CN108152694A - 一种gis盆式绝缘子局部放电检测方法 - Google Patents

一种gis盆式绝缘子局部放电检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于局部放电检测技术领域，具体公开了一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，通过在盆式绝缘子上串联检测阻抗，当盆式绝缘子发生局部放电时，局部放电产生的脉冲电流将流经检测阻抗，并在检测阻抗上产生脉冲电压，作为局部放电的传感信号，在GIS壳体上设置一个小套管，将局部放电传感信号传送到GIS体外。该传感方法可以更灵敏地传感和检测GIS中盆式绝缘子的局部放电。

Description

一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法
技术领域
本申请涉及局部放电检测技术领域，尤其涉及一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法。
背景技术
气体绝缘开关设备(Gas-Insulated Switchgear,GIS)是目前电力系统中大量使用的电力设备，GIS的有效维护和安全运行对于电力系统非常重要。
GIS设备壳体中大量使用盆式绝缘子结构，用于将高压母线支撑和固定在接地的金属壳体上，以及隔离气室。GIS盆式绝缘子是GIS中绝缘相对薄弱的位置之一，因此也是GIS运行中绝缘击穿故障容易出现的位置之一。在GIS制造和运行过程中，可能产生盆式绝缘子的局部缺陷，包括内部气泡、内部裂纹、表面脏污、表面金属颗粒、表面刮痕等。在工频运行电压作用下，盆式绝缘子的局部缺陷会发生局部放电；同时，长期的局部放电又会导致缺陷的进一步发展和扩大。由此，盆式绝缘子局部缺陷的局部放电可以最终发展成绝缘击穿事故。
因此，有效检测GIS中盆式绝缘子的局部放电，及时发现和处理早期的绝缘缺陷，避免发展成绝缘击穿事故，这对于保证盆式绝缘子的安全运行具有重要意义。
在现有的脉冲电流法局部放电测量中，通过测量局部放电产生的脉冲电流，实现对局部放电视在放电量的测量。脉冲电流法局部放电测量有串联阻抗测量和并联阻抗测量两种电路。
图1所示是脉冲电流法局部放电测量的串联阻抗测量电路，其中：GIS设备壳体表示为三电容模型；U为高电压试验电源，用于在GIS设备壳体上施加工频高电压；Cd是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷的等效电容；Cc为耦合电容，用于为局部放电的脉冲电流提供通道；R为隔离电阻，用于阻断局部放电的脉冲电流通过高电压试验电源U；Z为局部放电检测阻抗，和GIS设备壳体串联，当绝缘缺陷Cd发生局部放电时，通过Z的局部放电脉冲电流产生脉冲电压降，进行局部放电信号传感。串联阻抗测量电路需要将GIS设备壳体对地绝缘，实际应用中存在困难。
图2所示是脉冲电流法局部放电测量的并联阻抗测量电路，其中：U为高电压试验电源；Cc为耦合电容；R为隔离电阻；Z为局部放电检测阻抗，和耦合电容Cc串联，当绝缘子气泡缺陷Cd发生局部放电时，通过Z的局部放电脉冲电流产生脉冲电压降，进行局部放电信号传感。并联阻抗测量电路不需要将GIS设备壳体的壳体对地绝缘，适合GIS设备壳体的试验测量。
在图2中，当绝缘缺陷发生局部放电时，局部放电的脉冲电流也有两个回路。回路1是Cd-Cp-Cs，该回路不经过检测阻抗Z；回路2是Cd-Cc-Z-Cs，该回路经过检测阻抗Z，在Z上产生电压降。为了提高局部放电信号传感的灵敏度，该测量电路也需要选择足够大的耦合电容Cc。
由图1和图2所示的两种脉冲电流法局部放电测量电路可见，局部放电产生的脉冲电流只有一部分通过了检测阻抗Z，还有一部分被GIS设备壳体自身的电容Cp所旁路。当GIS设备壳体自身的电容很大时，很难选择足够大的耦合电容Cc，以耦合到足够多的局部放电脉冲电流。当局部放电很小时，产生的脉冲电流很小，耦合电容能够耦合到的脉冲电流更小，由此会影响局部放电信号传感的灵敏度。
因此，现有的局部放电检测方法还不能够很好地实现GIS绝缘缺陷的有效检测，进一步探索GIS局部放电信号传感方法和提高局部放电检测灵敏度具有十分重要的意义。
发明内容
本申请提供了一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，以解决现有检测方法中存在的问题。
为此，本发明提供了下述技术方案：
一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，所述方法包括以下步骤：
电容Cd击穿放电；
所述击穿放电产生的脉冲电流全部经过Cd-Cs-Z的路径；
通过检测阻抗Z的击穿放电产生的脉冲电流产生脉冲电压降；
检测阻抗Z的电压信号通过小套管传送到GIS设备壳体外，实现GIS盆式绝缘子局部放电的信号传感；
其中，Cd是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷的等效电容；Cs是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷对高电压母线和接地壳体的等效电容；Z为检测阻抗。
进一步地，所述检测阻抗Z为一个电感或一个电阻。
进一步地，所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容两两组合串联组成的电路。
进一步地，所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容串联组成的电路。
进一步地，在所述步骤‘电容Cd击穿放电’之前，还包括步骤：GIS盆式绝缘子发生绝缘缺陷发生局部放电。
进一步地，所述GIS盆式绝缘子和所述GIS设备壳体通过检测阻抗Z连接，所述检测阻抗Z与所述GIS盆式绝缘子串联连接。
进一步地，所述检测阻抗Z安装在所述GIS设备壳体外，所述检测阻抗Z上的电压通过所述小套管输出到GIS设备壳体外。
进一步地，所述检测阻抗Z的频率范围为10MHz～300MHz。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
(1)能够高灵敏地传感和检测GIS中盆式绝缘子的局部放电；
(2)能够进行GIS中盆式绝缘子局部放电的宽频带电磁信号传感，满足不同电磁信号传感频段的局部放电检测方法，包括局部放电脉冲电流法检测和局部放电特高频(UHF，300MHz-3GHz)法检测等；
(3)适用于工厂条件下和现场运行条件下的GIS盆式绝缘子的局部放电检测，包括：出厂试验检测、交接试验检测、运行中的带电检测和运行中的在线监测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的现有技术中脉冲电流法局部放电测量的串联阻抗测量电路；
图2为本发明提供的现有技术中脉冲电流法局部放电测量的并联阻抗测量电路；
图3为本发明提供的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法的测量电路结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法的盆式绝缘子串联测量阻抗Z的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法的流程结构示意图一；
图6为本申请实施例提供的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法的流程结构示意图二。
附图标记说明：
1、GIS壳体；2、高电压母线；3、盆式绝缘子；4、盆式绝缘子的高电位均压环；5、小套管。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
实施例一
如图5所示，一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，所述方法包括以下步骤：
电容Cd击穿放电；
所述击穿放电产生的脉冲电流全部经过Cd-Cs-Z的路径；
通过检测阻抗Z的击穿放电产生的脉冲电流产生脉冲电压降；
检测阻抗Z的电压信号通过小套管传送到GIS设备壳体外，实现GIS盆式绝缘子局部放电的信号传感；
其中，Cd是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷的等效电容；Cs是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷对高电压母线和接地壳体的等效电容；Z为检测阻抗。
针对现有技术中图1和图2所示两种脉冲电流法局部放电测量电路的缺点，图3所示是脉冲电流法局部放电测量的盆式绝缘子串联阻抗测量电路，将检测阻抗Z串联在盆式绝缘子的接地线中；其中：U为高电压试验电源；Cc为耦合电容；R为隔离电阻；Z为局部放电检测阻抗，和盆式绝缘子串联，当绝缘缺陷Cd发生局部放电时，通过Z的局部放电脉冲电流产生脉冲电压降，进行局部放电信号传感。
具体的说，当盆式绝缘子的气泡缺陷Cd发生局部放电时，所产生的脉冲电流全部通过检测阻抗Z，因此可以获得显著增加的局部放电信号传感的灵敏度。因此，采用图3所示的测量电路，现有技术中的耦合电容不再必要，可以省略。
由于GIS的盆式绝缘子3封闭在GIS内部，如何实现如图3所示的盆式绝缘子串联测量阻抗的电路，本发明采用了如图4所示的安装结构。
如图4所示，其中GIS设备壳体1为圆筒形高压力密封容器，充以SF6气体，实现高电压绝缘；高电压母线2和所述GIS设备壳体1构成同轴结构；盆式绝缘子3为环氧树脂材料，起支撑高电压母线并实现可靠绝缘的作用；盆式绝缘子的高电位均压环4和高电压母线电气连接，用于改善盆式绝缘子高电位端的电场分布；小套管5用于实现穿过GIS壳体的电信号传送，具有SF6气体密封的能力；Z是检测阻抗。
具体地说，所述盆式绝缘子3和所述GIS设备壳体1不再直接电气连接，而是通过检测阻抗Z连接，检测阻抗Z一端连接于所述GIS设备壳体1。
综上，本实施例提供的方法具有以下有益技术效果：
(1)能够高灵敏地传感和检测GIS中盆式绝缘子的局部放电；
(2)能够进行GIS中盆式绝缘子局部放电的宽频带电磁信号传感，满足不同电磁信号传感频段的局部放电检测方法，包括局部放电脉冲电流法检测和局部放电特高频(UHF，300MHz-3GHz)法检测等；
(3)适用于工厂条件下和现场运行条件下的GIS盆式绝缘子的局部放电检测，包括：出厂试验检测、交接试验检测、运行中的带电检测和运行中的在线监测。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例详细论述实施例一中检测阻抗Z的组成和频率特性参数。
本发明一个可选实施例中，所述检测阻抗Z为一个电感或一个电阻。
本发明一个可选实施例中，所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容两两组合串联组成的电路。
本发明一个可选实施例中，所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容串联组成的电路。
本发明一个可选实施例中，所述检测阻抗Z的频率范围为10MHz～300MHz。
具体的说，所述检测阻抗Z可以是一个电感，或是一个电阻，或是一个由电阻、电感和电容等元件组成的电路。检测阻抗Z的频率特性参数和常规的脉冲电流法局部放电检测阻抗的频率特性参数类似，其频率范围为10MHz～300MHz，能够有效传感局部放电信号，并保证低电位均压环的对地电压在安全的范围。
实施例三
在上述实施例的基础上，本实施例详细论述所述检测阻抗Z的安装方式。
本发明一个可选实施例中，所述GIS盆式绝缘子3和所述GIS设备壳体1通过检测阻抗Z连接，所述检测阻抗Z与所述GIS盆式绝缘子3串联连接。
具体地说，当盆式绝缘子3的气泡缺陷Cd发生局部放电时，为了让所产生的脉冲电流全部通过检测阻抗Z，需要所述检测阻抗Z与所述GIS盆式绝缘子3串联连接，进而，检测阻抗Z一端连接于GIS设备壳体1，另一端与GIS盆式绝缘子3串联连接。
本发明一个可选实施例中，所述检测阻抗Z安装在所述GIS设备壳体1外，所述检测阻抗Z上的电压通过所述小套管5输出到GIS设备壳体1外。
具体的说，所述检测阻抗Z上的电压，也就是低电位均压环相对于GIS设备壳体1的高压，通过小套管5输出到GIS壳体外。
综上，小套管主要起到将检测阻抗Z上的电压输出到GIS壳体外，从而实现局部放电检测。
实施例四
如图6所示，一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
GIS盆式绝缘子发生绝缘缺陷发生局部放电；
电容Cd击穿放电；
所述击穿放电产生的脉冲电流全部经过Cd-Cs-Z的路径；
通过检测阻抗Z的击穿放电产生的脉冲电流产生脉冲电压降；
检测阻抗Z的电压信号通过小套管传送到GIS设备壳体外，实现GIS盆式绝缘子局部放电的信号传感；
其中，Cd是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷的等效电容；Cs是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷对高电压母线和接地壳体的等效电容；Z为检测阻抗。
具体的说，在GIS制造和运行过程中，可能产生盆式绝缘子的局部缺陷，包括内部气泡、内部裂纹、表面脏污、表面金属颗粒、表面刮痕等。因此，上述步骤‘GIS盆式绝缘子发生绝缘缺陷发生局部放电’中，所述的绝缘缺陷可能包括内部气泡、内部裂纹、表面脏污、表面金属颗粒、表面刮痕其中的一种或多种，本发明只以其中的气泡缺陷为例列举了GIS盆式绝缘子发生局部放电时的一种击穿电流传播路径，而在实际应用中，并不仅限于气泡缺陷这一种绝缘缺陷，其他几种绝缘缺陷也在本发明的保护范围内。
综上，本发明所提供的方法具有以下优点：
(1)能够高灵敏地传感和检测GIS中盆式绝缘子的局部放电；
(2)能够进行GIS中盆式绝缘子局部放电的宽频带电磁信号传感，满足不同电磁信号传感频段的局部放电检测方法，包括局部放电脉冲电流法检测和局部放电特高频(UHF，300MHz-3GHz)法检测等；
(3)适用于工厂条件下和现场运行条件下的GIS盆式绝缘子的局部放电检测，包括：出厂试验检测、交接试验检测、运行中的带电检测和运行中的在线监测。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
电容Cd击穿放电；
所述击穿放电产生的脉冲电流全部经过Cd-Cs-Z的路径；
通过检测阻抗Z的击穿放电产生的脉冲电流产生脉冲电压降；
检测阻抗Z的电压信号通过小套管传送到GIS设备壳体外，实现GIS盆式绝缘子局部放电的信号传感；
其中，Cd是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷的等效电容；Cs是GIS盆式绝缘子的气泡缺陷对高电压母线和接地壳体的等效电容；Z为检测阻抗。
2.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述检测阻抗Z为一个电感或一个电阻。
3.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容两两组合串联组成的电路。
4.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述检测阻抗Z为电阻、电感和电容串联组成的电路。
5.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：在所述步骤‘电容Cd击穿放电’之前，还包括步骤：GIS盆式绝缘子发生绝缘缺陷发生局部放电。
6.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述GIS盆式绝缘子和所述GIS设备壳体通过检测阻抗Z连接，所述检测阻抗Z与所述GIS盆式绝缘子串联连接。
7.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述检测阻抗Z安装在所述GIS设备壳体外，所述检测阻抗Z上的电压通过所述小套管输出到GIS设备壳体外。
8.如权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电检测方法，其特征在于：所述检测阻抗Z的频率范围为10MHz～300MHz。
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