CN110196382B - 一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置。本发明采用的检测电路包括高压直流电源、限流电阻、高压继电器、机械开关、电抗器、电容器、电压表、电流表、检测阻抗和局部放电检测仪。所述的高压直流电源、限流电阻、电抗器、电流表、电容器、检测阻抗串联形成一个回路，高压直流电源的负极、局部放电检测仪接检测阻抗的信号输出端，检测阻抗的接地端接地。电压表并联接在高压继电器上，高压继电器与机械开关并联后的一端接在上述串联回路的高压侧，另一端接地。本发明采用高压继电器与机械开关组合的方式接通电抗器接地回路，有效解决因高压继电器与二极管导通而造成干扰信号的问题，同时能够避免机械开关由于电压过冲而产生电弧的风险。
Description
技术领域
本发明属于电力设备测量技术领域，具体涉及一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置。
背景技术
优良的绝缘性能是高电压设备乃至电网系统正常运行的基础条件，绝缘劣化或绝缘能力失效是导致高压电气设备和电网系统故障主要原因之一。用检测局部放电特性反映介质的绝缘状态，已被业界公认为最灵敏、最有效的手段。
进行局部放电试验时，必须对被试品施加很高的预激电压和试验电压，对于电力电缆、电力电容器等本身电容量较大的试品，施加试验电压需要很大的电源功率，目前局部放电试验主要采用交流电源升压技术来实现试验电压的施加。该种方式采用交流电源持续加压，对试验电源要求较高，存在试验容量大、所需试验装备复杂、电源负载功率大以及电源设备庞大且昂贵等缺点。
利用电容、电抗器和电阻构成的阻尼振荡机制，可实现通过直流电压来进行局部放电试验的电压施加。该种方式通过对试验回路的电容预先存储一定的直流高压，再利用高压继电器从电感一端快速接地，形成高压阻尼振荡而获得暂态交流高压，在被试品中激发出局部放电而进行检测。
如图1所示，试验过程通过先将电容器C充电至试验电压，然后关合高压继电器，电容器C和电抗器L形成串联振荡电路。上述电路中，如果被试品是电缆等容性设备，则匹配相应的高压电抗器进行谐振；如果被试品是电抗器，则匹配相应的高压电容器进行谐振。
通过上述直流高压方式进行试验电压的施加，不需对检测回路持续供电，同时降低了试验的电源功率和设备规模，但由于高压继电器和反向导通的二极管，在交流反转导通时都有启始的门槛电压，当交流谐振电压开始高于导通电压时，高压继电器或导通二极管突然打开形成一定的电压电流脉冲，而这个脉冲与局部放电信号高度类似，形成对局放检测的实质性干扰信号。
目前国内外同行的处理上述干扰信号方法是局部放电图谱开窗，即用软件手段在局部放电检测图谱上，将由于高压继电器与二极管导通形成的干扰时域检测数据进行整体清除，如果该时域叠加有局部放电信号也一同被清除，从而形成一定的检测盲区，该盲区在每个周期中存在两段。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置。
为了克服检测盲区，采用高压继电器与机械开关组合方式接通电抗器接地回路，即在高压继电器开通后的尽短时间内将机械开关的触头接通。采用该方法后，不存在高压继电器导通门槛电压引起的干扰，那么相应的检测盲区也不存在。
一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置，采用的检测电路包括高压直流电源、限流电阻、高压继电器、机械开关、无局放电抗器(或被试品电抗器)、被试品电容器(或无局放耦合电容器)、电压表、电流表、检测阻抗和局部放电检测仪。
上述电路中，如果被试品是电缆等容性设备，则匹配相应的无局放电抗器进行谐振；如果被试品是电抗器，则匹配相应的无局放耦合电容器进行谐振。
以被试品为电容器为例，进行如下阐述：
所述的高压直流电源、限流电阻、电抗器、电流表、电容器、检测阻抗串联形成一个回路，高压直流电源的负极、局部放电检测仪接检测阻抗的信号输出端，检测阻抗的接地端接地。电压表并联接在高压继电器上，高压继电器与机械开关并联后的一端接在上述串联回路的高压侧，另一端接地。
进一步，所述的高压直流电源的输出电压为300V～60KV，输出电压和频率与被测电容的电压等级相匹配。
进一步，所述的高压继电器规格均与高压直流电源电压匹配。
进一步，所述的机械开关为由电磁操动控制的机械开关，具体如下：
所述的机械开关结构包括固定端、第一线圈、绝缘筒体、第二线圈、衔铁芯吸附槽、伸缩式衔铁芯、衔铁芯拼帽、活动端；其中所述的伸缩式衔铁芯通过衔铁芯拼帽设置在活动端，衔铁芯吸附槽设置在固定端；第一线圈和第二线圈分别设置在绝缘筒体的外侧壁，且第一线圈和第二线圈之间通过绝缘筒体外侧壁上的绝缘凸起隔离；当第一线圈接通外部直流电源时，第一线圈产生磁场，使得伸缩式衔铁芯伸长后与衔铁芯吸附槽相接触，从而导通机械开关；当第一线圈与外部直流电源断开，且第二线圈接通外部直流电源时，第一线圈产生的磁场消散，第二线圈产生磁场，使得伸缩式衔铁芯在磁场作用下缩回，即伸缩式衔铁芯与衔铁芯吸附槽断开，从而断开机械开关；
进一步，所述的电抗器与被测电容器电压等级相匹配。
进一步，所述的检测阻抗满足振荡回路中的耦合电容器电容量大小，且在检测阻抗调谐电容范围内。
进一步，所述的局部放电检测仪具有信号采集，数字信号处理以及图像显示分析功能。
利用上述电路进行局部放电的检测，该方法采用直流高压电源对被试品电容器充电,利用高压继电器与机械开关组合方式接通电抗器并接地回路，能够有效避免产生干扰信号。
利用高压继电器在导通时无电压过冲的特性，先接通高压继电器能够避免机械开关因电压过冲而产生电弧的风险；当高压继电器开通后，在尽短的时间内将机械开关触头接通并将高压继电器断开，能够避免高压继电器在承受高压的情况下形成一定的电压电流脉冲，即不会对局放检测产生干扰。并利用被试品电容器与无局放电抗器串联形成的振荡回路进行局部放电检测，最后根据检测阻抗传回至局部放电检测仪的图谱进行判断被试品电容器的局部放电状况。
具体方法如下：
首先将高压继电器断开，将被试品电容器接入检测电路，通过直流高压电源对被试品电容器充电至预设电压；
在电流表数值达到0时，表示被试品电容器已充满电，此时将高压继电器闭合，被试品电容器与电抗器形成串联振荡回路；
当电压表显示电压降到某一临界值时，在尽短的时间内将机械开关触头接通并将高压继电器断开；
最后根据检测阻抗传输至局部放电检测仪的图谱判断被测电容器的局部放电状况：
如电压曲线是一条振荡波曲线，且在对应的电压曲线峰峰值处显示是无脉冲信号的，则判断被试品电容器无局部放电；
如电压曲线是一条振荡波曲线，且在对应的电压曲线峰峰值处显示是存在脉冲信号的，则判断被试品电容器存在局部放电。
本发明的益处：
本方法简单易操作，采用高压继电器与机械开关组合的方式接通电抗器接地回路，能够有效解决因高压继电器与二极管导通而造成干扰信号的问题，从而不存在检测盲区，同时能够避免机械开关由于电压过冲而产生电弧的风险。
附图说明
图1为容性试器(或感性试器)振荡波检测局部放电试验原理图；
图2为本发明方法采用电路的试验原理图；
图3为无局部放电的图谱；
图4为存在局部放电的图谱；
图5为本发明采用机械开关的结构图。
具体实施例
下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述，应指出的是，所描述的实施例仅便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置，该方法采用的检测电路如图2所示：包括高压直流电源1、限流电阻2、高压继电器3、机械开关4、电抗器5、电容器6、电压表7、电流表8、检测阻抗9和局部放电检测仪10。
上述电路中，如果被试品是电抗器5，则匹配相应的无局放耦合电容器6进行谐振；如果被试品是电容器6，则匹配相应的无局放电抗器5进行谐振。
以被试品为电容器为例，进行如下阐述：
所述的高压直流电源1、限流电阻2、电抗器5、电流表8、电容器6、检测阻抗9串联形成一个回路，高压直流电源1的负极、局部放电检测仪10接检测阻抗9的信号输出端，检测阻抗9的接地端接地。电压表7并联接在高压继电器3上，高压继电器3与机械开关4并联后的一端接在上述串联回路的高压侧，另一端接地。
其中，上述的高压直流电源1的输出电压为300V～60KV，输出电压和频率与被测电容的电压等级相匹配。高压继电器3规格均与高压直流电源1电压匹配。电抗器5与被测电容器6电压等级相匹配。检测阻抗9满足振荡回路中的耦合电容器电容量大小，且在检测阻抗调谐电容范围内。局部放电检测仪10具有信号采集，数字信号处理以及图像显示分析功能。
所述的机械开关4为由电磁操动控制的机械开关，规格与高压直流电源1电压匹配。具体结构如图5所示：包括固定端4-1、第一线圈4-2、绝缘筒体4-3、第二线圈4-4、衔铁芯吸附槽4-5、伸缩式衔铁芯4-6、衔铁芯拼帽4-7、活动端4-8；其中所述的伸缩式衔铁芯4-6通过衔铁芯拼帽4-7设置在活动端4-8，衔铁芯吸附槽4-5设置在固定端4-1；第一线圈4-2和第二线圈4-4分别设置在绝缘筒体4-3的外侧壁，且第一线圈4-2和第二线圈4-4之间通过绝缘筒体4-3外侧壁上的绝缘凸起隔离；当第一线圈4-2接通外部直流电源时，第一线圈4-2产生磁场，使得伸缩式衔铁芯4-6伸长后与衔铁芯吸附槽4-5相接触，从而导通机械开关；当第一线圈4-2与外部直流电源断开，且第二线圈4-4接通外部直流电源时，第一线圈4-2产生的磁场消散，第二线圈4-4产生磁场，使得伸缩式衔铁芯4-6在磁场作用下缩回，即伸缩式衔铁芯4-6与衔铁芯吸附槽4-5断开，从而断开机械开关；
在进行局部放电试验时，在开关断开的情况下对电容器进行充电，待充电完毕后合上高压继电器，并在电子闭合后的尽短时间内接通机械开关并断开高压继电器，使得电抗器与电容器构成闭合振荡回路但不会产生干扰信号，通过检测阻抗传输至局部放电检测仪的图谱即可判断被试品电容器是否存在局部放电故障，如图3和4。
具体检测方法如下:
首先将高压继电器3断开，将被试品电容器6接入检测电路，通过高压直流电源1对被试品电容器6充电至预设电压；
在电流表数值达到0时，表示被试品电容器6已充满电，此时将高压继电器3闭合，被试品电容器6与电抗器5形成串联振荡回路；
当电压表7显示电压降到设定阈值时，在尽短的时间内将机械开关4接通并将高压继电器3断开；具体的：
当电压降到设定阈值时，直接对第一线圈4-2接通外部直流电源，第一线圈4-2产生磁场，使得伸缩式衔铁芯4-6伸长后与衔铁芯吸附槽4-5相接触，从而导通机械开关4；
最后根据检测阻抗9传输至局部放电检测仪10的图谱判断被测电容器6的局部放电状况：
如图3所示，如电压曲线是一条振荡波曲线，且在对应的电压曲线峰峰值处显示是无脉冲信号的，则判断被试品电容器无局部放电；
如图4所示，如电压曲线是一条振荡波曲线，且在对应的电压曲线峰峰值处显示是存在脉冲信号的，则判断被试品电容器存在局部放电。
Claims (3)
1.一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置，其特征在于采用的检测电路包括高压直流电源、限流电阻、高压继电器、机械开关、电抗器、电容器、电压表、电流表、检测阻抗和局部放电检测仪；
所述的高压直流电源、限流电阻、电抗器、电流表、电容器、检测阻抗串联形成一个回路，高压直流电源的负极、局部放电检测仪接检测阻抗的信号输出端，检测阻抗的接地端接地；电压表并联接在高压继电器上，高压继电器与机械开关并联后的一端接在上述串联回路的高压侧，另一端接地；
所述的机械开关结构包括固定端、第一线圈、绝缘筒体、第二线圈、衔铁芯吸附槽、伸缩式衔铁芯、衔铁芯拼帽、活动端；其中所述的伸缩式衔铁芯通过衔铁芯拼帽设置在活动端，衔铁芯吸附槽设置在固定端；第一线圈和第二线圈分别设置在绝缘筒体的外侧壁，且第一线圈和第二线圈之间通过绝缘筒体外侧壁上的绝缘凸起隔离；当第一线圈接通外部直流电源时，第一线圈产生磁场，使得伸缩式衔铁芯伸长后与衔铁芯吸附槽相接触，从而导通机械开关；当第一线圈与外部直流电源断开，且第二线圈接通外部直流电源时，第一线圈产生的磁场消散，第二线圈产生磁场，使得伸缩式衔铁芯在磁场作用下缩回，即伸缩式衔铁芯与衔铁芯吸附槽断开，从而断开机械开关；
具体检测方法如下:
首先将高压继电器断开，将被试品电容器接入检测电路，通过直流高压电源对被试品电容器充电至预设电压；
在电流表数值达到0时，表示被试品电容器已充满电，此时将高压继电器闭合，被试品电容器与电抗器形成串联振荡回路；
当电压表显示电压降到设定阈值时，在尽短的时间内将机械开关接通并将高压继电器断开；具体的：
当电压降到设定阈值时，直接对第一线圈接通外部直流电源，第一线圈产生磁场，使得伸缩式衔铁芯伸长后与衔铁芯吸附槽相接触，从而导通机械开关；
最后根据检测阻抗传输至局部放电检测仪的图谱判断被测电容器的局部放电状况。
2.根据权利要求1所述的一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置，其特征在于所述的机械开关为由电磁操动控制的机械开关，规格与高压直流电源电压匹配。
3.根据权利要求1或2所述的一种无检测盲区振荡波局部放电检测装置，其特征在于所述高压直流电源的输出电压为300V～60KV，输出电压和频率与被测电容的电压等级相匹配；高压继电器规格均与高压直流电源电压匹配；电抗器与被测电容器电压等级相匹配；检测阻抗满足振荡回路中的耦合电容器电容量大小，且在检测阻抗调谐电容范围内；局部放电检测仪具有信号采集，数字信号处理以及图像显示分析功能。
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