CN207832949U - 一种用于检测高压开关柜的局放仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：金属外壳，设在金属外壳内部依次连接的高温超导体电容耦合板、超导体通信电缆和信号处理模块；金属外壳包括相互连接的头部和感应侧；感应侧与高压开关柜接触的一面设有绝缘层，绝缘层覆盖在感应侧的内表面；高温超导体电容耦合板与绝缘层接触；超导体通信电缆自感应侧内部延伸到头部的内部，与信号处理模块连接。本申请实施例提供的局放仪，利用金属外壳屏蔽外界电磁波的干扰，利用绝缘层避免高温超导体电容耦合板带电，使得高温超导体电容耦合板能将高压开关柜局放时所产生的电磁波转换为电信号传输，使局放仪测量抗干扰和保真，另外，该局放仪结构简单便于携带。

Description

一种用于检测高压开关柜的局放仪

技术领域

本申请涉及分析及测量控制技术领域，尤其涉及一种用于检测高压开关柜的局放仪。

背景技术

高压开关柜是用于电力系统的设备，当电力系统在进行发电、输电、配电、电能转换和消耗过程中时，高压开关柜起到通断、控制和保护等作用。高压开关柜是一种电压等级在3.6kV～550kV的电器产品，主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业、住宅小区、高层建筑等各种不同场所。

高压开关柜在电力系统中起到重要的作用，这就使得高压开关柜的保护显得尤为重要。一旦高压开关柜出现故障，很大程度上会影响电力系统的正常运行。高压开关柜的绝缘结构中若存在局部电场较高(场强分布不均匀)，或因安装设备过程中操作问题、固体绝缘受机械力作用发生破坏等原因形成缺陷，运行中的这些部位就容易出现绝缘击穿、发生局部放电。这些放电不断蔓延和发展，会引起绝缘的损伤。如任其发展，会导致绝缘丧失介电性能而造成事故。局部放电对高压开关柜造成的危害主要有：使介质局部温度上升，氧化速度加快，使介质的电气、机械性能下降；造成带电粒子撞击介质，切断分子结构；在放电作用下所产生的活性气体与介质会发生化学反应致使介质性能变差。目前用于检测高压开关柜的仪器，结构复杂不便于携带，抗干扰能力差，而且准确度低，使得工作人员的检测工作复杂和工作量大的问题。

实用新型内容

本申请提供了一种用于检测高压开关柜的局放仪，以解决目前检测高压开关柜局部放电的仪器不便于携带、抗干扰能力差和检测准确度低的问题。

本申请提供了一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：

金属外壳，设在所述金属外壳内部的高温超导体电容耦合板、超导体通信电缆和信号处理模块；所述高温超导体电容耦合板、所述超导体通信电缆和所述信号处理模块依次连接；

所述金属外壳包括头部和与所述头部连接的感应侧；所述感应侧与高压开关柜接触的一面设有绝缘层，以及，所述绝缘层覆盖在所述感应侧的内表面；所述高温超导体电容耦合板与所述绝缘层接触；

所述头部与所述感应侧的内部相通，所述信号处理模块固定在所述头部内，所述超导体通信电缆自所述感应侧内部延伸到所述头部的内部，与所述信号处理模块连接。

可选的，所述金属外壳的内部还设有隔板层，所述隔板层设在所述头部与所述感应侧的连接之处。

可选的，所述感应侧为方形结构，以及，所述方形结构的转角为圆角；在所述圆角的位置设有铁铷硼永磁铁。

可选的，所述高温超导体电容耦合板为直径为4.5cm的圆形结构，以及，所述绝缘层与所述高温超导体电容耦合板接触的部分同样为圆形结构。

可选的，所述头部外部设有螺纹接口。所述螺纹接口与所述信号处理模块连接。

可选的，所述信号处理模块包括：依次连接的电源、滤波电路、信号放大电路和输出电路；所述滤波电路与所述超导体通信电缆连接，所述输出电路与所述螺纹接口连接。

可选的，所述绝缘层与所述隔板层的材料分别为绝缘材料。

可选的，所述金属外壳的材料为铝合金。

可选的，所述滤波电路为四阶巴特沃斯带通滤波电路。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：金属外壳，设在所述金属外壳内部的依次连接的高温超导体电容耦合板、超导体通信电缆和信号处理模块；所述金属外壳包括头部和与所述头部连接的感应侧；所述感应侧与高压开关柜接触的一面设有绝缘层，绝缘层覆盖在所述感应侧的内表面；所述高温超导体电容耦合板与所述绝缘层接触；所述头部与所述感应侧的内部相通，所述信号处理模块固定在所述头部内，所述超导体通信电缆自所述感应侧内部延伸到所述头部的内部，与所述信号处理模块连接。本申请实施例提供的局放仪，利用金属外壳屏蔽外界电磁波的干扰，利用绝缘层避免高温超导体电容耦合板带电，使得高温超导体电容耦合板能将高压开关柜局放时所产生的电磁波尽可能地耦合，并转换为电信号传输，保证局放仪的抗干扰性和保真性，以便工作人员检测局放情况，另外，该局放仪结构简单，也便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的一种用于检测高压开关柜的局放仪的剖面图；

图2为本申请实施例提供的一种用于检测高压开关柜的局放仪的底面示意图；

图3为本申请实施例提供的一种用于检测高压开关柜的局放仪的信号处理模块结构图；

图4为本申请实施例提供的一种用于检测高压开关柜的局放仪的滤波电路的电路图。

图示说明：

其中，1-金属外壳；2-高温超导体电容耦合板；3-超导体通信电缆；4-信号处理模块；5-绝缘层；6-隔板层；7-铁铷硼永磁铁；8-螺纹接口；11-头部；12-感应侧；41-电源；42-滤波电路；43-信号放大电路；44-输出电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，本申请实施例提供一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：

金属外壳1，设在金属外壳1内部的高温超导体电容耦合板2、超导体通信电缆3和信号处理模块4；高温超导体电容耦合板2、超导体通信电缆3和信号处理模块4依次连接。高压开关柜在发生局部放电时，局部放电产生的电磁波就会沿着高压开关柜的绝缘位置或者箱体相接处的缝隙传播出去，高温超导体电容耦合板2可以将局部放电产生的电磁波耦合到板子上，相当于感应到电磁波，再将电磁波信号转换为电信号，由超导体通信电缆3传送给信号处理模块4进行处理。由于高温超导体电容耦合板2和超导体通信电缆3都是超导体材料，在一定温度下电阻为零，这样也避免检测和传输过程中电信号的损失，保真接收到的和传输的信号。

另外，由于高压开关柜是应用于电力系统中的，在高压开关柜工作的环境内还有其他电力设备在运行，也不可避免的会产生电信号、电磁波和磁场对局放仪的检测产生干扰，所以本申请中采用金属外壳1作为局放仪的整个外部结构，可以有效的对干扰信号进行屏蔽，保证局放仪检测的准确性。具体的，金属外壳1的材料为铝合金。

金属外壳1包括头部11和与头部11连接的感应侧12；感应侧12与高压开关柜接触的一面设有绝缘层5，以及，绝缘层5覆盖在感应侧12的内表面；高温超导体电容耦合板2与绝缘层5接触。头部11为长方体或者圆柱体，横截面积小于感应侧12的横截面积，便于工作人员手拿。感应侧12使用时放置于高压开关柜检测处的表面，绝缘层5可以隔绝高温超导体电容耦合板2与高压开关柜表面，避免高温超导体电容耦合板2高压开关柜直接接触，影响采集电磁波信号。

具体的，绝缘层5的材料可以是聚氯乙烯等绝缘材料，保证绝缘层5的绝缘性能。

头部11与感应侧12的内部相通，信号处理模块4固定在头部11内，超导体通信电缆3自感应侧12内部延伸到头部11的内部，与信号处理模块4连接。本申请中将超导体通信电缆3和信号处理模块4都置于金属外壳1中，同样借助金属外壳1的屏蔽作用，避免干扰信号对信号的传输与处理的过程进行影响。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：金属外壳1，设在金属外壳1内部的依次连接的高温超导体电容耦合板2、超导体通信电缆3和信号处理模块4；金属外壳1包括头部11和与头部11连接的感应侧12；感应侧12与高压开关柜接触的一面设有绝缘层5，绝缘层5覆盖在感应侧12的内表面；高温超导体电容耦合板2与绝缘层5接触；头部11与感应侧12的内部相通，信号处理模块4固定在头部11内，超导体通信电缆3自感应侧12内部延伸到头部11的内部，与信号处理模块4连接。本申请实施例提供的局放仪，利用金属外壳1屏蔽外界电磁波的干扰，利用绝缘层5避免高温超导体电容耦合板2带电，使得高温超导体电容耦合板2能将高压开关柜局放时所产生的电磁波尽可能地耦合，并转换为电信号传输，保证局放仪的抗干扰性和保真性，以便工作人员检测局放情况，另外，该局放仪结构简单，也便于携带。

可选的，金属外壳1的内部还设有隔板层6，隔板层6设在头部11与感应侧12的连接之处。具体的，隔板层6的材料为绝缘材料。隔板层6的作用与绝缘层5的作用相同，可以将金属外壳1的头部11与感应侧12分隔，避免高温超导体电容耦合板2与信号处理模块4相互影响，使检测的数据不准确。

可选的，如图2所示，感应侧12为方形结构，以及，方形结构的转角为圆角；在圆角的位置设有铁铷硼永磁铁7。高温超导体电容耦合板2为直径为4.5cm的圆形结构，以及，绝缘层5与高温超导体电容耦合板2接触的部分同样为圆形结构。带有圆角转角的方形结构，不仅使得感应侧12内部的空间大，使高温超导体电容耦合板2更易固定，也使得感应侧12具有防摔特性，避免尖锐的直角结构与其它物体碰撞发生损坏。另外，方形结构也便于放置铁铷硼永磁铁7。在感应侧12与高压开关柜接触一面的四个圆角上，各安装一个铁铷硼永磁铁7，由于高压开关柜的表面也是金属制成的，那么铁铷硼永磁铁7可以吸附在高压开关柜的表面，进而使局放仪固定在高压开关柜的表面，使局放仪在检测时不易发生晃动，减少检测误差。

可选的，头部11外部设有螺纹接口8；螺纹接口8与信号处理模块4连接。螺旋接口8用于外部信号线连接，信号处理模块4将处理后的电信号通过螺纹接口8传送到局放仪外部，以便外部设备对信号进一步处理。螺纹接口8可以保证信号线连接时不易松动，避免造成信号中断或者检测误差。

可选的，如图3所示，信号处理模块4包括：依次连接的电源41、滤波电路42、信号放大电路43和输出电路44；滤波电路42与超导体通信电缆3连接，输出电路44与螺纹接口8连接。高压开关柜在工作时，会产生很多频段的电磁波信号，但是如果发生局部放电现象，局部放电产生的电磁波的频段与其它电磁波的频段是不同的，一般认为10MHz-60MHz为局放电磁波的主要检测频段；为了能快速检测到局部放电时产生的电磁波信号，本申请实施例中采用滤波电路42将不需要检测的频段滤除，保留局放电磁波产生的信号，保证检测的准确性。由于局部放电的电磁波信号一般都比较微弱，为了接收到滤波之后的信号，局放仪就要求具有很高的接收灵敏度，因此在局放仪内部设计放大电路43，主要是为了改善整个局放仪的噪声系数，能够接收到准确的信号。

可选的，如图4所示，滤波电路42为基于LC元件的四阶巴特沃斯带通滤波电路。具体的，该四阶巴特沃斯带通滤波电路中主要由LC并联电路、LC串联电路、50Ω电阻和交流电源组成，滤波电路42采用FR4板材，元件均采用高频电容电感，电容采用0403封装，电感采用0603封装，以减小电路板的尺寸。

本申请实施例中，高温超导体电容耦合板2采用高温超导材料，具有非常好的导电性能、热稳定性、以及良好的机械强度，能够极为精准的采集到高压开关柜的信号；外壳为铝合金金属，内部有一层绝缘层5，包裹高温超导体电容耦合板2防止与金属外壳1接触影响采集信号，信号处理模块4内嵌于金属外壳1内部，能够屏蔽更多的干扰信号。为了使局放仪能够完整的保存信号，内部的超导体通信电缆3、滤波电路42、信号放大电路43所有的连接导线均采用高温超导材料以减少采集信号的损失，保证采集的信号准确。并且，本申请中的用于检测高压开关柜的局放仪的最大高度为9CM，这个高度是从绝缘层5接触高压开关柜一面到螺纹接口8的最大垂直距离，内嵌的信号处理模块4、超导体通信电缆3、高温超导体电容耦合板2和隔板层6采用绝缘密封胶进行固定，因此，本申请中的局放仪便于携带，方便操作，不易从手中滑落，通过实际测试可知，即使局放仪从1.5m处跌落，都能够正常工作。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于检测高压开关柜的局放仪，包括：金属外壳1，设在金属外壳1内部的依次连接的高温超导体电容耦合板2、超导体通信电缆3和信号处理模块4；金属外壳1包括头部11和与头部11连接的感应侧12；感应侧12与高压开关柜接触的一面设有绝缘层5，绝缘层5覆盖在感应侧12的内表面；高温超导体电容耦合板2与绝缘层5接触；头部11与感应侧12的内部相通，信号处理模块4固定在头部11内，超导体通信电缆3自感应侧12内部延伸到头部11的内部，与信号处理模块4连接。本申请实施例提供的局放仪，利用金属外壳1屏蔽外界电磁波的干扰，利用绝缘层5避免高温超导体电容耦合板2带电，使得高温超导体电容耦合板2能将高压开关柜局放时所产生的电磁波尽可能地耦合，并转换为电信号传输，保证局放仪的抗干扰性和保真性，以便工作人员检测局放情况，另外，该局放仪结构简单，也便于携带。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种用于检测高压开关柜的局放仪，其特征在于，包括：

金属外壳(1)，设在所述金属外壳(1)内部的高温超导体电容耦合板(2)、超导体通信电缆(3)和信号处理模块(4)；所述高温超导体电容耦合板(2)、所述超导体通信电缆(3)和所述信号处理模块(4)依次连接；

所述金属外壳(1)包括头部(11)和与所述头部(11)连接的感应侧(12)；所述感应侧(12)与高压开关柜接触的一面设有绝缘层(5)，以及，所述绝缘层(5)覆盖在所述感应侧(12)的内表面；所述高温超导体电容耦合板(2)与所述绝缘层(5)接触；

所述头部(11)与所述感应侧(12)的内部相通，所述信号处理模块(4)固定在所述头部(11)内，所述超导体通信电缆(3)自所述感应侧(12)内部延伸到所述头部(11)的内部，与所述信号处理模块(4)连接。

2.根据权利要求1所述的局放仪，其特征在于，所述金属外壳(1)的内部还设有隔板层(6)，所述隔板层(6)设在所述头部(11)与所述感应侧(12)的连接之处。

3.根据权利要求2所述的局放仪，其特征在于，所述感应侧(12)为方形结构，以及，所述方形结构的转角为圆角；在所述圆角的位置设有铁铷硼永磁铁(7)。

4.根据权利要求3所述的局放仪，其特征在于，所述高温超导体电容耦合板(2)为直径为4.5cm的圆形结构，以及，所述绝缘层(5)与所述高温超导体电容耦合板(2)接触的部分同样为圆形结构。

5.根据权利要求4所述的局放仪，其特征在于，所述头部(11)外部设有螺纹接口(8)；所述螺纹接口(8)与所述信号处理模块(4)连接。

6.根据权利要求5所述的局放仪，其特征在于，所述信号处理模块(4)包括：依次连接的电源(41)、滤波电路(42)、信号放大电路(43)和输出电路(44)；所述滤波电路(42)与所述超导体通信电缆(3)连接，所述输出电路(44)与所述螺纹接口(8)连接。

7.根据权利要求6所述的局放仪，其特征在于，所述绝缘层(5)与所述隔板层(6)的材料分别为绝缘材料。

8.根据权利要求7所述的局放仪，其特征在于，所述金属外壳(1)的材料为铝合金。

9.根据权利要求6所述的局放仪，其特征在于，所述滤波电路(42)为四阶巴特沃斯带通滤波电路。