CN113960427A - Gis特高频局部放电试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特高频局部放电技术领域，是一种GIS特高频局部放电试验系统，其包括外施电压源、工频高压控制台、隔离变压器、升压变压器、保护电阻、耦合电容、特高频传感器、特高频检测仪和能模拟GIS特高频局部放电缺陷的GIS实验平台，工频高压控制台与外施电压源连接。本发明通过使GIS实验平台模拟GIS特高频局部放电缺陷并进行试验，特高频传感器采集模拟缺陷过程中产生的特高频电磁波信号，并输出至特高频检测仪，特高频检测仪对接收到特高频电磁波信号进行存储，并根据该信号制作频谱图，建立对应的GIS特高频局部放电故障数据库，便于根据该数据库准确的识别判定GIS局部缺陷放电类型。

Description

GIS特高频局部放电试验系统

技术领域

本发明涉及特高频局部放电技术领域，是一种GIS特高频局部放电试验系统。

背景技术

因GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）结构复杂，在制造和装配过程中容易留下缺陷，如部件松动、导体毛刺、绝缘子表面脏污、内部异物等，部分缺陷在出厂试验和现场验收试验中很难发现，投运后缓慢发展导致放电击穿引发事故。随着国家电网公司在探索状态检测方面开展了大量试点工作，电网设备状态检修不断深化，通过设备状态检测、在线监测、状态评价等有效手段，及时发现并消除各类设备隐患与缺陷，实现了从“到期必修”向“应修必修”的转变。

特高频局部放电检测技术已经成为当前各项状态检测技术中最重要的一项技术手段，国网公司已发布特高频局部放电带电检测仪器的技术标准，各网省公司按照相关标准要求，建立了局部放电带电检测仪器的检验比对平台，初步具备了传感器平均有效高度、灵敏度、动态范围项目的检验比对能力，GIS在制造和装配过程中容易留下如部件松动、导体毛刺、绝缘子表面脏污、内部异物等缺陷，但是现有局部放电带电检测仪器的检验比对平台没有设置GIS特高频局部放电故障数据库，从而不能准确的识别判定GIS局部缺陷放电类型。

发明内容

本发明提供了一种GIS特高频局部放电试验系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有局部放电带电检测仪器的检验比对平台存在的没有设置GIS特高频局部放电故障数据库，导致不能准确识别判定GIS局部缺陷放电类型的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种GIS特高频局部放电试验系统，包括外施电压源、工频高压控制台、隔离变压器、升压变压器、保护电阻、耦合电容、特高频传感器、特高频检测仪和能模拟GIS特高频局部放电缺陷的GIS实验平台，工频高压控制台与外施电压源连接，外施电压源的输出端与隔离变压器的一次侧连接，隔离变压器的二次侧与升压变压器的一次侧连接，升压变压器的二次侧并接有保护电阻，保护电阻的两端并接有耦合电容，耦合电容的两端并接有GIS实验平台，耦合电容上连接有电容分压器，GIS实验平台、隔离变压器、升压变压器和电容分压器均接地，GIS实验平台上设有特高频传感器，特高频传感器与特高频检测仪连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述GIS实验平台可包括GIS罐体、高压套管、观察窗、试验腔、盆式绝缘子和断路器，特高频传感器设在盆式绝缘子上，GIS罐体内设有导体，高压套管的底端与GIS罐体的外侧固定连接，观察窗、试验腔和盆式绝缘子均设置在GIS罐体上，高压套管的一端与耦合电容的输出端连接，高压套管的另一端通过断路器与导体连接，试验腔内设有母线，母线的一端通过螺丝固定在试验腔内，母线的另一端和盆式绝缘子均与导体连接。

上述断路器可包括隔离开关和用于操作隔离开关通断的操作机构，操作机构设置在GIS罐体上，隔离开关设置在GIS罐体内，高压套管通过隔离开关与导体连接。

上述还可包括信号调理器，信号调理器的输入端与特高频传感器连接，信号调理器的输出端与特高频检测仪连接。

上述还可包括射频电缆，特高频传感器、信号调理器和特高频检测仪通过射频电缆依次连接在一起。

本发明通过设置工频高压控制台、隔离变压器、升压变压器、保护电阻和耦合电容给GIS实验平台提供高压，使GIS实验平台模拟GIS特高频局部放电缺陷并进行试验，特高频传感器采集模拟缺陷过程中产生的特高频电磁波信号，并输出至特高频检测仪，特高频检测仪对接收到特高频电磁波信号进行存储，并根据该信号制作频谱图，建立对应的GIS特高频局部放电故障数据库，便于根据该数据库准确的识别判定GIS局部缺陷放电类型。

附图说明

附图1为本发明实施例的电路结构示意图。

附图中的编码分别为：1为外施电压源，2为隔离变压器，3为升压变压器，4为保护电阻，5为耦合电容，6为特高频传感器，7为GIS罐体，8为高压套管，9为观察窗，10为试验腔，11为盆式绝缘子，12为隔离开关，13为操作机构，14为电容分压器，15为信号调理器，16为射频电缆，17为特高频检测仪，18为导体。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1所示，该GIS特高频局部放电试验系统包括外施电压源1、工频高压控制台、隔离变压器2、升压变压器3、保护电阻4、耦合电容5、特高频传感器6、特高频检测仪17和能模拟GIS特高频局部放电缺陷的GIS实验平台，工频高压控制台与外施电压源1连接，外施电压源1的输出端与隔离变压器2的一次侧连接，隔离变压器2的二次侧与升压变压器3的一次侧连接，升压变压器3的二次侧并接有保护电阻4，保护电阻4的两端并接有耦合电容5，耦合电容5的两端并接有GIS实验平台，耦合电容5上连接有电容分压器14，GIS实验平台、隔离变压器2、升压变压器3和电容分压器14均接地，GIS实验平台上设有特高频传感器6，特高频传感器6与特高频检测仪17连接。

上述工频高压控制台可为现有公知的用于控制外施电压源1的电压输出的控制台，通过工频高压控制台控制输出的外施电压的大小；升压变压器3可为现有公知的电源容量为10kVA，最高输出电压为120kV的变压器，用于将输入的外施电压升压至所需要的高压输出。

上述隔离变压器2为现有公知技术，用于实现高压试验回路与外施电压源1输出的外施电压之间的电气隔离，最大程度防止外施电压输出端的谐波和干扰对高压试验回路产生影响，并降低试验背景噪声信号，提高局部放电检测的信噪比；保护电阻4起到限流作用，防止试品击穿时电流过大损坏GIS实验平台；耦合电容5为现有公知的容量为1000pF的高压电容器，用于耦合外界的干扰信号。

上述特高频传感器6为现有公知技术，用于接收GIS实验平台内产生的特高频电磁波信号，并将特高频电磁波信号输出至特高频检测仪17；特高频检测仪17为现有公知的便携式特高频检测仪17，用于接收特高频电磁波信号，并将接收到信号进行保存，便于后期数据的分析处理。

上述GIS实验平台用于模拟GIS特高频局部放电缺陷，其中模拟GIS特高频局部放电缺陷具体为：1、模拟导体18上的金属尖刺缺陷；2、模拟盆式绝缘子11上金属颗粒缺陷；3、模拟高压导体18接触不良缺陷；4、模拟接地体或屏蔽之间接触不良缺陷；5、模拟盆式绝缘子11气隙缺陷。

本发明通过设置工频高压控制台、隔离变压器2、升压变压器3、保护电阻4和耦合电容5给GIS实验平台提供高压，使GIS实验平台模拟多种GIS特高频局部放电缺陷并进行试验，特高频传感器6采集模拟缺陷过程中产生的特高频电磁波信号，并输出至特高频检测仪17，特高频检测仪17对特高频电磁波信号进行存储，并根据该信号制作频谱图，建立对应的GIS特高频局部放电故障数据库，便于根据该数据库准确的识别判定GIS局部缺陷放电类型。

可根据实际需要，对上述GIS特高频局部放电试验系统作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，GIS实验平台包括GIS罐体7、高压套管8、观察窗9、试验腔10、盆式绝缘子11和断路器，特高频传感器6设在盆式绝缘子11上，GIS罐体7内设有导体18，高压套管8的底端与GIS罐体7的外侧固定连接，观察窗9、试验腔10和盆式绝缘子11均设置在GIS罐体7上，高压套管8的一端与耦合电容5的输出端连接，高压套管8的另一端通过断路器与导体18连接，试验腔10内设有母线，母线的一端通过螺丝固定在试验腔10内，母线的另一端和盆式绝缘子11均与导体18连接。

上述通过在盆式绝缘子11上撒上金属粉末来模拟盆式绝缘子11上的金属颗粒缺陷；通过在盆式绝缘子11表面粘贴金属丝来模拟接地体或屏蔽之间接触不良缺陷；通过在盆式绝缘子11内密封气隙模型来模拟盆式绝缘子11气隙缺陷。

上述通过设置观察窗9，便于工作人员直接通过观察窗9观察GIS罐体7内断路器的通断状态。

上述通过在试验腔10内的母线上挂铜丝来模拟导体18上的金属尖刺缺陷；通过将绝缘绳的一端与螺母固定，绝缘绳的另一端固定在母线螺丝上且使螺母与母线不接触，由此来模拟高压导体18接触不良缺陷。

如附图1所示，断路器包括隔离开关12和用于操作隔离开关12通断的操作机构13，操作机构13设置在GIS罐体7上，隔离开关12设置在GIS罐体7内，高压套管8通过隔离开关12与导体18连接。

通过设置隔离开关12，能够方便的控制高压套管8的投入状态。

如附图1所示，还包括信号调理器15，信号调理器15的输入端与特高频传感器6连接，信号调理器15的输出端与特高频检测仪17连接。

上述信号调理器15为现有公知的UHF信号调理器，信号调理器15的检测频带为300MHz-1.5GHz，对800M-900MHz的窄带通讯信号具有滤波功能，可有效抑制外界通讯信号干扰，在现场测试时通过扫频功能选取最优测试频率中心并将信号调理器15切换为窄带检测，避开干扰信号，提高检测信噪比。

如附图1所示，还包括射频电缆16，特高频传感器6、信号调理器15和特高频检测仪17通过射频电缆16依次连接在一起。

通过设置射频电缆16，便于特高频电磁波信号的传递。

本发明具体工作过程如下：

工作时，通过在GIS实验平台的试验腔10内使用母线上挂铜丝、绝缘子上撒金属粉末、绝缘绳系螺母于母线螺丝上且不与母线接触、绝缘子表面粘贴金属丝、绝缘子内密封气隙模型等试品分别进行模拟导体18上的金属尖刺、盆式绝缘子11上金属颗粒、高压导体18接触不良、接地体或屏蔽之间接触不良、盆式绝缘子11气隙等放电类型的试验，具体模拟试验过程为：

实验一：导体18上的金属尖刺试验：首先，在试验腔10内的母线上挂铜丝，模拟导体18金属尖刺缺陷，其次，工频高压控制台根据试验需要调节外施电压源1输出的外施电压大小（外施电压可为不同的电压值），使外施电压经升压变压器3升压至试验所需的高压，闭合断路器，使该高压经过高压套管8输出至导体18上，对导体18施加局部放电激励，使母线上挂的铜丝发出特高频电磁波信号，特高频传感器6采集特高频电磁波信号，并输出至特高频检测仪17，特高频检测仪17对特高频电磁波信号进行存储，并根据该信号制作频谱图，最后，断开工频高压控制台的输入端与外施电压源1的连接，断开断路器，完成导体18上的金属尖刺缺陷试验；

实验二：盆式绝缘子11上金属颗粒试验：首先，在盆式绝缘子11上撒上金属粉末，模拟盆式绝缘子11上金属颗粒缺陷，之后试验过程与实验一的试验过程相同，此处不再赘述；

实验三：高压导体18接触不良试验：首先，将绝缘绳的一端与螺母固定，绝缘绳的另一端固定在母线螺丝上且使螺母与母线不接触，模拟高压导体18接触不良缺陷，之后试验过程与实验一的试验过程相同，此处不再赘述；

实验四：接地体或屏蔽之间接触不良试验：首先，在盆式绝缘子11表面粘贴金属丝，模拟接地体或屏蔽之间接触不良缺陷，之后试验过程与实验一的试验过程相同，此处不再赘述；

实验五：盆式绝缘子11气隙试验：首先，在盆式绝缘子11内密封固定气隙模型（气隙模型为现有技术），模拟盆式绝缘子11气隙缺陷，之后试验过程与实验一的试验过程相同，此处不再赘述。

利用上述在各个不同电压值情况下各个缺陷放电产生的特高频电磁波信号，建立GIS特高频局部放电故障数据库，提高对局部放电类型识别有效判定的准确性。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于包括外施电压源、工频高压控制台、隔离变压器、升压变压器、保护电阻、耦合电容、特高频传感器、特高频检测仪和能模拟GIS特高频局部放电缺陷的GIS实验平台，工频高压控制台与外施电压源连接，外施电压源的输出端与隔离变压器的一次侧连接，隔离变压器的二次侧与升压变压器的一次侧连接，升压变压器的二次侧并接有保护电阻，保护电阻的两端并接有耦合电容，耦合电容的两端并接有GIS实验平台，耦合电容上连接有电容分压器，GIS实验平台、隔离变压器、升压变压器和电容分压器均接地，GIS实验平台上设有特高频传感器，特高频传感器与特高频检测仪连接。

2.根据权利要求1所述的GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于GIS实验平台包括GIS罐体、高压套管、观察窗、试验腔、盆式绝缘子和断路器，特高频传感器设在盆式绝缘子上，GIS罐体内设有导体，高压套管的底端与GIS罐体的外侧固定连接，观察窗、试验腔和盆式绝缘子均设置在GIS罐体上，高压套管的一端与耦合电容的输出端连接，高压套管的另一端通过断路器与导体连接，试验腔内设有母线，母线的一端通过螺丝固定在试验腔内，母线的另一端和盆式绝缘子均与导体连接。

3.根据权利要求2所述的GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于断路器包括隔离开关和用于操作隔离开关通断的操作机构，操作机构设置在GIS罐体上，隔离开关设置在GIS罐体内，高压套管通过隔离开关与导体连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于还包括信号调理器，信号调理器的输入端与特高频传感器连接，信号调理器的输出端与特高频检测仪连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于还包括射频电缆，特高频传感器、信号调理器和特高频检测仪通过射频电缆依次连接在一起。

6.根据权利要求4所述的GIS特高频局部放电试验系统，其特征在于还包括射频电缆，特高频传感器、信号调理器和特高频检测仪通过射频电缆依次连接在一起。

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