TW201602594A - 電力系統活線即時高頻絕緣檢測器 - Google Patents

Abstract

本發明係為一種電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，用以電氣連接一既設電力系統所設之比流器，包括有中央控制器、信號產生器、電路選擇器及檢知電路模組。檢知電路模組用以與電力系統各比流器電氣連接，由信號產生器產生一高頻低電壓之偵測訊號經由檢知電路模組、比流器以傳送至電力系統，藉由高頻放大電容效應，可輕易在活線狀態下檢出電力系統之高頻洩漏電流。當檢知電路模組即時將電力系統各回路之高頻洩漏電流傳送至中央控制器後，中央控制器以程式運算與分析高頻洩漏電流之變化趨勢，俾可準確研判究竟屬那一分路之設備、電纜或元件有絕緣劣化狀況，即可針對該分路安排停電維修，而不用全面停電影響整體工廠之生產。

Description

電力系統活線即時高頻絕緣檢測器

本發明有關一種電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，特別是指電力系統可在非斷電狀態下準確研判絕緣劣化之設備、電纜或元件究竟屬那一分路之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器。

按，電力系統其主要係由斷路器、比流器及電力變壓器等以串並聯方式所構成複雜的電力網路。現今以簡單一主回路三分路的電力系統A表式(如第一圖所示)，其中電力系統A之主回路以並聯配電至數個分路，主回路與每一分路均設有斷路器A1、比流器A2、特高壓變壓器A3、線路阻抗A4、高壓變壓器A5。

而電力系統A中的各項設備及元件，長久使用下容易因過熱、水份、灰塵、氧化、化學污染、鹽害等因素，造成絕緣材料劣化變質，此時其洩漏電容值即快速增加，洩漏電流也隨之快速增加，最後造成絕緣崩潰引發電力系統故障，對用電安全帶來極大的威脅，並產生巨額財物損失。為避免電力系統突發事故帶來安全問題與財物損失，高壓電力系統依規定每年必須安排停電定檢，除耗費檢查費用外，亦影響生產流程。又其絕緣材料從快速劣化至電力系統崩潰，期間的時間可能在數天、數周或數個月不等，因此電力系統即使在正常維修保養下，系統事故仍時有所聞， 若為防範事故於未然而縮短定檢周期，密集安排停電定檢，勢將影響工廠之生產力，誠不符合經濟原則。

習知電力系統A之絕緣檢測項目包括高阻計檢測、交流或直流耐壓測試、介質電力因數(Dielectric Power Factor)測試...等，該等測試均係定期協調安排停電檢測，檢測完成重行加壓復電，但無法確認在漫長等待下一次檢測週期的過程中，電力系統的各項設備及元件何時會發生劣化，甚至因絕緣崩潰而造成事故。

然而，現今世界各先進國家亦陸續研發所謂之部份放電(Partial Discharge)測試，針對發電機、特高壓變壓器與斷路器出廠前依法規作10KV/400Hz之部分放電之絕緣性能測試，或利用大修停電進行Off line周期檢測。

另外，嗣有廠家研發線上(On line)之部份放電測試設備；惟，該設備必須於製造過程或利用大修時將感測元件安裝於設備之適當位置，所費不貲，且該感測元件長期放置於高電壓設備中，極易形成一不安定因子，甚至該元件亦有可能因絕緣劣化而引發不必要之事故，須原廠專家研判等，無法制訂統一標準，加以設置費用不貲，所以未能被廣泛採用。

又加上，早期部份放電係以示波器之所測出之放電波形以Pattern Matching比對研判，但需有大量的data base為基礎且除非專家難以研判。其後各廠家又陸續研發有量測其放電量之庫倫數、測量放電之電壓，甚至有採紫外線之測試方試等不一而足，也因各廠家所採之方法不同研判之標準自亦不同，故迄今尚無明確之定論。

鑒於以上問題，本發明在於提供一種電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，尤指電力系統可在活線(非斷電)狀態下準確研判究竟屬那一條電力線路之設備、電纜或元件有絕緣劣化趨勢，即可針對該電力線路安排停電維修，而不用全面停電影響工廠之生產。

根據本發明所揭露的電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，包括有一中央控制器、一信號產生器、一電路選擇器及針對各回路之檢知電路模組。各回路檢知電路模組用以與既設電力系統之每回路比流器電氣連接，由信號產生器產生一高頻低電壓之偵測訊號，經由檢知電路模組、比流器以傳送至電力系統，藉此在不影響電力系統運作下，讓電力系統可在非斷電狀態下檢出電力系統之高頻洩漏電流，再由檢知電路模組可即時將電力系統各電力線路之高頻洩漏電流，傳送至中央控制器以分析高頻洩漏電流之趨勢變化，俾可準確研判有絕緣劣化之設備、電纜或元件究竟屬那一分路，即可針對該分路安排停電維修，而不用全面停電影響整體工廠之生產。

1‧‧‧中央控制器

2‧‧‧信號產生器

3‧‧‧電路選擇器

4‧‧‧檢知電路模組

41‧‧‧第一安全電路單元

42‧‧‧第二安全電路單元

43‧‧‧第一電流信號傳送器

44‧‧‧第二電流信號傳送器

5‧‧‧電力系統

51‧‧‧斷路器

52‧‧‧比流器

53‧‧‧電力變壓器

530‧‧‧特高壓變壓器

532‧‧‧高壓變壓器

54‧‧‧線路阻抗

A‧‧‧電力系統

A1‧‧‧斷路器

A2‧‧‧比流器

A3‧‧‧特高壓變壓器

A4‧‧‧線路阻抗

A5‧‧‧高壓變壓器

第一圖係習知電力系統架構示意圖。

第二圖係本發明電力系統活線即時高頻絕緣檢測器一應用實施例示意圖。

第三圖係本發明電力系統活線即時高頻絕緣檢測器一架構實施例示意圖。

為使 貴審查員方便簡捷瞭解本發明之其他特徵內容與優點及其所達成之功效能夠更為顯現，茲將本發明配合附圖，詳細敘述本發明之特徵以及優點，以下之各實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參閱第二、三圖所示，本發明係揭露一種電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，用以電氣連接一既設電力系統5，所述電力系統5包括有數個斷路器51(Circuit Breaker；簡稱CB)、數個比流器52(Current Transformer；簡稱CT)、數個電力變壓器53(Transformer；簡稱TR)及數個線路阻抗54所構成至一主電力線路及數條分路之電力線路，所述電力變壓器53可為特高壓變壓器530或高壓變壓器532，惟電力系統5為習知架構，本發明於此便不再贅述。

本發明之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，包括有一中央控制器1、一信號產生器2、一電路選擇器3及數個檢知電路模組4。

中央控制器1用以接收所述電力系統5之主回路與各分路之高頻洩漏電流，並將各高頻洩漏電流訊號進行分析。所述中央控制器1依據電力系統5主回路與各分路的參數，預設一警戒值，若當該等高頻洩漏電流訊號分析後之數值超過所設定之警戒值時，中央控制器1可與預設之控制設備或監控系統連結，由中央控制器1發送一警戒訊號至該等控制設備或監控系統。

信號產生器2用以產生一高頻低電壓之偵測訊號，所述偵測訊號可為±10V/0~100MHz。

電路選擇器3係與信號產生器2電氣連接，用以接收信號產 生器2所發送之偵測訊號，並將偵測訊號作不同時間的分配輸出至電力系統5主回路與各分路；所述電路選擇器3可為一電子式選擇開關。

檢知電路模組4，每一個檢知電路模組4與電力系統5之待測回路之比流器52電氣連接，每個檢知電路模組4分別與中央控制器1及電路選擇器3電性連接。而檢知電路模組4其包括有一個第一安全電路單元41、一個第二安全電路單元42、一個第一電流信號傳送器43及一個第二電流信號傳送器44。

所述第一安全電路單元41為電氣連接至每一個比流器52所設之低壓側正極k點，用以阻擋電力系統產生之低頻電流信號，並順利讓高頻信號通過，透過第一安全電路單元41阻擋低頻電流經過，以避免燒損信號產生器2。而所述之第一安全電路單元41可為電容器或濾波器。

所述第二安全電路單元42電性連接於每一個比流器52所設之低電壓側之正、負極k、l點，用以導通低頻信號通過並阻擋高頻信號通過，透過第二安全電路單元42讓低頻信號順利通過，避免比流器二次側開路而燒損比流器52，並阻擋高頻信號通過，以避免高頻短路而燒損信號產生器2。而所述之第二安全電路單元42可為電感器或濾波器。

所述第一電流信號傳送器43電氣連接第一安全電路單元41、中央控制器1及電路選擇器3，由第一電流信號傳送器43用以傳送所述之高頻洩漏電流至中央控制器1。而電路選擇器3所輸出的偵測訊號可經由第一電流信號傳送器43及第一安全電路單元41以傳送至比流器52，再由比流器52傳送至電力系統5之中。且第一電流信號傳送器 43可設有一電流計。

所述第二電流信號傳送器44電氣連接第二安全電路單元42及中央控制器1，由第二電流信號傳送器44用以傳送所述之高頻分流訊號至中央控制器1，且第二電流信號傳送器44亦可用以傳送一低頻工作電流至中央控制器1。而第二電流信號傳送器44可設有一電流計。

由每一個檢知電路模組4與電力系統5之中一個比流器52電氣連接，且所設各檢知電路模組4分別與中央控制器1及電路選擇器3電性連接。由信號產生器2用以產生一高頻低電壓之偵測訊號並傳送至電路選擇器3，電路選擇器3將所接收之偵測訊號以訊號分流方式輸出至每一檢知電路模組4，由每一檢知電路模組4將偵測訊號經由比流器52傳送至電力系統5，因偵測訊號為高頻低電壓之訊號狀態，在不影響電力系統5運作下，電力系統5即可在活線(非斷電)狀態下檢出電力系統5之高頻洩漏電流。

當電力系統5之設備、電纜及元件產生絕緣劣化時，於絕緣劣化過程其絕緣電容亦隨之相對變化，而電容之阻抗係與頻率成反比(Xc=1/2πfc)，因此由信號產生器2用以產生一高頻及低電流之偵測訊號經由比流器52傳送至電力系統5，而電力系統5絕緣電容之阻抗在高頻訊號下會下降至數千或數萬倍以下，相對的其洩漏電流則被放大數千或數萬倍而容易被檢知；如此，本發明即可以電力系統5活線狀態下，即時連續檢出電力系統5之高頻洩漏電流，透過此高頻洩漏電流之趨勢變化，即可判斷絕緣材料是否劣化。

再由每一檢知電路模組4即時量測到電力系統5各主電力 線路或複數條分路電力線路針對此偵測訊號響應之高頻洩漏電流，再由中央控制器1分析高頻洩漏電流之趨勢變化，俾可準確研判絕緣劣化之設備、電纜或元件究竟屬那一電力線路，即可針對該電力線路安排停電維修，而不用全面停電影響工廠之生產。

所述中央控制器1可以有線方式與各檢知電路模組4連結，以接收分析高頻洩漏電流之趨勢變化；或者，所述中央控制器1可以無線方式與各檢知電路模組4連結，即可透過網際網路以無線方式接收分析高頻洩漏電流之趨勢變化。

此外，中央控制器1可與電路選擇器3電氣連接，由中央控制器1用以發送一驅動信號，控制電路選擇器3對其中一檢知電路模組4作不同時間的分配輸出偵測訊號；即由電路選擇器3用以接收中央控制器1之驅動信號，由中央控制器1用以控制電路選擇器3做針測主回路與數個各分路之電力線路選擇動作。

惟，上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，該實施例並非用以限制本發明，而凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧中央控制器

2‧‧‧信號產生器

3‧‧‧電路選擇器

4‧‧‧檢知電路模組

41‧‧‧第一安全電路單元

42‧‧‧第二安全電路單元

43‧‧‧第一電流信號傳送器

44‧‧‧第二電流信號傳送器

52‧‧‧比流器

Claims (9)

1. 一種電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，用以電氣連接一既設電力系統，該電力系統設有至少一主回路與數個各分路之電力線路，該主回路與該等各分路之電力線路分別設有數個比流器，包括有：一中央控制器，用以接收任一該主回路與該等各分路之電力線路之一高頻洩漏電流訊號，並將該等高頻洩漏電流訊號進行分析，且該中央控制器可發送一驅動信號；一信號產生器，用以產生一高頻低電壓之偵測訊號；數個檢知電路模組，每一該檢知電路模組係與一該比流器電氣連接，且各該檢知電路模組均與該中央控制器及一電路選擇器電氣連接，各該檢知電路模組其包括有：一第一安全電路單元，電氣連接於各該比流器所設之低壓側正極k點，用以阻擋低頻信號通過，並引導高頻信號通過；一第二安全電路單元，電氣連接於各該比流器所設之低電壓側之正、負極k、l點，用以引導低頻信號通過，並阻擋高頻信號通過；一第一電流信號傳送器，電氣連接第一安全電路單元、中央控制器及電路選擇器，第一電流信號傳送器用以將檢知之高頻洩漏電流傳送至中央控制器以進行分析，同時設有電流錶可供數據讀取與抄錄；一第二電流信號傳送器，電氣連接第二安全電路單元及中央控制器，第二電流信號傳送器用以將檢知之電流信號傳送至中央 控制器進行運算與較正，同時設有電流錶可供數據讀取與抄錄；一電路選擇器，係與該信號產生器及該等檢知電路模組電氣連接，將該信號產生器所產生之高頻低電壓之該偵測訊號，透過該檢知電路模組、該比流器送至該電力系統。
2. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該第一安全電路單元可為電容器。
3. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該第二安全電路單元可為電感器。
4. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該第一安全電路單元與該第二安全電路單元可為濾波器。
5. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該第一電流信號傳送器與該第二電流信號傳送器皆設有一電流計。
6. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該電路選擇器可為一電子式選擇開關。
7. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該偵測訊號可為±10V/0~100MHz。
8. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該中央控制器可預設有至少一警戒值，當該等高頻洩漏電流及該等高頻分流訊號分析後之數值超過該警戒值時，該中央控制器可與預設之控制設備及監控系統連結，由該中央控制器發送一警戒訊號至該等控制設備及監控系統。
9. 如請求項1所述之電力系統活線即時高頻絕緣檢測器，其中該中央控 制器可與該電路選擇器電氣連接，由該中央控制器用以發送一驅動信號至該電路選擇器，用以控制該電路選擇器對其中一該檢知電路模組作不同時間的分配輸出該偵測訊號。