CN204925326U - 电容器局部放电检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电容器局部放电检测电路，检测电路包括：两个相同的待测电容器、升压变压器及穿芯电流传感器；各所述待测电容器并联于升压变压器的高压侧，其中，各所述待测电容器的低压端引线分别从所述穿芯电流传感器的两侧面穿过后与所述升压变压器共地连接。本实用新型能够解决现有技术中高压电容器所处的现场干扰大，检测结果不准确的缺陷。

Description

电容器局部放电检测电路

技术领域

本实用新型属于电容器检测领域，特别涉及一种电容器局部放电检测电路。

背景技术

高压电容器绝缘内部由于工艺条件、生产环境、绝缘介质质量等条件限制，不可避免地存在有缺陷和电场分布不均匀性。这就使得绝缘内部有局部放电的危险。电力电容器内部长期的局部放电会使绝缘体腐蚀、分解并放出气体，最终会导致电容器元件的击穿。由于变电站现场干扰大，电源容量较小，目前尚未提出一种有效的电容器现场局部放电检测方法。目前实验室检测电容器局部放电极间局部放电主要有超声法和脉冲电流法。超声法其灵敏度较低，测试结果可重复性差。而目前的脉冲电流法通常是采用RC或RLC型匹配阻抗的方法进行检测，用于现场试验的检查阻抗一般通流容量较小，无法实现大容量电容器局部放电检测。

实用新型内容

本实用新型提供一种电容器局部放电检测电路，用于解决现有技术中高压电容器所处的现场干扰大，检测结果不准确的缺陷。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电容器局部放电检测电路，该检测电路包括：两个待测电容器、升压变压器及穿芯电流传感器(CurrentTransformer,CT)。

各所述待测电容器并联于升压变压器的高压侧，其中，各所述待测电容器的低压端引线分别从所述穿芯电流传感器的两侧面穿过后与所述升压变压器共地连接。

本实用新型一实施例中，所述局部放电检测电路还包括：第一电容及第二电容；

所述第一电容并联于所述升压变压器的低压侧；

所述第二电容并联于所述升压变压器的高压侧。

本实用新型一实施例中，所述局部放电检测电路还包括第一电抗器，所述第一电抗器的一端连接所述升压变压器的高压侧的高压端，所述第一电抗器的另一端连接各所述待测电容器的高压端。

本实用新型一实施例中，所述局部放电检测电路还包括第二电抗器，所述第二电抗器一端连接所述第一电抗器的另一端，所述第二电抗器的另一端连接所述升压变压器的高压侧的低压端。

本实用新型一实施例中，所述局部放电检测电路还包括可调电抗器，并联于所述升压变压器的低压侧。

本实用新型一实施例中，所述穿芯电流传感器设置于屏蔽壳内。

本实用新型一实施例中，所述穿芯电流传感器为宽频带穿芯电流传感器。

本实用新型提供的电容器局部放电检测电路，对局部放电检测电路进行了优化，将两个待测电容器的低压端引线分别从宽频带穿芯电流传感器的两侧面穿过后与升压变压器共地连接，能够增加检测电路的抗干扰能力，基于宽频带穿芯电流传感器的设计，能够增大检测电路的通流容量，提高灵敏度。本实用新型通过在升压变压器两端并联电容器的方式能够提高检测电路的抗干扰能力，在检测电路中串联或串并联电抗器的方式能够进一步提高检测电路的抗干扰能力，同时，串联或串并联的电抗器与被测电容器形成谐振回路，能够补充电源容量，减小接入升压变压器的电源容量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的电容器局部放电检测电路图；

图2为本实用新型另一实施例的电容器局部放电检测电路图；

图3为本实用新型一实施例的穿芯电流传感器与局部放电测试仪的连接图；

图4为宽频带穿芯电流传感器的等效电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，本实用新型也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本实用新型的保护范畴。

如图1所示，图1为本实用新型一实施例的电容器局部放电检测电路图，所述局部放电检测电路200包括两个相同的待测电容器Cx、升压变压器210及穿芯电流传感器220。

各所述待测电容器并联于升压变压器的高压侧，其中，各所述待测电容器的低压端引线分别从所述穿芯电流传感器的两侧面穿过后与所述升压变压器共地连接。

详细的说，各所述待测电容器Cx的低压端b引线分别从所述穿芯电流传感器220的两侧面穿过后连接至所述升压变压器210的高压侧的低压端d(该端接地)，各所述待测电容器Cx的高压端a引线连接所述升压变压器210的高压侧的高压端c；所述升压变压器的低压侧连接电源。

本实用新型所述的相同的待测电容器指的是，同一生产厂家及同一生产批次生产的同一型号的具有相同容量的待测电容器，以便能够消除检测电路中的共模干扰。

本实施例提供的电容器局部放电检测系统，采用平衡法抗干扰措施，即用一台与被测电容器相同的电容器为耦合电容，两台电容器的低压端引线分别从穿芯电流传感器的正反面穿过后连接升压变压器的高压侧的低压端，能够有效的消除检测电路中的共模干扰。

如图2所示，本实用新型另一实施例中，局部放电检测电路还包括第一电容Cf1及第二电容Cf2。所述第一电容Cf1并联于所述升压变压器210的低压侧，所述第二电容Cf2并联于所述升压变压器210的高压侧。通过升压变压器两端并联第一电容Cf1及第二电容Cf2的方式，使第一电容Cf1及第二电容Cf2与升压变压器形成π型滤波回路，能够进一步减小干扰信号。

复请参阅图2，局部放电检测电路200还包括第一电抗器L1及第二电抗L2，所述第一电抗器的一端连接所述升压变压器210的高压侧的高压端c，所述第一电抗器的另一端连接各所述待测电容器的高压端a。所述第二电抗器一端连接所述第一电抗器的另一端，所述第二电抗器的另一端连接所述升压变压器210的高压侧的低压端d。串联的电抗器L1及并联的电抗器L2与被测电容器Cx形成串并联谐振回路，可进一步提高检测电路的抗干扰能力，减小升压变压器及试验电源的容量。

本实用新型其他实施例中，局部放电检测电路可仅在升压变压器的高压侧串联电抗器，串联电抗器与被测电容器形成串联谐振回路，同样能够提高检测电路的抗干扰能力，减小升压变压器及实验电源的容量。

需要说明的是，本实用新型并不限制接入的电抗器的具体容量，具体选择何种方式接入电抗器，可根据测试电源的具体容量而定，当然，串联接入的电抗器及并联接入的电抗器个数并不局限于一个，可根据实际情况设定。

更详细的，为了进一步屏蔽外界干扰，所述穿芯电流传感器设置于屏蔽壳内。

本实用新型一实例中，为了取得更好的测量效果，所述局部放电检测电路还包括可调电抗器，并联于所述升压变压器的低压侧，以便灵活调整升压变压器的输入电压。

本实用新型提供的电容器局部放电检测电路，对局部放电检测电路进行了优化，将两个待测电容器的低压端引线分别从宽频带穿芯电流传感器的两侧面穿过后与升压变压器共地连接，能够增加检测电路的抗干扰能力，基于宽频带穿芯电流传感器的设计，能够增大检测电路的通流容量，提高灵敏度。本实用新型通过在升压变压器两端并联电容器的方式能够提高检测电路的抗干扰能力，在检测电路中串联或串并联电抗器的方式能够进一步提高检测电路的抗干扰能力，同时，串联或串并联的电抗器与被测电容器形成谐振回路，能够补充电源容量，减小接入升压变压器的电源容量。

如图3所示，图3为本实用新型一实施例的穿芯电流传感器与局部放电测试仪的连接图，穿芯电流传感器220的输出端连接局部放电测试仪100，穿芯电流传感器220检测到的电流值由局部放电检测仪100进行检测分析，进而得出被测电容器的局部放电情况。

本实用新型一实施例中，选用宽频带电流传感器感测检测电路中的电流，以便适应现场需求，宽频带穿芯电流传感器相当于初级线圈为一匝的电流传感器，通流容量很大。宽频带穿芯电流传感器的等效电路图如图4所示，其中M为宽频带穿芯电流传感器的等效互感，L、R_L分别其等效自感及等效电阻。C₂为杂散电容，R₂为负载电阻。下面以一具体实施例说明如何计算上述各元件的取值。

根据罗氏线圈原理可得：

$M=\frac{NS\mathrm{\μ}}{\mathrm{\π}D}$

$L=NM=\frac{N^{2}S\mathrm{\μ}}{\mathrm{\π}D}$

其中，N为匝数，为磁芯横截面积，μ为磁导率，d为磁芯直径，D为环形材料直径。

根据等效回路求得的罗氏线圈频带范围为(C₂足够小时)：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\frac{R_2+R_L}{L+R_2{R}_L{C}_2}$

$f_H=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\frac{L+R_2{R}_L{C}_2}{{\mathrm{LR}}_2{C}_2}$

可见穿芯电流传感器的自感L越大低频截至频率越低，频带越宽。若使L足够大，可选择磁通率大的材料，环形材料直径D要尽量小，而磁芯横截面积S要足够大。而频带宽度随匝数N的增加而增大。但通过计算，匝数越多其增益越小，导致穿芯电流传感器的灵敏度降低。因此在线圈尺寸一定的情况下，选定磁芯材料后,有一个最佳的外接电阻R2及绕线匝数N，使穿芯电流传感器达到较宽的工作频带，且保持一定的响应灵敏度。

根据以上分析，本实用新型选择磁导率高的铁淦氧磁芯，其磁导率μ≈2000μ₀，根据两根电缆同时穿过电流传感器的要求，选择环形材料的直径D＝80mm，磁芯直径d＝15mm。通过扫描计算，可以得到一组合适的外接电阻R及线圈匝数N。本实用新型选择N＝30匝，直径为0.7mm的铜导线，外接负载电阻R＝500Ω。杂散电容根据电缆长度的大小而改变，若取杂散电容C₂＝300pF，等效电阻R_L＝1Ω，则可通过上面的公式计算得到线圈自感L＝1.59mH，穿芯电流传感器的带宽理论值为：10.1kHz-1.06MHz。可满足电容器局部放电测量要求。计算得其在同频带内的灵敏度理论值为16.6mV/mA。

由于需在现场检测电容器局部放电，穿芯电流传感器需采取抗干扰措施。本实用新型采用电磁屏蔽的方法抑制空间电磁干扰。电磁屏蔽的效果与材料、厚度等有关。本实用新型采用钢作为屏蔽材料，其对于1kHz以下的屏蔽吸收效果明显。设计屏蔽壳内径55mm，外径110mm，厚度为30mm。经检测，检测电路灵敏度可达10pC。

为了更清楚的说明本实用新型局部放电检测电路中的各参数设计，下面以目前容量较大的615kVar电容器为例介绍本试验电路的参数设计。

本实施例中，两台电容器容量均为615kVar，则电容器总体容量1230kVar，电容器总电容量为C＝108.76uF。电容器最大试验电压为1.6倍额定电压，即9.6kV。试验电压下所需无功容量Q＝3148.9kVar，则通流容量需达到I＝328A。试验电源频率采用50Hz，则计算得到的串联补偿电抗器电感值L＝0.093H。试验中，可根据实际电源容量大小及电抗器形式，按串并联试验电路接线，串并联电感(如图2中的L1与L2)的并联值等于L即可。穿芯电流传感器的二次线圈输出直接接到局部放电测试仪上，注意同轴电缆的长度要小于10m，否则高频响应会受到影响。

经计算，当串联电抗器完全匹配时，所需电源容量小于100kVA。由于采用串联谐振升压回路，所需的升压变压器变比也不需很高。一般可采用120kVA，400V/800V升压变压器。调压器采用120kVA，0～400V电动调压器。滤波电容(如图2中的Cf1及Cf2)取10uF即可。现场试验电源需求不超过100A。

采用本实用新型的技术方案，可以对高压电容器进行现场局部放电检测，解决了变电站现场干扰大，电容器局部放电测试所需检测阻抗通流容量大，现场试验电源小等一系列问题，使得现场电容器交接、诊断等试验得以实施，为确保电力电容器设备的安全运行提供了可靠保证。

本实用新型采用了平衡回路、串联电抗器等抗干扰措施能够有效解决外界干扰问题。采用宽频带穿芯电流传感器作为检测阻抗，设计的宽频带穿芯电流传感器可适用于10-60uF的电容器局部放电检测，其范围涵盖了目前低压到特高压全部并联电容器。采用串并联谐振升压回路使电源容量小于100A，减小实验电源的容量。

以上所述仅用于说明本实用新型的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (7)

1.一种电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述局部放电检测电路包括：两个相同的待测电容器、升压变压器及穿芯电流传感器；

各所述待测电容器并联于升压变压器的高压侧，其中，各所述待测电容器的低压端引线分别从所述穿芯电流传感器的两侧面穿过后与所述升压变压器共地连接。

2.如权利要求1所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述局部放电检测电路还包括：第一电容及第二电容；

所述第一电容并联于所述升压变压器的低压侧；

所述第二电容并联于所述升压变压器的高压侧。

3.如权利要求2所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述局部放电检测电路还包括第一电抗器，所述第一电抗器的一端连接所述升压变压器的高压侧的高压端，所述第一电抗器的另一端连接各所述待测电容器的高压端。

4.如权利要求3所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述局部放电检测电路还包括第二电抗器，所述第二电抗器一端连接所述第一电抗器的另一端，所述第二电抗器的另一端连接所述升压变压器的高压侧的低压端。

5.如权利要求3所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述局部放电检测电路还包括可调电抗器，并联于所述升压变压器的低压侧。

6.如权利要求1至5任一项所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述穿芯电流传感器设置于屏蔽壳内。

7.如权利要求6所述的电容器局部放电检测电路，其特征在于，所述穿芯电流传感器为宽频带穿芯电流传感器。