CN212364484U - 一种局部放电检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种局部放电检测装置。其中，该装置包括：检测线圈，所述检测线圈环绕在待测电缆上，用于在所述待测电缆放电时，基于放电电流生成感应电流；积分器，连接所述检测线圈，用于将所述检测线圈生成的感应电流积分生成电压信号后输出。通过本实用新型，能够提高局部放电检测的精度。

Description

一种局部放电检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种局部放电检测装置。

背景技术

研究表明，电器的供电电缆的老化主要原因是因为其内部发生局部放电，大型电器设备(例如商用空调大机组)的供电电缆一般长度较长，电缆运行情况难以实时监测和预警，同时机房所处环境多为阴冷潮湿环境，供电电缆长期运行极易发生局部放电现象，影响机组供电稳定性，增加后勤人员对供电电缆的维护成本。现有的局部放电检测设备，将感应线圈设置在电缆的附近，根据电流互感原理，基于电缆是否产生感应电流检测局部放电，灵敏度较低。

针对现有技术中局部放电检测灵敏度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种局部放电检测装置，以解决现有技术中局部放电检测灵敏度低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种局部放电检测装置，其中，该装置包括：

检测线圈，所述检测线圈环绕在待测电缆上，用于在所述待测电缆放电时，基于放电电流生成感应电流；

积分器，连接所述检测线圈，用于将所述检测线圈生成的感应电流积分生成电压信号后输出。

进一步地，所述检测线圈包括：

绝缘环，所述绝缘环环绕在所述待测电缆上；

导线，所述导线螺旋缠绕在所述绝缘环上，所述导线的两端分别连接至所述积分器的两个端子，用于将产生的感应电流导出至所述积分器。

进一步地，所述检测线圈的数量至少为三个，分别用于检测供电系统的第一相、第二相以及第三相的待测电缆是否产生放电电流。

进一步地，所述装置还包括：

检测终端，与所述积分器建立通信连接，用于基于所述积分器输出的电压信号生成放电检测结果。

进一步地，所述装置还包括：

电源，所述电源的输入端连接供电系统，输出端连接所述积分器，用于为所述积分器供电。

进一步地，所述绝缘环上开设有开口，所述开口的一侧为所述绝缘环的第一端，所述开口的另一侧为所述绝缘环的第二端，所述开口处设置有接头，所述第一端、所述第二端与所述接头可拆卸连接，用于使所述绝缘环打开或闭合。

进一步地，所述接头具有弹性，用于通过自身的伸长或者缩短，改变所述绝缘环的内部通孔的大小。

进一步地，所述绝缘环的外部包覆有绝缘层。

进一步地，所述绝缘环为柔性，其内部通孔的形状随所述待测电缆的横截面形状发生变化。

进一步地，所述绝缘环具有弹性，所述绝缘环内部通孔的大小随着自身的拉伸而改变。

应用本实用新型的技术方案，在使用时，通过环绕在待测电缆上的检测线圈，基于放电电流生成感应电流，相比于将检测线圈放在待测电缆附近的方式，线圈与相对于待测电缆的位置变化范围较小，检测精度更高；通过积分器，将检测线圈生成的感应电流积分后转化为电压信号后输出，能够将较小的电流信号放大，进一步提高检测精度。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的检测装置的结构图；

图2为根据本实用新型另一实施例的检测线圈的结构图；

图3为根据本实用新型另一实施例的局部放电检测装置的结构图；

图4为根据本实用新型另一实施例的检测线圈结构图；

图5为根据本实用新型另一实施例的检测线圈的截面图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二等来描述绝缘环的不同端点，但这些不同端点不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同的端点区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一端也可以被称为第二端，类似地，第二端也可以被称为第一端。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种局部放电检测装置，图1为根据本实用新型实施例的检测装置的结构图，如图1所示，该装置包括：

检测线圈1，所述检测线圈1环绕在待测电缆2上，可以与待测电缆2接触，也可以与待测电缆2之间具有一定间隙，优选地，待测电缆2位于检测线圈1的中心位置，检测线圈1在所述待测电缆2放电时，基于放电电流生成感应电流。

当检测线圈1环绕住的待测电缆2有产生放电电流时，导线12内会产生一定量的磁通，检测线圈1内就会产生磁链，进而产生感应电动势，根据麦克斯韦方程的积分形式：

其中，H为磁场强度，l为检测线圈1的中心线，J_t为电流密度，C代表检测线圈1的环路，S代表检测线圈1的横截面积。当放电电流为I_t时，半径为ρ的圆上的磁场强度为：

其中，φ为圆上每个点与圆心连线的角度。

将上述公式(1)和(2)联立，可得：

根据法拉第电磁感应定律：感生电动势

根据上式可以推导出

进而推导出

其中M为互感系数，

其中，a为线圈的外径，b为线圈的内径，N为检测线圈缠绕的匝数，μ_o为真空磁导率，μ_r为检测线圈内芯的磁导率，ω为角速度。

因此，检测线圈1内产生的感应电动势e(t)与待测电缆内因放电产生的电流满足以下关系：

即感应电动势的大小与待测电缆产生的放电电流I_t成正比。

由于生成了感应电动势，因此，检测线圈1内会产生感应电流，为了将较小的感应电流信号转化，使其更容易被检测到，如图1所示，该装置还包括积分器3，连接检测线圈1，用于将检测线圈1生成的感应电流积分，转化为电压信号后输出。由于检测线圈1上生成的信号为电流对时间的微分，其值较小，因此，需要设置积分器3，通过积分器3实现对检测线圈1上生成的感应电流积分后转化为电压信号，然后输出，由于积分器3的积分放大作用，即使感应电流较微弱，也能够被检测到。

本实施例的局部放电检测装置，通过环绕在待测电缆上的检测线圈，基于放电电流生成感应电流，相比于将检测线圈放在待测电缆附近的方式，线圈与相对于待测电缆的位置变化范围较小，检测精度更高；通过积分器，将检测线圈生成的感应电流积分后转化为电压信号后输出，能够将较小的电流信号放大，进一步提高检测精度。

实施例2

本实施例提供另一种局部放电检测装置，图2为根据本实用新型另一实施例的检测线圈的结构图，如图2所示，其中包括：绝缘环11；导线12，导线12按照螺旋的方式均匀缠绕在绝缘环11上，绝缘环11环绕在电缆2的外层22，外层22包裹导电内芯21，导线12的两端分别连接至积分器3的两个端子，用于将产生的感应电流导出至图1中的积分器3，电流的方向是沿待测电缆2的延伸方向，通电导线周围产生的磁场方向，可以根据右手定则确定。假设待测电缆2导电内芯21内的电流方向为垂直纸面向里，根据右手定则，拇指指向电流方向，四指即指向磁场方向，感应磁场的方向与放电电流的磁场相反，则图中绝缘环11上的箭头方向即为感应磁场方向，导线12上的箭头方向为产生的感应电流方向。

图3为根据本实用新型另一实施例的局部放电检测装置的结构图，由于三相电源的第一相L1、第二相L2、第三相L3分别对应三根待测电缆2，为了实现分别对每根待测电缆2的放电情况进行检测，如图3所示，检测线圈1的数量为三个，分别环绕在供电系统的第一相L1、第二相L2和第三相L3的待测电缆2上，每个检测线圈1上的导线12的两端汇聚成一股，三股线分别接入积分器3的三个接口input1、input2和input3，其中，每个接口内部有两个端子(图中未示出)，分别对应连接导线12的两端。

在获得电压信号后，为了基于电压信号生成检测结果，如图3所示，该装置还包括：检测终端4，与积分器3建立通信连接，用于根据所述积分器3输出的电压信号判断待测电缆2是否放电。具体地，检测终端4和积分器3之间可以采用RS485、CAN等通讯线进行连接，待测电缆局部放电后，积分器3输出电压信号后，检测终端4中安装有分析软件，可以基于，积分器3输出的电压信号，生成用于表示待测电缆发生放电的第一检测结果，例如“放电”，当待测电缆未发生局部放电时，积分器3不会输出电压信号，检测终端4在接收不到电压信号的情况下，生成用于表示待测电缆未发生放电的第二检测结果，例如“未放电”。检测终端4可以是计算机。

由于积分器3需要电源才能工作，如图3所示，上述装置还包括：电源5，电源5的输入端连接供电系统，输入端的第一端子连接供电系统的第一相L1、第二相L2或者第三相L3，第二端子连接供电系统的零线N，输出端连接所述积分器3，用于将供电系统的高压电转化为低压电后，供给积分器3。

图4为根据本实用新型另一实施例的检测线圈结构图，由于电缆的两端通常都连接有设备，因此，如果需要将闭合的检测线圈1套在待测电缆很困难，为了解决这一问题，如图4所示，绝缘环11上开设有开口，开口的一侧为绝缘环的第一端a，开口的另一侧为绝缘环的第二端b，开口处设置有接头6，接头6与第一端a和/或第二端b可拆卸连接，用于使所述绝缘环11打开或闭合。具体地，接头6可以与第一端a可拆卸连接，与第二端b固定连接，在使用时，可以通过拆开接头6与第一端a的连接，使绝缘环11的开口打开，以便于环绕在待测电缆2上，在环绕好后，使接头6与第一端a的恢复连接，以便于检测线圈的牢固地环绕在待测电缆2上。当然，接头6可以与第二端b可拆卸连接，与第一端a固定连接，或者与第一端a和第二端b均可拆卸连接，接头6与第一端a或第二端b的连接方式可以是螺纹连接、卡扣连接、榫卯连接等，本实用新型不作具体限定。

为了适应不同粗细的待测电缆，接头6具有弹性，用于通过自身的伸长或者缩短，改变所述绝缘环11内部通孔的大小，以便于能够环绕在不同粗细的待测电缆上。

图5为根据本实用新型另一实施例的检测线圈的截面图，该界面为沿图4中的A-A’线截断，获得的截面，由于在待测电缆2中产生局部电流时，检测线圈1的导线12内部会产生感应电流，如果导线12裸露在外，会造成一定的安全隐患，为了安全起见，如图5所示，绝缘环11的外部包覆有绝缘层13，以提高安全性。

如果线圈的形状确定为圆形，只能检测圆形待测电缆，但是，待测电缆的横截面多种多样，为了适应不同横截面形状的待测电缆，上述绝缘环11为柔性，例如可以由树脂等材料制成，其形状可以随待测电缆2横截面形状的不同发生变化，例如，如果待测电缆2的横截形状为椭圆、方形、三角形或者其他形状时，柔性的绝缘环11都能够环绕在待测电缆2上。

此外，绝缘环11还可以具有弹性，例如由橡胶制成，绝缘环11内部通孔的大小随着自身的拉伸而改变，以进一步拓宽测量待测电缆的粗细的范围。

实施例3

本实施例提供一种局部放电检测装置，如上文中的图3所示，该装置包括：

三个检测线圈1，分别环绕在供电系统的第一相L1、第二相L2和第三相L3的待测电缆2上，每个检测线圈1上的导线12的两端汇聚成一股，三股线分别接入积分器3的三个接口input1、input2和input3，其中，每个接口内部有两个端子(图中未示出)，分别连接导线12的两端，三个检测线圈1用于基于待测电缆2中产生的放电电流，生成感应电流，积分器3用于将感应电流积分、放大后生成电压信号输出，通过检测线圈1，在其中至少一条待测电缆2中产生局部放电，产生放电电流时，基于该放电电流，产生感应电流，该感应电流较小，通过积分器3将感应电流积分生成较大的电压信号，能够实现感应电流信号的放大。

还包括：检测终端4，用于基于积分器3输出的电压信号生成检测结果；电源5，电源5的输入端连接供电系统，输入端的第一端子连接供电系统的第一相L1、第二相L2或者第三相L3，第二端子连接供电系统的零线N，输出端连接所述积分器3，用于将供电系统的高压电转化为低压电，供给积分器3。

检测线圈1的结构如上文中提到的图2所示，包括绝缘环11；导线12，所述导线12螺旋缠绕在所述绝缘环11上，所述导线12的两端分别连接至积分器3的两个端子，用于将产生的感应电流导出至积分器3。

如上文中提到的图4所示，绝缘环11开设有开口，开口处设置有接头6，可实现绝缘环11的开合。绝缘环11为非铁磁性材料，并且由柔性材料制成，能够改变形状。

本实施例的局部放电检测装置工作原理是将较小的电流信号转变成电压信号，当待测电缆发生局部放电时，线圈中生成的感应电流I_d与待测电缆2产生的放电电流I_t成正比，感应电流I_d经过积分器积分放大，生成电压信号，传输至检测终端4，检测终端4基于该电压信号生成用于表示电缆发生局部放电的检测结果。与传统的电磁式电流互感器相比，本实施例的局部放电检测装置具有以下几个优点：

1.检测线圈1可开合便于安装、重量轻，便于携带；

2.检测线圈1的绝缘环为柔性，能够检测形状不规则的电缆；

3.此检测线圈不含铁芯，属于空心线圈，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，不会产生磁饱和现象，使用频率范围宽；

4.检测线圈1上生成的感应电流信号是电流对时间的微分，通过积分器3，可以实现对该感应电流信号的积分、放大，能够真实还原输入电流，提高检测灵敏度。

将该局部放电检测装置的应用于使用过程如下：

1.将检测线圈1环绕在待测电缆上，其中线圈所在的平面应与待测电缆的电流方向垂直；

2.确认好安装方向后，将软管接头处插件插好，保证待测电缆2处于检测线圈1中心位置，若偏离中心，会产生一定的误差；

3.最后将检测线圈1的导线12接入积分器的接口，通过RS485或者其他通讯方式传回检测终端4(例如PC端)进行远程实时监测，通过积分器3内部的积分电路对入感应电流信号进行积分，可真实的还原感应电流信号的具体值。

此检测装置不仅可以用于供电电缆的检测，还可应用于继电保护、电阻焊等信号可能会发生严重畸变的场合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种局部放电检测装置，其特征在于，所述装置包括：

检测线圈(1)，所述检测线圈(1)环绕在待测电缆(2)上，用于在所述待测电缆(2)放电时，基于放电电流生成感应电流；

积分器(3)，连接所述检测线圈(1)，用于将所述检测线圈(1)生成的感应电流积分生成电压信号后输出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测线圈(1)包括：

绝缘环(11)，所述绝缘环(11)环绕在所述待测电缆(2)上；

导线(12)，所述导线(12)螺旋缠绕在所述绝缘环(11)上，所述导线(12)的两端分别连接至所述积分器(3)的两个端子，用于将产生的感应电流导出至所述积分器(3)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测线圈(1)的数量至少为三个，分别用于检测供电系统的第一相(L1)、第二相(L2)以及第三相(L3)的待测电缆(2)是否产生放电电流。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

检测终端(4)，与所述积分器(3)建立通信连接，用于基于所述积分器(3)输出的电压信号生成放电检测结果。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电源(5)，所述电源(5)的输入端连接供电系统，输出端连接所述积分器(3)，用于为所述积分器(3)供电。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘环(11)上开设有开口，所述开口的一侧为所述绝缘环(11)的第一端(a)，所述开口的另一侧为所述绝缘环的第二端(b)，所述开口处设置有接头(6)，所述第一端(a)、所述第二端(b)与所述接头(6)可拆卸连接，用于使所述绝缘环(11)打开或闭合。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接头(6)具有弹性，用于通过自身的伸长或者缩短，改变所述绝缘环(11)的内部通孔的大小。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘环(11)的外部包覆有绝缘层(13)。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘环(11)为柔性，其内部通孔的形状随所述待测电缆(2)的横截面形状发生变化。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述绝缘环(11)具有弹性，所述绝缘环(11)内部通孔的大小随着自身的拉伸而改变。

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