CN115032512A - 一种gis盆式绝缘子在线检测传感器 - Google Patents

一种gis盆式绝缘子在线检测传感器 Download PDF

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Abstract

本发明属于电力设备在线监测、带电检测传感器领域，涉及一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，包括：检测电极、屏蔽电极、电极引线、航空接口、高频耦合电阻及高频耦合电阻投入开关，低频采样阻抗及低频采样阻抗投入开关，所述检测电极为圆环形，套装在所述GIS盆式绝缘子的外周壁，所述检测电极分成A、B、C三相，分别对应GIS盆式绝缘子的A、B、C三相；所述屏蔽电极为圆环形，两屏蔽电极分别位于所述检测电极的两侧，两个屏蔽电极之间相互连接。本发明实现了GIS盆式绝缘子泄露电流检测、GIS高频局放检测、GIS带电显示的功能复用，并大幅提升检测灵敏度。

Description

一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器
技术领域
本发明属于电力设备在线监测、带电检测传感器领域，涉及变电站内GIS组合电器的检测，尤其是GIS盆式绝缘子在线检测传感器。
背景技术
气体绝缘开关设备（Gas-Insulated Switchear，GIS）是目前我国变电站内广泛使用的电力设备，GIS设备结构紧凑，占地面积小，但也存在设备巡视、检测手段少的问题。近几年电力系统内多次发生的GIS设备内部故障，造成了严重的社会经济损失。
GIS设备内部以盆式绝缘子为主要的绝缘支撑件，以及气室间隔离、密封的主要部件，盆式绝缘子是GIS设备内绝缘薄弱位置，盆式绝缘子老化情况、绝缘水平决定着整个GIS设备的寿命，因此监测盆式绝缘子的绝缘水平和老化情况对保障GIS设备安全运行、乃至电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。
当盆式绝缘子出现局部放电时，会伴随产生超声波、电磁波信号，目前的超声波带电检测检测技术、电磁波带电检测技术均是通过外置式传感器贴在GIS设备上，对GIS内部的局部放电情况进行检测，存在测量精度、灵敏度不高的问题。并且难以测量GIS盆式绝缘子内泄露电流，难以整体评估盆式绝缘子老化情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，以解决现有传感器精度不高、难以测量GIS盆式绝缘子内泄露电流，并且在日常运行中，可复用为GIS设备带电显示传感器信号源。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，包括：
检测电极、所述检测电极为圆环形，套装在所述GIS盆式绝缘子的外周壁，所述检测电极分成A、B、C三相，每相均为120度弧形板状，分别对应GIS盆式绝缘子的A、B、C三相；
屏蔽电极、所述屏蔽电极为圆环形，所述屏蔽电极为两个，分别为第一屏蔽电极、第二屏蔽电极，两屏蔽电极分别位于所述检测电极的两侧，两个屏蔽电极之间相互连接；
电极引线、所述电极引线分为A相引线、B相引线、C相引线，和屏蔽引线，A相引线、B相引线、C相引线分别连接检测电极A相、检测电极B相、检测电极C相；
航空接口、所述的航空接口共有4个芯柱，分别连接A相引线、B相引线、C相引线，和屏蔽引线，航空接口的外壳和GIS盆式绝缘子的金属外壳连接；
高频耦合电阻及高频耦合电阻投入开关，所述的高频耦合电阻经过高频耦合电阻投入开关后，并联在A相引线、B相引线、C相引线、屏蔽引线和地之间；
低频采样阻抗及低频采样阻抗投入开关，所述低频采样阻抗经过低频采样阻抗投入开关后，并联在A相引线、B相引线、C相引线、屏蔽引线和地之间。
进一步地，所述检测电极A相、检测电极B相、检测电极C相相互之间绝缘。
进一步地，所述电极引线及航空接口均一体浇筑在GIS盆式绝缘子上。
进一步地，所述GIS盆式绝缘子在线检测传感器与GIS盆式绝缘子一次成型，紧贴GIS盆式绝缘子边缘进行浇筑。
本发明还公开了上述GIS盆式绝缘子在线检测传感器的使用方法。
当需要测量特高频局放信号时，则闭合高频耦合电阻投入开关，打开低频采样阻抗投入开关，将四通道特高频信号采集装置的4个通道分别接于航空接口的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加、频谱分析可得到高频局放信号；
当需要测量GIS盆式绝缘子泄露电流时，则打开高频耦合电阻投入开关，闭合低频采样阻抗投入开关，接入低频采样阻抗，并将四通道的信号采集装置的4个通道分别接于航空接口的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加进一步分析可得到泄露电流信号；
正常运行时，打开高频耦合电阻投入开关、打开低频采样阻抗投入开关，并将G通道接地运行，将带电显示二极管分别接于航空接口的A、B、C 芯柱，通过A、B、C检测电极上感应到的电荷激发带电显示二极管。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明提出的一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，具有灵敏度高、性能可靠、寿命长的特点，且针对三相共筒的GIS盆式绝缘子，ABC三相相位不同的特点，设计了分别包覆120度的三相检测电极，提升了泄露电流的检测灵敏度和针对性。
2.本发明进一步提升了三相共筒式GIS三相带电显示的检测灵敏度。
3.本发明实现了GIS盆式绝缘子泄露电流检测、GIS高频局放检测、GIS带电显示的功能复用，并大幅提升检测灵敏度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路原理图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
101为检测电极A相、102为检测电极B相、103为检测电极C相、201为第一屏蔽电极、202为第二屏蔽电极、3为航空接口、4为GIS盆式绝缘子、501为高频耦合电阻投入开关、502为高频耦合电阻、601为低频采样阻抗投入开关、602为低频采样阻抗、701为A相引线、702为B相引线、703为C相引线、8为屏蔽引线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如图1、图2所示的一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，包括检测电极、屏蔽电极、电极引线、航空接口3、高频耦合电阻502、高频耦合电阻投入开关501、低频采样阻抗602、低频采样阻抗投入开关601。
检测电极及屏蔽电极均为圆环形，均套装在所述GIS盆式绝缘子4的外周壁，所述屏蔽电极为两个，分别为第一屏蔽电极201、第二屏蔽电极202，两屏蔽电极分别位于所述检测电极的两侧。两个屏蔽电极之间相互连接，可屏蔽从高压侧沿绝缘子表面流动的电流。
检测电极分成A、B、C三相，每相均为120度弧形板状，分别对应GIS盆式绝缘子4的A、B、C三相，检测电极A相101、检测电极B相102、检测电极C相103各占GIS盆式绝缘子4外周壁的1/3，并且相互之间绝缘。
所述电极引线分为A相引线701、B相引线702、C相引线703，和屏蔽引线8。A相引线701、B相引线702、C相引线703分别连接检测电极A相101、检测电极B相102、检测电极C相103
所述的航空接口3，共有4个芯柱，分别连接A相引线701、B相引线702、C相引线703，和屏蔽引线8，航空接口3的外壳和GIS盆式绝缘子4的金属外壳连接。
进一步的，电极引线和航空接口3均一体浇筑在GIS盆式绝缘子4上。
所述的高频耦合电阻502是一组阻值相同（一般为50欧）的耦合电阻，经过高频耦合电阻投入开关501后，并联在A相引线701、B相引线702、C相引线703、屏蔽引线8和地之间。
所述的低频采样阻抗602是一组阻值相同（一般为1-10兆欧）的采样阻抗，经过低频采样阻抗投入开关601后，并联在A相引线701、B相引线702、C相引线703、屏蔽引线8和地之间。
进一步的，低频采样阻抗602应能具备一定的耐压水平，不至于在感应电压下击穿。
本GIS盆式绝缘子在线检测传感器，与GIS盆式绝缘子4一次成型，紧贴GIS盆式绝缘子4边缘进行浇筑，不影响盆式绝缘子整体结构，不对盆式绝缘子的绝缘性能、机械性能造成影响。
本发明在应用时，仍需连接四通道信号采集装置，如需要测量特高频局放信号时，则闭合高频耦合电阻投入开关501，打开低频采样阻抗投入开关601，并将四通道特高频信号采集装置（如采样频率10GHz的示波器）的4个通道分别接于航空接口3的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加、频谱分析等可得到高频局放信号。
如需要测量GIS盆式绝缘子4泄露电流时，则需要打开高频耦合电阻投入开关501，闭合低频采样阻抗投入开关601，即接入低频采样阻抗602，并将四通道的信号采集装置（如采样频率1.33MHz的高精度信号采集卡）的4个通道分别接于航空接口3的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加等进一步分析等可得到泄露电流信号。
正常运行时，可打开高频耦合电阻投入开关501、打开低频采样阻抗投入开关601，并将G通道接地运行，将带电显示二极管（黄绿红三相二极管）分别接于航空接口3的A、B、C芯柱，通过A、B、C检测电极上感应到的电荷将可以激发带电显示二极管。
本发明经过实验室试验，完全符合《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》中的要求，可在现场应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种GIS盆式绝缘子在线检测传感器，其特征在于，包括：
检测电极、所述检测电极为圆环形，套装在所述GIS盆式绝缘子（4）的外周壁，所述检测电极分成A、B、C三相，每相均为120度弧形板状，分别对应GIS盆式绝缘子（4）的A、B、C三相；
屏蔽电极、所述屏蔽电极为圆环形，所述屏蔽电极为两个，分别为第一屏蔽电极（201）、第二屏蔽电极（202），两屏蔽电极分别位于所述检测电极的两侧，两个屏蔽电极之间相互连接；
电极引线、所述电极引线分为A相引线（701）、B相引线（702）、C相引线（703），和屏蔽引线（8），A相引线（701）、B相引线（702）、C相引线（703）分别连接检测电极A相（101）、检测电极B相（102）、检测电极C相（103）；
航空接口（3）、所述的航空接口（3）共有4个芯柱，分别连接A相引线（701）、B相引线（702）、C相引线（703），和屏蔽引线（8），航空接口（3）的外壳和GIS盆式绝缘子（4）的金属外壳连接；
高频耦合电阻（502）及高频耦合电阻投入开关（501），所述的高频耦合电阻（502）经过高频耦合电阻投入开关（501）后，并联在A相引线（701）、B相引线（702）、C相引线（703）、屏蔽引线（8）和地之间；
低频采样阻抗（602）及低频采样阻抗投入开关（601），所述低频采样阻抗（602）经过低频采样阻抗投入开关（601）后，并联在A相引线（701）、B相引线（702）、C相引线（703）、屏蔽引线（8）和地之间。
2.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子在线检测传感器，其特征在于，所述检测电极A相（101）、检测电极B相（102）、检测电极C相（103）相互之间绝缘。
3.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子在线检测传感器，其特征在于，所述电极引线及航空接口（3）均一体浇筑在GIS盆式绝缘子（4）上。
4.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子在线检测传感器，其特征在于，所述GIS盆式绝缘子在线检测传感器与GIS盆式绝缘子（4）一次成型，紧贴GIS盆式绝缘子（4）边缘进行浇筑。
5.一种根据权利要求1所述GIS盆式绝缘子在线检测传感器的使用方法，其特征在于，
当需要测量特高频局放信号时，则闭合高频耦合电阻投入开关（501），打开低频采样阻抗投入开关（601），将四通道特高频信号采集装置的4个通道分别接于航空接口（3）的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加、频谱分析可得到高频局放信号；
当需要测量GIS盆式绝缘子（4）泄露电流时，则打开高频耦合电阻投入开关（501），闭合低频采样阻抗投入开关（601），接入低频采样阻抗（602），并将四通道的信号采集装置的4个通道分别接于航空接口（3）的A、B、C、G芯柱，并通过信号的叠加进一步分析可得到泄露电流信号；
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