CN107621596A - 带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，包括高频脉冲试验电压发生器、人体模型支架、高频高压试验地极、幅值采集模块、报警模块；人体模型支架用于穿戴待检测的绝缘服和/或绝缘手套，高频高压试验电极与高频脉冲试验电压发生器的高压输出端相联接，通过绝缘杆与人体模型支架上的绝缘服的不同部位相接触，幅值采集模块包括接入电流回路的采样电阻和触发电路，当电流幅度超过设定值后，与取样电阻联接的触发电路启动，使报警模块发出报警信号。本项目提出的方案是一种非破坏性方案，为绝缘防护服，绝缘手套的绝缘日常检测提供非破坏性解决途径。另外，本发明还提供了一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法。

Description

带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统

技术领域

本发明涉及电力行业绝缘监测技术领域，特别涉及一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能的检测系统。

背景技术

配电网电压虽然较输电网低，但配电网线路复杂，配电网设备密集，设备锈蚀严重，且三相导线之间的空气间隙小，对地距离小，同杆高低压或同杆多回架设。众多因素造成了作业人员作业范围很窄小，容易造成作业人员心理压力和过度紧张造成的作业疲劳；加上高电压的不可视性，和作业人员在电杆高处作业(绝缘斗臂车的绝缘斗内)经常出现一些危险因素(如监护人无法确定作业人员与其它的构件距离)，很容易造成触及不同电位或其它的电力设备；因此，带电作业时应严格注意检查安全措施是否完整，作业方式是否规范，工具是否使用不当等，加上带电作业时的高温环境和心理紧张因素等，目前绝缘服和绝缘手套担任了相间绝缘放电的绝缘媒介，带电作业绝缘服和绝缘手套出现汗渍可能导致绝缘性能下降，并可能由此诱发单相接地、相间短路，引发人身伤亡、设备损坏、跳闸停电事故。

当前国内外在进行此类带电作业时，绝缘服装的绝缘性检查为每半年的一次绝缘耐压试验，在此半年期间空白期的绝缘性检查为日常的外观检查，在进行绝缘服装检查时，采用的是作业人员进行外观检查，当绝缘服破损时不再使用，但对绝缘服的绝缘性能并不能进行全方位的检查。绝缘服在穿戴几次后，由于汗渍侵入绝缘服后，其绝缘性能发生了很大的变化，通过肉眼的外观检查并不能对其绝缘性好坏做出判断，若绝缘服绝缘性能已经损坏，但作业人员通过常规的外观检查未发现异常，穿戴次绝缘服进行带电作业时，在防止相间短路将人体串入电路不能起到有效绝缘保护，此时非常容易发生作业危险，由于绝缘服绝缘性能不能有效得到检查，发生的后果是人体伤亡以及电网的跳闸等事故事件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，为绝缘防护服，绝缘手套的绝缘日常检测提供非破坏性解决途径，能提高绝缘服绝缘性能检测手段，促进带电作业安全性。本发明的目的之二是提供一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

该带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，包括高频脉冲试验电压发生器、人体模型支架、高频高压试验地极、幅值采集模块、报警模块；

所述高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，所述脉冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器；

所述人体模型支架用于穿戴待检测的绝缘服和/或绝缘手套，所述人体模型支架上设置有若干接地电极；

所述高频高压试验电极与高频脉冲试验电压发生器的高压输出端相联接，所述高频高压试验电极通过绝缘杆与人体模型支架上的绝缘服的不同部位相接触；

所述幅值采集模块包括接入电流回路的采样电阻和触发电路，当电流幅度超过设定值后，与取样电阻联接的触发电路启动，使报警模块发出报警信号。

进一步，所述系统还包括有效值检波器，所述有效值检波器将高频脉冲试验电压发生器输出的高频电流或电压信号取样整流成直流信号，送入直流仪表进行指示。

进一步，所述人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

进一步，所述触发电路包括设置在采样电阻两端的电压检测运算放大器，所述报警模块包括工作电流继电器和蜂鸣器，当电流幅度超过设定值后，电压检测运算放大器触发工作电流继电器动作，给蜂鸣器提供工作电流，使蜂鸣器发声。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在人体模型支架设置若干低压电极并接地，人体模型支架的外部套上待测绝缘服和/或绝缘手套；

步骤二：将高频脉冲试验电压发生器输出的低压高频脉冲联接到高频高压试验电极，再将高频试验电极连接到绝缘杆上；

步骤三：设置用于采集电流幅值的幅值采集模块和报警模块；

步骤四：用绝缘杆扫描绝缘服各部位，当遇到绝缘薄弱点时，泄漏电流徒增，幅值采集模块检测到电流超过设定幅值时，触发报警模块发出报警信号。

进一步，所述步骤一中，所述人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

进一步，所述步骤二中，高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，脉冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器。

进一步，所述步骤三中，电流回路中还设置有有效值检波器，有效值检波器将高频脉冲试验电压发生器输出的高频电流或电压信号取样整流成直流信号，送入直流仪表进行指示。

本发明的有益效果是：

本项目提出的方案是一种非破坏性方案，通过高频试验电源施加到绝缘服内外层等效电容之间，获得泄漏电流，并建立一套量化指标的方法，研究基于该方案的安全预警指标，从而为绝缘防护服，绝缘手套的绝缘日常检测提供非破坏性解决途径；另外，通过本方案提出的非破坏性高频脉冲试验方法，可以建立一套量化指标，为绝缘服非破坏性评估提供新的技术手段，使得在耐受电压检测周期内同样能够开展绝缘性能检测；同时，本发明的试验方法及成果能对耐受电压试验形成较好的互补作用，尤其是针对特殊的绝缘性能下降的诱因(如汗渍，微孔，磨损等)，有较长远的应用和研究价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

附图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，包括高频脉冲试验电压发生器、人体模型支架、高频高压试验地极、幅值采集模块、报警模块，其中各模块的作用和功能如下：

(1)高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器；本实施例中，设计采用IGBT作为开关元件，通过LC自激振荡形成脉冲发生器，控制储能电容充放电，经特斯拉变压器升压，产生峰值最高可达30kV的高频脉冲电压，该设计的优点是直接可使用市电电源，无需采用高压电源，且无需高压打火开关，直接使用IGBT电子开关替代，本实施例中的技术指标如下：

输出电压峰值：10-30kV；

功率：200W；

击穿距离：<2.5cm；

频率：约30kHz+/-10kHz；

作为进一步的改进，本发明的系统还采用双隔离措施，将高频脉冲试验电压发生器内部的供电电源、脉冲发生器、升压耦合装置实现有效隔离，为确保足够的试验功率，采用多个独立的特斯拉电源并联结构；升压耦合装置采用高频磁芯的高频升压变压器，输出监测端、短路保护端均在升压变初级进行；

(2)人体模型支架用于穿戴待检测的绝缘服，人体模型支架上设置有若干接地电极；作为进一步的改进，人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

(3)高频高压试验电极与高频脉冲试验电压发生器的高压输出端相联接，高频高压试验电极通过绝缘杆与人体模型支架上的绝缘服的不同部位相接触；

(4)幅值采集模块包括接入电流回路的采样电阻和触发电路，当电流幅度超过设定值后，与取样电阻联接的触发电路启动，使报警模块发出报警信号。本实施例中，触发电路包括设置在采样电阻两端的电压检测运算放大器，报警模块包括工作电流继电器和蜂鸣器，当电流幅度超过设定值后，电压检测运算放大器触发工作电流继电器动作，给蜂鸣器提供工作电流，使蜂鸣器发声。

系统还包括有效值检波器，有效值检波器将高频脉冲试验电压发生器输出的高频电流或电压信号取样整流成直流信号，送入直流仪表进行指示。

本发明还提出了一种带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在人体模型支架设置若干低压电极并接地，人体模型支架的外部套上待测绝缘服，人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

步骤二：将高频脉冲试验电压发生器输出的低压高频脉冲联接到高频高压试验电极，再将高频试验电极连接到绝缘杆上；其中，高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，脉冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器。

步骤三：设置用于采集电流幅值的幅值采集模块和报警模块；

步骤四：用绝缘杆扫描绝缘服各部位，当遇到绝缘薄弱点时，泄漏电流徒增，幅值采集模块检测到电流超过设定幅值时，触发报警模块发出报警信号。根据绝缘服和绝缘手套的结构，采用人体模特安装试验电极的方法是合理的，但安装时应考虑到各电极间的相互影响，尤其是发生沿面放电时其放电回路可能发生变化，因此试验时应结合另一端可移动的高频试验电极进行，将安装在人体模特表面的电极作为低压电极，高压电极作为一种可移动的扫描式试验，有利于提高检测面。

本发明中，高频脉冲电源尽管可以做到较高的输出电压，但由于肌肤效应，高频高压脉冲电源的试验主要沿表面绝缘载体传播，对于主绝缘的损伤较小。典型的基于特斯拉高压发生器的应用表面，特斯拉高压通过人体和空气介质击穿后形成的电流很小，对人体没有危险，因此用于绝缘防护服和绝缘手套的试验，其非破坏性的要求是满足要求的，可以重复多次试验。

本发明在实际应用中，由于高频高压试验可将空气击穿放电，应严格控制放电距离，且考虑到高频电压可沿复杂环境介质的表面传播，因此静态电流不可能为零。实际应用时根据试验时实时监测输出电流的变化，结合不同绝缘状态绝缘服，绝缘手套的试验结果，获得初步的绝缘性能评估门限值，调试相应的报警门限，通过与移动的高压电压进行配合使用，但试验触及绝缘薄弱点时，触发声音报警，从而提醒测试人员相关的绝缘劣化信息。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，其特征在于：所述系统包括高频脉冲试验电压发生器、人体模型支架、高频高压试验地极、幅值采集模块、报警模块；

所述高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，所述脉冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器；

所述人体模型支架用于穿戴待检测的绝缘服和/或绝缘手套，所述人体模型支架上设置有若干接地电极；

所述高频高压试验电极与高频脉冲试验电压发生器的高压输出端相联接，所述高频高压试验电极通过绝缘杆与人体模型支架上的绝缘服的不同部位相接触；

所述幅值采集模块包括接入电流回路的采样电阻和触发电路，当电流幅度超过设定值后，与取样电阻联接的触发电路启动，使报警模块发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测系统，其特征在于：所述系统还包括有效值检波器，所述有效值检波器将高频脉冲试验电压发生器输出的高频电流或电压信号取样整流成直流信号，送入直流仪表进行指示。

3.根据权利要求1所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法及系统，其特征在于：所述人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

4.根据权利要求1所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法及系统，其特征在于：所述触发电路包括设置在采样电阻两端的电压检测运算放大器，所述报警模块包括工作电流继电器和蜂鸣器，当电流幅度超过设定值后，电压检测运算放大器触发工作电流继电器动作，给蜂鸣器提供工作电流，使蜂鸣器发声。

5.带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：在人体模型支架设置若干低压电极并接地，人体模型支架的外部套上待测绝缘服和/或绝缘手套；

步骤二：将高频脉冲试验电压发生器输出的低压高频脉冲联接到高频高压试验电极，再将高频试验电极连接到绝缘杆上；

步骤三：设置用于采集电流幅值的幅值采集模块和报警模块；

步骤四：用绝缘杆扫描绝缘服各部位，当遇到绝缘薄弱点时，泄漏电流徒增，幅值采集模块检测到电流超过设定幅值时，触发报警模块发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，其特征在于：所述步骤一中，所述人体模型支架上的接地电极按照30-40平方毫米范围布置至少一个电极，并通过导线铜线将各电极进行网状连接。

7.根据权利要求5所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，其特征在于：所述步骤二中，高频脉冲试验电压发生器通过IGBT振荡器电路产生低压高频脉冲，给电容充放电后在回路中产生交替的脉冲电流，脉冲电流形成的回路中设置有高频升压变压器。

8.根据权利要求5所述的带电作业绝缘服沿面绝缘性能检测方法，其特征在于：所述步骤三中，电流回路中还设置有有效值检波器，有效值检波器将高频脉冲试验电压发生器输出的高频电流或电压信号取样整流成直流信号，送入直流仪表进行指示。