，由于导体发热引起绝缘层由内到外形成温度梯度，这必然会加剧绝缘层的电荷积累以及场强畸变。为了在实验室中模拟具有绝缘缺陷的电力电缆在运行状态下的局部放电行为，本发明提出了一种新的局部放电测量方法——在温度梯度下测量局部放电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种在温度梯度下测量绝缘材料局部放电的检测装置及方法，能够在实验室中模拟具有缺陷的电力设备在运行状态下的局部放电行为，能够为在运行状态下电力设备的绝缘状态评估以及电力设备绝缘设计提供较高的理论基础及应用价值。
本发明采用以下技术方案：
一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置，包括装有硅油的油箱、控温单元、试样及局部放电测量单元，所述控温单元包括控温循环器和金属电极，所述试样设置在所述金属电极内，所述金属电极为中空结构设置在所述油箱内，所述金属电极与所述控温循环器连接用于温度控制，所述局部放电测量单元与所述金属电极连接用于检测。
进一步的，所述控温循环器包括高温循环器和低温循环器，所述金属电极包括上电极和下电极，所述试样设置在所述上电极和下电极之间，所述高温循环器与所述上电极连接，所述低温循环器与所述下电极连接。
进一步的，所述上电极设置有高温进油口和高温出油口，所述高温出油口经过所述高温循环器与所述高温进油口连接组成高温循环油路。
进一步的，所述下电极设置有低温进油口和低温出油口，所述低温出油口经过所述低温循环器与所述低温进油口连接组成低温循环油路。
进一步的，所述局部放电测量单元包括高压电源和局放检测仪器，所述高压电源经过所述金属电极与所述局放检测仪器连接。
进一步的，所述局部放电测量电路还包括检测阻抗回路，所述检测阻抗回路具体为：所述高压电源的正极与保护电阻的一端连接，所述保护电阻的另一端分三路分别与第一分压电阻、试样和耦合电容的一端连接，所述第一分压电阻的另一端与第二分压电阻的一端连接，所述耦合电容的另一端分两路，一路与所述局放检测仪器的正极连接，另一路与检测阻抗的一端连接，所述第二分压电阻、试样、检测阻抗的另一端以及局放检测仪器的负极分别与所述高压电源的负极连接并接地。
进一步的，所述金属电极内设置有煤油温度计用于温度测量。
进一步的，所述金属电极包括柱状平板电极和球面电极。
一种在温度梯度下测量局部放电的检测方法，包括以下步骤：
S1、将绝缘油分别置于高温循环器和低温循环器中，将试样放置在上电极和下电极之间，将所述上电极和下电极置于装满硅油的油箱内，将所述高温循环器和低温循环器分别与所述上电极和下电极连接，并将所述上电极和下电极与局部放电测量单元连接；
S2、同时打开高温循环器和和低温循环器，分别调节高温循环器和低温循环器上的温度，均匀加热的硅油分别通过输油管进入上电极和下电极组成循环回路；
S3、控制步骤S2所述上电极和下电极之间的温度，待温度稳定后，打开高压电源对试样施加电压，升压完成后，操作局部放测仪器进行测量。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置包括装有硅油的油箱、控温单元、试样及局部放电测量单元，控温单元包括控温循环器和金属电极，控温单元能够精确控制金属电极的温度，从而控制金属电极之间绝缘材料的温度，既可以控制恒温，也可以产生温度梯度，局部放电测试电路中的金属电极置于装满硅油的油箱中，这能够避免电极材料的表面滑闪，可以在不同的电压类型下进行实验，从而模拟不同电压类型下的电力设备主绝缘层在运行状态下的局部放电行为，并且局部放电检测仪器的结构简单，操作方便，安全系数高，能够有效的测量实验结果。
进一步的，采用高温循环器连接上电极，低温循环器连接下电极，可以有效的利用高温加热的绝缘油控制上电极为所需要的高温，利用低温冷却的绝缘油控制下电极为所需要的低温，从而使上下电极间形成所需要的温度梯度。
进一步的，采用检测阻抗的目的是取样，当试样产生局部放电时，测量回路就有脉冲电流，于是检测阻抗两端就会出现脉冲电压，这个电压的幅值与波形是与局部放电的大小，快慢以及测量回路的各参数，特别是与检测阻抗有关。
进一步的，采用煤油温度计的优点是由于煤油本身是绝缘油的一种，能够在高压的条件下使用，并且其温度测量范围高，能够满足测量实验的要求。
进一步的，采用柱状平板金属电极的优点是能够产生较为理想和对称的电场，并且能够有效的模拟电缆的同轴结构，若是球面电极，同样能够产生较为理想和对称的电场，这两种电极都可以使电极间的试样所处的场强分布均匀。
本发明还公开了一种在温度梯度下测量局部放电的检测方法，将绝缘油分别置于高温循环器和低温循环器中，将试样放置在上电极和下电极之间，将上电极和下电极置于装满硅油的油箱内，将高温循环器和低温循环器分别与上电极和下电极连接，并将上电极和下电极与局部放电测量单元连接；同时打开高温循环器和和低温循环器，分别调节高温循环器和低温循环器上的温度，均匀加热的硅油分别通过输油管进入上电极和下电极组成循环回路；分别控制上电极和下电极之间的温度，待温度稳定后，打开高压电源对试样施加电压，升压完成后，操作局部放测仪器进行测量，本发明公开的检测方法能够模拟各类电力设备的主绝缘系统中在温度梯度下的局部放电行为，为电力设备的现场运行以及绝缘状态评估提供理论依据。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的装置示意图；
图2为本发明中实现温度控制的金属电极示意图；
图3为本发明中局部放电测量电路的原理图。
其中，1.高压电源；2.局放检测仪器；3.高温循环器；4.低温循环器；5.高温进油口；6.高温出油口；7.低温进油口；8.低温出油口；9.试样；10.硅油；11.煤油温度计。
具体实施方式
高压电力设备经过长时间运行，主绝缘系统在长期高压电热以及机械外力的影响下会逐渐老化，从而导致绝缘系统劣化。通过在实验室中对含有典型缺陷的绝缘试样在不同温度梯度下进行局部放电测量，模拟在运行状态下的电力设备主绝缘系统含有缺陷的情况，可以对真实电力设备的绝缘状态进行评估，同时也可以为电力设备的绝缘结构设计提供一定的理论参考依据。
请参阅图1和图2，本发明提供了一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置，包括装满硅油10的油箱、金属电极、控温循环器、试样9、高压电源1和局放检测仪器2，所述金属电极设置在所述油箱内且与所述控温循环器连接，所述试样9设置在所述金属电极内，所述高压电源1经过所述金属电极与所述局放检测仪器2连接。
所述控温循环器包括高温循环器3和低温循环器4，所述金属电极包括上电极和下电极，所述试样9设置在所述上电极和下电极之间，所述上电极和下电极为中空结构，内部分别设置有煤油温度计11。
所述上电极设置有高温进油口5和高温出油口6，所述高温出油口6经过所述高温循环器3与所述高温进油口5连接组成高温循环油路；
所述下电极设置有低温进油口7和低温出油口8，所述低温出油口8经过所述低温循环器4与所述低温进油口7连接组成低温循环油路。
请参阅图3，所述高压电源1的正极与保护电阻的一端连接，所述保护电阻的另一端分三路分别与第一分压电阻、试样9和耦合电容的一端连接，所述第一分压电阻的另一端与第二分压电阻的一端连接，所述耦合电容的另一端分两路，一路与所述局放检测仪器2的正极连接，另一路与检测阻抗的一端连接，所述第二分压电阻、试样9、检测阻抗的另一端以及局放检测仪器2的负极分别与所述高压电源1的负极连接并接地。
优选的，所述上电极和下电极为板状电极，可按需求换成其他类型电极。
本发明还提供了一种在温度梯度下测量绝缘材料局部放电的检测方法，通过控温循环器对上下电极进行温度控制，从而使绝缘缺陷模型上下表面产生温度差，然后在温度稳定的情况下开始加压进行局部放电测量，具体步骤如下：
1、准备阶段
按照图1所示，在实验室中搭建好局部放电检测装置，并将用于控温的绝缘油分别置于高温循环器和低温循环器中，将制作并处理好的绝缘材料试样置于如图2所示的上下电极间，再将整个电极置于装满硅油的油箱中。
2、控制温度阶段：包括恒温控制和温度梯度控制两种。
恒温控制：在实验准备阶段完成后，同时打开与上电极连接的高温循环器和与下电极连接的低温循环器，分别调节高温循环器和低温循环器上的温度控制面板至一定温度，使硅油均匀加热至此温度，硅油分别通过输油管到达结构中空的上电极和下电极中，再通过输油管分别从上电极和下电极的内部输送至对应的高温循环器和低温循环器内部，待温度计读数稳定后读取温度计数值，根据读数与目标温度之间差异相应调节高温循环器和低温循环器设定温度，重复此过程直至上电极与下电极的温度稳定为目标温度，此时上下电极的目标温度一致。
温度梯度控制：在实验准备阶段完成后，可按与上述相同的步骤控制上电极温度至高温，同时控制下电极温度至低温，使上下电极间产生温度梯度。
上电极和下电极的温度以安装在上电极和下电极的煤油温度计为准。
3、局部放电测量阶段
局部放电测量回路按照GB7354-2003，适用范围包括脉冲电流法、特高频法、超声法局部放电测量方法，如图3所示以脉冲电流法为例。在上下电极的温度稳定之后，打开高压输出装置对试样施加电压，严格按照GB7354-2003进行升压，升压完成后，操作局部放电检测仪器进行测量与记录。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置，其特征在于，包括装有硅油(10)的油箱、控温单元、试样(9)及局部放电测量单元，所述控温单元包括控温循环器和金属电极，所述试样(9)设置在所述金属电极内，所述金属电极为中空结构设置在所述油箱内，所述金属电极与所述控温循环器连接用于温度控制，所述局部放电测量单元与所述金属电极连接用于检测，所述控温循环器包括高温循环器(3)和低温循环器(4)，所述金属电极包括上电极和下电极，所述试样(9)设置在所述上电极和下电极之间，所述高温循环器(3)与所述上电极连接，所述低温循环器(4)与所述下电极连接，所述下电极设置有低温进油口(7)和低温出油口(8)，所述低温出油口(8)经过所述低温循环器(4)与所述低温进油口(7)连接组成低温循环油路；
所述局部放电测量单元包括高压电源(1)和局放检测仪器(2)，所述高压电源(1)经过所述金属电极与所述局放检测仪器(2)连接，所述局部放电测量单元还包括检测阻抗回路，所述检测阻抗回路具体为：所述高压电源(1)的正极与保护电阻的一端连接，所述保护电阻的另一端分三路分别与第一分压电阻、试样(9)和耦合电容的一端连接，所述第一分压电阻的另一端与第二分压电阻的一端连接，所述耦合电容的另一端分两路，一路与所述局放检测仪器(2)的正极连接，另一路与检测阻抗的一端连接，所述第二分压电阻、试样(9)、检测阻抗的另一端以及局放检测仪器(2)的负极分别与所述高压电源(1)的负极连接并接地；
所述金属电极内设置有煤油温度计(11)用于温度测量，所述金属电极包括柱状平板电极和球面电极。
2.根据权利要求1所述的一种在温度梯度下测量局部放电的检测装置，其特征在于，所述上电极设置有高温进油口(5)和高温出油口(6)，所述高温出油口(6)经过所述高温循环器(3)与所述高温进油口(5)连接组成高温循环油路。
3.一种利用权利要求1或2所述装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将绝缘油分别置于高温循环器和低温循环器中，将试样放置在上电极和下电极之间，将所述上电极和下电极置于装满硅油的油箱内，将所述高温循环器和低温循环器分别与所述上电极和下电极连接，并将所述上电极和下电极与局部放电测量单元连接；
S2、同时打开高温循环器和和低温循环器，分别调节高温循环器和低温循环器上的温度，均匀加热的硅油分别通过输油管进入上电极和下电极组成循环回路；
S3、控制步骤S2所述上电极和下电极之间的温度，待温度稳定后，打开高压电源对试样施加电压，升压完成后，操作局部放测仪器进行测量。
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