CN112881866B - 一种局部放电监测过电压抑制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部放电监测过电压抑制方法和装置，所述方法在该传感器局放检测单元设置第一限压电容和第二限压电容，将测量阻抗两端的雷电冲击电压幅值限制在100V及以下，避免传感器因过电压冲击而损坏。本发明方法利用电容分压原理，实现传感器过电压的抑制，同时又不影响局放监测功能以及带电显示功能，可以工程应用于基于脉冲电流法的带电显示兼局部放电监测传感器的设计和制造，保障传感器安全、可靠的运行。
Description
技术领域
本发明属于电力绝缘检测领域，特别涉及一种局部放电监测过电压抑制方法和装置。
背景技术
配电网开关柜在运行过程中绝缘介质老化后将发生局部放电，在局部放电作用下，绝缘特性将逐级劣化导致电力事故，严重威胁着电力系统的安全运行，及供电质量和可靠性。
据统计，引起开关柜绝缘介质劣化的主要因素是局部放电引起，占开关柜故障的85％以上。因此，如何有效发现开关柜的局部放电，及时检测出潜在的开关柜故障，是电力运行单位日益关心的问题。目前应用于开关柜局部放电检测及定位技术主要有检测开关柜内气体成分、超声测量和暂态地电波测量。以上这些方法各有优点，但又存在检测不经济、不简便、灵敏度低的问题，不能完全满足所有应用的场景，且检测装置在运行过程中需经受各种过电压的考验。因此，对于开关柜等电气设备的局部放电检测，有必要找到一种经济、安全、灵敏度高、抗干扰能力强的方法。
现有技术的开关柜局部放电检测方法基于脉冲电流法原理，利用目前开关柜高压带电指示器普遍应用的陶瓷电容绝缘子作为局部信号耦合的传感器，实现开关柜局部放电检测。但由于检测设备在现场运行中存在过电压冲击的可能，影响检测准确度、设备运行可靠性，而该技术未给出过电压抑制的解决方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种局部放电监测过电压抑制方法和装置，通过加入限压电容的设计能够有效抑制设备过电压、提高局部放电检测的准确性，为局部放电监测系统过电压抑制提供了一种有效解决方案。
本发明能够解决现有局部放电检测设备受到不同运行环境中过电压影响，造成设备损坏、影响测试准确性等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种局部放电监测过电压抑制方法，按以下进行：
在传感器局放检测单元设置第一限压电容和第二限压电容，在雷电冲击下，将测量阻抗两端的电压幅值限制在100V及以下，使得所述第一限压电容和第二限压电容值满足下式：
式中，C1为耦合电容器，C2为局放检测单元供能电容，C3为第一限压电容，C4为第二限压电容，U0为系统承受的冲击电压。通过电容分压原理实现在雷电冲击下，将测量阻抗两端的电压幅值限制在100V及以下，同时又不影响局放监测功能以及带电显示功能。
本发明还涉及的局部放电监测传感器过电压抑制装置，包括传感器，传感器包括耦合电容器、局放检测单元、带电显示单元、第一限压电容和第二限压电容；
所述耦合电容器的高压端与三相电源线连接，用于耦合高压电气设备内局部放电产生的脉冲电流信号，以及将主回路电压状态的信号传送至带电显示单元；
所述局放检测单元包括供能电容和测量阻抗，一端与耦合电容器的输出端连接，另一端接地，用于将耦合电容器输出的脉冲电流信号转换为脉冲电压信号；
所述带电显示单元一端与耦合电容器的输出端连接，另一端接地；用于显示主回路电压状态。
所述第一限压电容一端与耦合电容器的输出端连接，另一端接地，用于抑制局放检测单元及带电显示单元的过电压；
所述第二限压电容一端与局放检测单元供能电容的输出端连接，另一端接地，用于抑制测量阻抗的过电压。
进一步地，测量阻抗能够承受幅值为100V的冲击电压。
进一步地，所述第二限压电容与测量阻抗并联。其值大小直接影响传感器局部放电检测性能，设计时应依据局部放电监测传感器的测量频率范围和测量阻抗值先行确定。
进一步地，所述第一限压电容为0.1nF～100nF，所述第二限压电容为1pF～100pF。
进一步地，该装置适用于配电网带电显示兼局部放电监测传感器的过电压抑制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明适用于配电网带电显示兼局部放电监测传感器的过电压抑制，该方法在传感器的局放检测单元设置第一限压电容和第二限压电容，将测量阻抗两端的雷电冲击电压幅值限制在100V以下，避免检测设备因承受过电压而损坏。
(2)本发明利用电容分压原理，实现过电压的抑制，同时又不影响局放监测功能以及带电显示功能，可以工程应用于基于脉冲电流法的带电显示兼局部放电监测传感器的设计和制造，保障传感器安全运行，进一步提高电网系统运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1是本发明的局部放电监测传感器过电压抑制装置的结构示意图；
图2是本发明设置限压电容原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
如图1所示，本实施例的带电显示兼局部放电监测装置，应用于带电显示兼局部放电监测传感器过电压的抑制，包括传感器，传感器包括：耦合电容器1、局放检测单元2、带电显示单元3、第一限压电容4和第二限压电容5。
耦合电容器1的高压端与三相电源线连接；局放检测单元2包括供能电容和测量阻抗，一端与耦合电容器1的输出端连接，另一端接地。带电显示单元3一端与耦合电容器1的输出端连接，另一端接地。第一限压电容4一端与耦合电容器1的输出端连接，另一端接地。第二限压电容5一端与局放检测单元2供能电容的输出端连接，另一端接地。
如图2所示，本实施例采用本实施例方法设置限压电容原理图，耦合电容器电容C1＝110pF，局放检测单元中供能电容C2＝4.7nF，测量阻抗R1＝1kΩ，局部放电监测传感器的测量频率范围为500kHz～20MHz。
对于10kV系统，雷电冲击电流下线路避雷器残压U0≈50kV，为将测量阻抗两端的过电压抑制在100V及以下，根据下列公式计算第一、第二限压电容值：
由于所设测量阻抗R1＝1kΩ、局部放电监测传感器的测量频率范围500kHz～20MHz，在不影响局部放电检测功能的情况下，本实施例中取第二限压电容C4＝10pF。
计算可得第一限压电容C3约为55nF。
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的保护范围。对于本领域的技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，其对上述具体实施例所记载的技术方案或部分技术特征进行的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种局部放电监测过电压抑制装置，其特征在于：包括传感器，传感器包括耦合电容器（1）、局放检测单元（2）、带电显示单元（3）、第一限压电容（4）和第二限压电容（5）；
所述耦合电容器（1）的高压端与三相电源线连接，用于耦合高压电气设备内局部放电产生的脉冲电流信号，以及将主回路电压状态的信号传送至带电显示单元；
所述局放检测单元（2）包括供能电容和测量阻抗，一端与耦合电容器（1）的输出端连接，另一端接地，用于将耦合电容器输出的脉冲电流信号转换为脉冲电压信号；
所述带电显示单元（3）一端与耦合电容器（1）的输出端连接，另一端接地；
所述第一限压电容（4）一端与耦合电容器（1）的输出端连接，另一端接地，用于抑制局放检测单元及带电显示单元的过电压；
所述第二限压电容（5）一端与局放检测单元（2）供能电容的输出端连接，另一端接地，用于抑制测量阻抗的过电压；所述第二限压电容（5）与测量阻抗并联；所述第一限压电容为0.1nF～100nF，所述第二限压电容为1pF～100pF。
2.根据权利要求1所述的局部放电监测过电压抑制装置，其特征在于：测量阻抗能够承受幅值为100V的冲击电压。
3.一种局部放电监测过电压抑制方法，其特征在于：适用于权利要求1-2任一项所述的装置，按以下进行：
在传感器局放检测单元设置第一限压电容和第二限压电容，在雷电冲击下，将测量阻抗两端的电压幅值限制在100V及以下，使得所述第一限压电容和第二限压电容值满足下式：
；
式中，C 1为耦合电容器，C 2为局放检测单元供能电容，C 3为第一限压电容，C 4为第二限压电容，U 0为系统承受的冲击电压。
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