CN108427064A - 一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，包括绝缘浇注体和设置在绝缘浇注体内部的传感装置，绝缘浇注体的两端分别设置有铜制的上嵌件和下嵌件，上嵌件用以与母线固定连接，下嵌件用以与大地接通的柜体框架固定连接，传感装置包括信号输入端、电容耦合模块、检测阻抗模块、过压保护模块、信号输出端、隔地阻容模块和接地端，传感装置固定安装于柜体内部，能实时、连续、高灵敏度的耦合局放信号。同时，该装置还能同步耦合少量工频量，用于设备带电指示以及闭锁控制。

Description

一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置

技术领域

本发明涉及电信号传感技术领域，尤其涉及一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置。

背景技术

目前，高压开关柜局放检测方法和手段大致可归为两类：非电测量法与电测量法。非电测量法主要依据局部放电过程中伴随的声、光、热及新的化学组分的生成等次生现象，产生了诸如超声波、红外热成像、气相色谱分析等检测方法。以上方法在一定应用范围内，对高压开关柜局部放电检测起着不可或缺的作用，但出于所采用的非电信息决定了其问题存在的必然性，诸如以下两个方面：

首先，检测准确度偏低。非电测量法利用的信息均属于局部放电过程附加结果，主要依据电磁波传播理论或化学组分分析原理对运行设备绝缘的局部放电程度进行带电检测。实质上，以上方法的检测结果很大程度上受到外部条件的制约，如设备金属密闭状况、人员操作熟练程度、设备充气总含量等不确定性因素影响，致使检测结果的准确度不高，检测效果不理想；

其次，绝大部分非电测量法被认定为高压开关柜预防性检修最好的办法，没有之一。若按照相关规定，仅对设备状态按照每年1～2次的办法执行巡检，必然导致巡检空档中出现的局部放电现象被遗漏，无形中给高压开关柜的安全运行埋下隐患。

电测量法主要包括脉冲电流法、无线电干扰电压法等。其中脉冲电流法作为局部放电测量标准中推荐的方法，其原理主要是利用耦合电容与检测阻抗，将每一次局部放电过程中伴随在电极两端短暂的电荷迁移形成的脉冲电流信号、电压信号耦合出来并进行校正定量的一种方法。《GB/T 7354-2003/IEC 60270：2000》规定，该方法主要适用于设备或系统频率在400HZ以下的交流电压试验或直流电压试验时产生的局部放电测量，也就是说，本方法主要被用于电力设备出厂试验、交接验收试验或预防性试验等离线试验中。由此看来，传统的脉冲电流法同样存在不能实时、连续检测局放信号，不能真实反映在运设备实际局放水平的缺陷。

发明内容

考虑到传统脉冲电流法局放检测技术已非常成熟，且具有检测灵敏度高、易于定量校准的特点，当配合以高频检测阻抗，还能准确再现局部放电脉冲波形。基于上述检测方法的优势及实际存在的问题，专为高压开关柜提供一种入侵式局部放电辅助检测装置，装置固定安装于柜体内部并与母线连接，采用连续在线检测的方式，将设备内每一次局部放电过程中伴随的短暂的电荷迁移通过脉冲电压信号的形式耦合出来，同时该装置还能同步耦合少量工频量，用于设备带电指示以及闭锁控制。

为了实现上述目的，该发明的技术方案是：一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，包括绝缘浇注体和设置在绝缘浇注体内部的传感装置，所述绝缘浇注体的两端分别设置有铜制的上嵌件和下嵌件，绝缘浇注体内部设置有电容芯棒放置槽和印制板放置槽，所述上嵌件与母线固定连接，所述下嵌件与和大地接通的柜体框架固定连接，所述传感装置包括信号输入端、电容耦合模块、检测阻抗模块、过压保护模块、信号输出端、隔地阻容模块和接地端，所述电容耦合模块包括芯棒电容，芯棒电容安装于电容芯棒放置槽内，所述检测阻抗模块、过压保护模块和隔地阻容模块的元器件均焊接于高Tg印制板上，高Tg印制板安装于印制板放置槽内，其中信号输入端与上嵌件连接，实时传导局放信号与工频信号；电容耦合模块与检测阻抗模块构成分压电路和单调谐电路，分压电路用于耦合、分压信号输入端传导的局放量与工频量，工频量用于设备带电指示，局放量用于评估设备绝缘状态，单调谐电路用于将工频量通过隔地阻容模块泄入大地；隔地阻容模块通过接地端与下嵌件连接，隔地阻容模块用于降低以大地电平为参考的高频干扰信号的影响以及静电防护；信号输出端通过过压保护模块由射频连接器输出局放信号与工频信号。

作为本发明一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置的进一步改进：所述电容耦合模块包括第一电容，第一电容的正极与信号输入端连接；所述检测阻抗模块包括第二电容、电感器和第一电阻，第二电容的正极与第一电容的负极连接，第一电阻和电感器并联连接，并且电感器的一端与第二电容的负极相连接；所述隔地阻容模块包括第三电容和第二电阻，第三电容和第二电阻并联连接，并且第三电容的正极与电感器的另一端连接，第三电容的负极与所述接地端连接；所述过压保护模块与检测阻抗模块并联连接，包括串联连接的压敏电阻和气体放电管；所述信号输出端包括双引线和射频连接器，双引线包括正极引线和负极引线，正极引线的一端与第一电容和第二电容之间的节点连接，另一端与射频连接器的内导体连接，负极引线的一端与电感器和第一电阻之间的节点连接，另一端与射频连接器的金属屏蔽层连接。

作为本发明一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置的进一步改进：所述绝缘浇注体的材质为环氧树脂。

作为本发明一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置的进一步改进：所述绝缘浇注体设置有增爬裙。

有益效果

1、本发明一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，可实时、连续地传感局放信息，从而有效提高电力企业对开关柜的运维水平，节约运维成本，并且与柜体、母线直接相连，在同种环境下的检测灵敏度可达其它非侵入式传感器的2～6倍，最小局放检测量可达100PC。

2、本发明一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，绝缘浇注体采用高强度、高绝缘性能的环氧树脂材料，并采用大小伞裙的形式，增加了传感装置外绝缘爬电距离，提高了该传感装置的运行可靠性，完全适用于金属封闭式开关柜体有限的内部空间，同时也起到固定和支撑母线的作用。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明绝缘浇注体的结构示意图；

图3为本发明传感装置的电路图；

图中：1、信号输入端，2、电容耦合模块，3、检测阻抗模块，4、过压保护模块，5、信号输出端，6、隔地阻容模块，7、接地端，8、绝缘浇注体，801、上嵌件，802、下嵌件，803、电容芯棒放置槽，804、印制板放置槽。

具体实施方式

如图所示，一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，包括绝缘浇注体8和设置在绝缘浇注体内部的传感装置，绝缘浇注体8的两端分别设置有铜制的上嵌件801和下嵌件802，上嵌件801与打孔的母线通过螺母连接，下嵌件802与打孔的且与大地接通的柜体框架连接，绝缘浇注体8采用高强度、高绝缘性能的环氧树脂材料，并且沿其长度方向设置多个增爬裙，以加大其外绝缘爬电距离。

所述传感装置包括信号输入端1、电容耦合模块2、检测阻抗模块3、过压保护模块4、信号输出端5、隔地阻容模块6和接地端7，所述信号输入端1和接地端7分别与上嵌件和下嵌件对应连接，所述电容耦合模块2包括第一电容C1，第一电容C1的正极与信号输入端1连接；所述检测阻抗模块3包括第二电容C2、电感器L和第一电阻R1，第二电容C2的正极与第一电容C1的负极连接，第一电阻R1和电感器L并联连接，并且电感器L的一端与第二电容C2的负极相连接；所述隔地阻容模块6包括第三电容C3和第二电阻R2，第三电容C3和第二电阻R2并联连接，并且第三电容C3的正极与电感器L的另一端连接，第三电容C3的负极与所述接地端连接；所述过压保护模块4与检测阻抗模块3并联连接，包括串联连接的压敏电阻MOV和气体放电管GDT；所述信号输出端5包括双引线501和射频连接器502，双引线501包括正极引线和负极引线，正极引线的一端与第一电容C1和第二电容C2之间的节点连接，其另一端与射频连接器502的内导体连接，负极引线的一端与电感器L和第一电阻R1之间的节点连接，其另一端与射频连接器502的金属屏蔽层连接。

其中第一电容C1选用芯棒电容，且绝缘浇注体8内部设置有电容芯棒放置槽803和高印制板放置槽804，第一电容C1安装于电容芯棒放置槽803内，除第一电容C1、双引线501和射频连接器502外，其余所有元器件均焊接于高Tg印制板上，高Tg印制板安装于印制板放置槽804内。

其中信号输入端1和信号输出端5用于少许的工频信号、几乎全部的局放信号的输入、输出，信号输出端5同时起到固定母线的作用，接地端7用于大量工频信号通过柜体泄入大地，同样地，接地端7也起到固定母线的作用，电容耦合模块2和检测阻抗模块3通过选用恰当大小的电阻、电容及含铁芯电感，整体构成阻抗分压电路和局部单调谐电路，分压电路用于耦合、分压几乎全部的局放量与少量的工频量，两者经过传输、信号调理、采集、放大和显示等处理，工频信息用于设备带电指示，局放量用于评估设备绝缘状态；单调谐电路可将大量的工频量通过第一电容C1、第二电容C2、电感器L及第三电容C3构成的低阻抗通路泄入大地。过压保护模块4用于防止人体触电。当耦合的工频幅值大于人体安全电压限值时，根据过压幅值大小，保护电路中对应器件动作，达到保护操作人员人身安全及后续电路安全的目的。隔地阻容模块6中的第三电容C3用于降低可能存在的、以大地电平为参考的高频干扰信号对后续电路的影响，同时亦可起到抑制后续电路和干扰源间瞬态共模压差的作用；第二电阻R2用于释放后续电路积累的电荷，起到静电防护的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，其特征在于：包括绝缘浇注体（8）和设置在绝缘浇注体（8）内部的传感装置，所述绝缘浇注体（8）的两端分别设置有铜制的上嵌件（801）和下嵌件（802），绝缘浇注体（8）内部设置有电容芯棒放置槽（803）和印制板放置槽（804），所述上嵌件（801）与母线固定连接，所述下嵌件（802）与和大地接通的柜体框架固定连接，所述传感装置包括信号输入端（1）、电容耦合模块（2）、检测阻抗模块（3）、过压保护模块（4）、信号输出端（5）、隔地阻容模块（6）和接地端（7），所述电容耦合模块（2）包括芯棒电容，芯棒电容安装于电容芯棒放置槽（803）内，所述检测阻抗模块（3）、过压保护模块（4）和隔地阻容模块（6）的元器件均焊接于高Tg印制板上，高Tg印制板安装于印制板放置槽（804）内，其中信号输入端（1）与上嵌件（801）连接，实时传导局放信号与工频信号；电容耦合模块（2）与检测阻抗模块（3）构成分压电路和单调谐电路，分压电路用于耦合、分压信号输入端（1）传导的局放量与工频量，工频量用于设备带电指示，局放量用于评估设备绝缘状态，单调谐电路用于将工频量通过隔地阻容模块（6）泄入大地；隔地阻容模块（6）通过接地端（7）与下嵌件（802）连接，隔地阻容模块（6）用于降低以大地电平为参考的高频干扰信号的影响以及静电防护；信号输出端（5）通过过压保护模块（4）由射频连接器（502）输出局放信号与工频信号。

2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，其特征在于：所述电容耦合模块（2）包括第一电容（C1），第一电容（C1）的正极与信号输入端（1）连接；所述检测阻抗模块（3）包括第二电容（C2）、电感器（L）和第一电阻（R1），第二电容（C2）的正极与第一电容（C1）的负极连接，第一电阻（R1）和电感器（L）并联连接，并且电感器（L）的一端与第二电容（C2）的负极相连接；所述隔地阻容模块（6）包括第三电容（C3）和第二电阻（R2），第三电容（C3）和第二电阻（R2）并联连接，并且第三电容（C3）的正极与电感器（L）的另一端连接，第三电容（C3）的负极与所述接地端（7）连接；所述过压保护模块（4）与检测阻抗模块（3）并联连接，包括串联连接的压敏电阻（MOV）和气体放电管（GDT）；所述信号输出端（5）包括双引线（501）和射频连接器（502），双引线（501）包括正极引线和负极引线，正极引线的一端与第一电容（C1）和第二电容（C2）之间的节点连接，另一端与射频连接器（502）的内导体连接，负极引线的一端与电感器（L）和第一电阻（R1）之间的节点连接，另一端与射频连接器（502）的金属屏蔽层连接。

3.根据权利要求1所述的一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，其特征在于：所述绝缘浇注体（8）的材质为环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜局部放电信号的辅助检测装置，其特征在于：所述绝缘浇注体（8）设置有增爬裙。