CN107179483A - 一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统 - Google Patents

一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统 Download PDF

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邢锋
陈晓琳
张崇兴
谢佳成
董明
李元
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Abstract

本发明公开了一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统，包括：交流高压电源低压侧智能控制系统、油纸绝缘试品局部放电试验腔体、双通道高速采集卡和计算机。交流高压电源低压侧智能控制系统与油纸绝缘试品局部放电试验腔体连接；双通道高速采集卡，用于同时对施加电压和油纸绝缘试品内部的局部放电脉冲电流进行采集；计算机与交流高压电源低压侧智能控制系统和双通道高速采集卡通信连接，用于接收采集卡发送的局部放电信号和向低压侧智能控制系统下达控制命令。本发明整个高压试验电路封装于气室内，且通过两个闸刀开关，可以自主便捷的选择所施加电压类型，实现了油纸绝缘系统局部放电起始电压的快速和准确测量。

Description

一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统
技术领域
本发明属于电力领域，特别涉及一种油纸绝缘局部放电起始电压(UPDIV)智能测量系统。
背景技术
电力设备绝缘中的某些薄弱部位在强电场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。若局部放电长期存在，一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。局部放电起始电压是局部放电测试中最关键的指标之一，其准确测量直接关系到设备绝缘结构的设计、生产、制造、运行及维护等诸多方面。
IEC TR61294标准对油纸绝缘局部放电起始电压规定为放电量超过100pC的外施电压，其对外施电压波形、电极结构、环境温度等均未进行详细规定。目前尚无成熟的适用于油纸绝缘局部放电起始电压的测试系统，无法进一步满足电网油浸式设备对运行可靠性及安全性的严格要求。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统，用于智能、准确、自动获取油纸绝缘试品发生局部放电时的局部放电起始电压UPDIV，该系统包括：
交流高压电源低压侧智能控制系统、油纸绝缘试品局部放电试验腔体、双通道高速采集卡和计算机；
其中，交流高压电源低压侧智能控制系统可动态调整油纸绝缘试品局部放电试验腔体内的油纸绝缘试品上所施加电压的幅值；
双通道高速采集卡用于同时对施加电压和油纸绝缘试品内部的局部放电脉冲电流进行采集；
计算机用于接收所述双通道高速采集卡发送的局部放电信号，实时分析试品的放电量大小，并对试品外施电压的闭环智能反馈控制。
优选的，所述油纸绝缘试品局部放电试验腔体包括：交流高压输出模块、充气式高压电路模块和油纸绝缘试品罐体。
优选的，所述交流高压输出模块包括：调压器、充气式试验变压器和高压电阻。
优选的，所述充气式高压电路模块包括：高压导杆、极性相反的硅堆、充电电容、阻容分压器、耦合电容和闸刀开关。
优选的，所述闸刀用于选择电压类型。
优选的，所述油纸绝缘试品罐体包括：注油口、油枕、高压导杆、观察窗、电极结构、加热装置、传感器套件、操作旋柄、排油口和气口，其中，所述传感器套件又包括：油温、油压传感器和含水量检测传感器。
优选的，所述含水量检测传感器的检测灵敏度小于10ppm。
本发明的技术效果为：采用基于脉冲电流法的局部放电检测对油纸复合绝缘上的局部放电放电量进行准确智能自动测量，整个装置集成度较高，可用来研究不同绝缘试品结构和环境温度等对油纸绝缘PDIV影响。本发明所述系统局放检测灵敏度高，除试品外装置自身局放量在5pC以下，满足实验需求，能够适用于多种油纸绝缘系统的PDIV测试，采用高频线圈对局放脉冲电流进行检测，实现油纸绝缘PDIV的快速、智能测量，保证油纸绝缘局部放电检测的精确性，同时大幅提升了油纸绝缘局部放电测试数据的可用性。
附图说明
图1为本发明的局部放电起始电压试验电路示意图；
图2为本发明所构建的油纸绝缘试品局放起始电压试验腔体示意图；
图3(a)-图3(c)为本发明所设计的油纸绝缘试品电极结构示意图；其中，图3(a)尖-板电极结构；图3(b)板板电极结构；图3(c)悬浮电极结构；
图4为本发明油纸绝缘试品局放起始电压智能测量的操作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
参阅图1，本发明实施例提供一种局部放电起始电压试验回路，包括：充气式试验变压器(T)、高压电阻(r)、机械闸刀开关(S1和S2)、硅堆(D1和D2)、充电电容(C)、阻容分压器(由Z1和Z2构成)、耦合电容(Ck)、高频线圈(CT)和不同电极结构下的油纸试品(CX)、双通道高速采集卡和计算机。本实施例中的试验电路能够通过改变开关S1和S2的不同位置，自主选择施加电压类型。当开关S1位于触点a、开关S2位于触点a’时，施加电压类型为交流高压；当开关S1位于触点b1、开关S2位于触点b’时，施加电压类型为负极性直流高压；当开关S1位于触点b2、开关S2位于触点b’时，施加电压类型为正极性直流高压。当油纸试品被击穿时，高压电阻r可以起到限流保护变压器的目的；硅堆D1和充电电容C串联，或硅堆D2和充电电容C串联，用于半波整流以输出直流高压，优选的，本实施例中所选择硅堆和充电电容C的的电容耐压为100KV，充电电容C容值为0.05uF，纹波系数小于1％；阻容分压器Z1和Z2用于测量所施加电压幅值，优选的，本发明实施例设定阻容分压器的额定电压为100KV；耦合电容Ck为局放电流提供传输路径，以提高检测灵敏度，优选的，本发明实施采用1nF无局放电容；高频线圈CT位于试品接地线处，用来测量局放发生时的脉冲电流信号。试验中，双通道高速采集卡同时采集分压器输出的电压信号和高频线圈所耦合的局放脉冲电流信号，并将所采集数据实时发送给计算机，然后计算机软件对局放信号进行处理，用于对油纸试品CX的局部放电数据进行显示，并根据此时试品局放量大小下达控制命令反馈给智能自动调压控制系统，以实现对前端输出电压幅值的动态控制。
所述油纸试品包括矿物油、植物油、硅油、绝缘纸、绝缘板、绝缘木。
所述计算机软件同时具备对双通道高速采集卡的信号采集参数进行设置的能力，包括采样频率、测试时间、数据显示方式选择；其中：采样频率的范围为0-30MHz；测试时间的范围为从零至数小时；数据显示方式则有二维的Q-φ，N-φ方式和三维的Q-φ-T，N-Q-φ方式，N表示放电重复次数，Q表示放电量，φ表示放电相位。
参阅图2，本发明实施例提供一种油纸绝缘试品局放起始电压试验腔体，包括：交流高压输出模块1、充气式高压电路模块2和油纸绝缘试品罐体3。其中，支柱4和底座5起到支撑固定腔体的作用；端口19为腔体接地端；通过气口6对交流高压输出模块1和充气式高压电路模块2冲入绝对气压0.5MPa高绝缘强度的SF6气体；气压表8用于监测气室内压强；法兰10位于充气式高压电路模块2外部一侧。油纸绝缘试品罐体3包括注油口7、油枕9、高压导杆11、观察窗12、电极结构13、加热装置14、传感器套件15、操作旋柄16、排油口17和气口18，其中，加热装置14用于调控油温，优选的，本发明实施例采用加热毯作为加热装置；传感器套件15内置油温、油压传感器和含水量检测传感器；操作旋柄16用于改变正负电极间隙。
参阅图3(a)-图3(c)，本发明实施例提供三种可更换的电极结构，包括图3(a)所示尖-板电极结构、图3(b)所示板-板电极结构及图3(c)所示悬浮电极结构三种，可实现不同电极结构类型的局部放电起始电压测量。本领域技术人员应当知晓，图3示意的参数仅供参考，不同实施例下的参数可能依据实际试验情况有所不同。就本实施例而言，有别于其它油纸复合绝缘局部放电起始电压试验方法或系统，本发明通过不同绝缘油、绝缘纸板材料的组合，利用可更换的电极结构实现不同施加电压和油纸绝缘试品产生多种类型的局部放电起始电压的快速、智能、准确测试。
参阅图4，本发明实施例提供一种油纸绝缘试品局部放电起始电压智能测量的操作方法，具体步骤如下：①依据IEC TR61294对局部放电起始电压Up进行测试，即，以1kV/s的升压速度进行升压，若计算机软件检测到局部放电电量达到或超过100pC，则记录放电电压数值，然后，系统降压至零，否则继续以1kV/s的升压速度进行升压，直至满足局部放电电量；②等待至少3分钟后，以1kV/s的升压速度从0升压至0.7倍Up，然后按照0.1kV的步长进行调节逐级升压，同时计算机监测放电量，直至第X次调节时，若放电量达到或超过100pC，记录此时的外施电压(0.7Up+0.1XkV)作为本次局部放电起始电压，系统降压为零；否则继续以0.1kV的步长进行调节。③统计步骤②的重复次数，若次数大于10次，则计算平均数求得局部放电起始电压UPDIV，UPDIV计算公式如下：否则重复步骤2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油纸绝缘局部放电起始电压智能测量系统，所述系统用于获取油纸绝缘试品发生局部放电时的局部放电起始电压UPDIV，包括：
交流高压电源低压侧智能控制系统、油纸绝缘试品局部放电试验腔体、双通道高速采集卡和计算机；
其中，交流高压电源低压侧智能控制系统可动态调整油纸绝缘试品局部放电试验腔体内的油纸绝缘试品上所施加电压的幅值；
双通道高速采集卡用于同时对施加电压和油纸绝缘试品内部的局部放电脉冲电流进行采集；
计算机用于接收所述双通道高速采集卡发送的局部放电信号，实时分析试品的放电量大小，并实现对试品外施电压的闭环智能反馈控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述油纸绝缘试品局部放电试验腔体包括：交流高压输出模块、充气式高压电路模块和油纸绝缘试品罐体。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述交流高压输出模块包括：调压器、充气式试验变压器和高压电阻。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述充气式高压电路模块包括：高压导杆、极性相反的硅堆、充电电容、阻容分压器、耦合电容和闸刀开关。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述闸刀用于选择电压类型。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述油纸绝缘试品罐体包括：注油口、油枕、高压导杆、观察窗、电极结构、加热装置、传感器套件、操作旋柄、排油口和气口，其中，所述传感器套件又包括：油温、油压传感器和含水量检测传感器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述含水量检测传感器的检测灵敏度小于10ppm。
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