TW201947239A - 局部放電檢測方法及其檢測系統 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種局部放電檢測方法及其檢測系統，步驟包含以採相同間距設置於物件Z軸向及X軸向端點之前、後、左、右天線來檢測複數電力設備；以物件之Y軸向為中心線旋轉角度，直至左、右天線之第一個波峰到達時間相同；觀察前、後天線之放電信號，直至前天線之第一個波峰超前後天線；於後天線之第一波峰超前前天線時，以物件之Y軸向為中心線旋轉使前天線面對局部放電源；以物件之X軸向為中心線旋轉角度，直至前、後天線之第一個波峰到達時間為前、後天線之間距(公尺)乘以3.3ns~3.4ns；此時，前天線所指向者為電力設備之放電源位置。

Description

局部放電檢測方法及其檢測系統

本發明係關於一種局部放電源之檢測方法及檢測系統，尤指運用電磁波原理檢測一空間之複數電力設備是否發生局部放電之方法及系統者。

按，目前產業界對於電力品質之要求漸趨嚴格，特別是大型製造廠商，為確保機器正常運作，故大多會設置電力設備，使機器能穩定運作。然而，當機器用電負載越高時，電力設備的溫度也相對越高，此時，電力設備內部之絕緣材料若於製程中產生氣泡或雜質，則會發生局部放電，倘若無法及時檢測出電力設備之局部放電狀況，可能導致電力設備故障或爆炸，致使工廠安全性與生產線效率因電力中斷而造成無法預期的傷害。

當電力設備內部發生局部放電時，絕緣材料因絕緣能力被突破使電磁場產生劇烈變化，此變化伴隨光、熱、電磁波、壓力波、對地的暫態電壓與脈衝電流，而能藉由相對應之檢測方法及感測器進行檢測。目前產業界所使用之檢測方法及感測器如下列所示： 1. 光：當電力設備發生局部放電時，造成附近氣體分子電離化，使氣體分子持續獲得並釋放能量，且於釋放能量同時產生光波及其它物理現象，而上述光波之頻譜主要落在紫外光波段，因此，能使用紫外線放電影像檢測儀進行檢測。 2. 熱：當電力設備發生局部放電時，於絕緣材料內其能量之瞬間變化產生了熱能，而能使用紅外線熱影像檢測儀進行檢測。 3. 電磁波：當電力設備發生局部放電時，於絕緣材料內其能量之瞬間變化產生了電磁波，故能使用天線進行檢測。 4. 壓力波：當電力設備發生局部放電時，於絕緣材料內其能量之瞬間變化產生了壓力波，而能使用音射探頭進行檢測。 5. 對地的暫態電壓：當電力設備發生局部放電時，於電力設備之金屬外殼能量測到對地的暫態電壓，故能使用耦合電容或TEV感測器進行檢測。 6. 對地的脈衝電流：當電力設備發生局部放電時，於電力設備之接地線上可量測到瞬間脈衝電流，故能使用高頻比流器進行檢測。

上述檢測方法雖皆能檢測局部放電，然而，紫外光或紅外線容易被阻隔，且非視線所及就無法檢測；電磁波會被金屬外殼阻隔，故無法檢測具密閉金屬外殼之電力設備；音射探頭、耦合電容或TEV感測器需接觸被檢測設備之本體、高頻比流器需安裝於被測設備之接地線，因此，不僅具檢測操作安全上之疑慮，且須固定安裝，不便於移動，另外，由於上述感測器之組成皆具有金屬零件，而金屬零件不論接到儀表地線或信號線，都會像金屬天線收到干擾的電磁波，此時，若電力設備係置於鋼筋混泥土建築或開放空間，則電磁波會充斥在整個空間，因而造成錯誤判斷。相較之下，採用天線感測器檢測電力設備電磁波雖具有使用上之限制，但無需接觸於電力設備本體，故具有便於移動與降低檢測成本之優勢。

採用電磁波原理檢測局部放電相關之先前技術，請參閱中華民國公告第I598601號專利，即揭示一種「局部放電偵測方法、特高頻天線、局部放電偵測系統以及訊號處理單元」，其係使用至少一特高頻天線對電氣設備進行感測，以依據所產生之頻譜結果判斷該電氣設備是否發生局部放電；由於天線會收到檢測環境內之所有電磁波，故無法準確辨識是哪一個設備在放電，因此，上述技術之檢測方法需針對所有電氣設備逐一進行檢測，而仍有檢測效率不佳之缺失。

有鑑於習知技術之局部放電檢測方法一次僅能檢測單一電力設備，故顯然具有檢測成本高昂及檢測效率不佳之缺失。

是以，本發明之目的乃是透過3D座標軸旋轉調整具相同間距之四天線，以藉擷取與量測各天線之電磁波信號作為觀察依據，進而於複數電力設備中達成指向、定位與追蹤出發生局部放電之電力設備的目的。

本發明之另一目的係藉呈十字形，且於四端點分別設有天線之檢測裝置以旋轉方式調整量測，進而於無需接觸或固定於電力設備之情況下達成檢測局部放電之目的。

為達前揭目的，本發明提供一種局部放電檢測方法，其步驟包含︰以採相同間距設置於一物件Z軸向二端點之前天線、後天線及設置於該物件X軸向二端點之左天線、右天線來檢測位於一空間之複數電力設備；以該物件之Y軸向為中心線旋轉角度，直至左天線及右天線之第一個波峰到達時間相同；觀察該前天線及後天線之放電信號，當前天線之第一個波峰超前後天線或後天線之第一波峰超前前天線時，表示前天線正面對或背對發生局部放電之電力設備；於前天線背對發生局部放電之電力設備時，以該物件之Y軸向為中心線旋轉180°；以該物件之X軸向為中心線旋轉角度，直至該前天線與後天線之第一個波峰到達時間為前天線與後天線之間距(公尺)乘以3.3ns~3.4ns；以及該前天線所指向者為電力設備之放電源位置。

依據本發明之另一目的，在於提供一種局部放電檢測系統，包含︰一檢測裝置，該檢測裝置係將一第一本體及一第二本體以一中心點交叉結合為十字形，並於該十字形之四端點分別設置有一前天線、一後天線、一左天線以及一右天線，使該第一本體及第二本體能以該中心點為軸心旋轉；以及一示波器，藉複數同軸電纜分別連結於該前天線、後天線、左天線以及右天線，並依據該第一本體及第二本體之旋轉角度分別產生該前天線、後天線、左天線以及右天線之放電信號。

為使 貴審查委員瞭解本發明欲達成目的所運用之技術、手段及功效，餘下，茲列舉一較佳實施例並配合圖式，詳細說明如后︰

首先，請參閱第1~2圖所示，本發明之檢測系統１包含一檢測裝置２、一指向裝置３以及一示波器４。該檢測裝置２係將一第一本體２１及一第二本體２２以一中心點２３交叉結合為四邊等長之十字形，並於十字形之四端點分別設置有一前天線２４、一後天線２５、一左天線２６以及一右天線２７，使第一本體２１及第二本體２２能以中心點２３為軸心旋轉，於本發明之一實施例中，第一本體２１及第二本體２２為絕緣棒，較佳者，為電木、玻璃、樹脂或玻璃纖維；該指向裝置３設於中心點２３與前天線２４及後天線２５平行之位置，於本發明之一實施例中，指向裝置３為雷射筆；該示波器４藉同軸電纜４１使前天線２４、後天線２５、左天線２６以及右天線２７分別連結於ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及ＣＨ４，並依據第一本體２１及第二本體２２之旋轉角度分別產生前天線２４、後天線２５、左天線２６以及右天線２７之放電信號。

其次，請參閱第3~4圖所示，量測時，係先將檢測裝置２置於一平面（即X軸向及Z軸向之平面）（步驟Ｓ１），此時，假設依前天線２４之指向為正前方，且前天線２４至中心點２３之距離為Ｌ（配合參閱第5圖），當發生局部放電之電力設備５位於面對或背對前天線２４之位置時，則左天線２６與電力設備５之距離Ｌ１係和右天線２７與電力設備５之距離Ｌ２相等，故能藉示波器４之觸發動作，擷取前天線２４、後天線２５、左天線２６以及右天線２７之電磁波信號的第一個波峰或波谷，以利用發生局部放電之電力設備５與前天線２４、後天線２５、左天線２６、右天線２７之不同距離來量測各天線之時間差（如第6圖所示）。

接著，以Y軸向為中心線旋轉XZ平面上檢測裝置２之角度，同時觀察示波器４之左天線２６及右天線２７之放電信號ＣＨ３、ＣＨ４，直至左天線２６及右天線２７兩者之第一個波峰或波谷到達時間相同（步驟Ｓ２）（如第7圖所示），由於Ｌ１＝Ｌ２，因此，示波器４所顯示之左天線２６及右天線２７兩者之第一個波峰或波谷的時間差應為0ns，此時，前天線２４正面對或背對於發生局部放電之電力設備５，並完成指出發生局部放電之電力設備５方向的動作。

當示波器４所顯示之前天線２４放電信號ＣＨ１其第一個波峰或波谷超前後天線２５時，代表檢測裝置２之前天線２４正面對於發生局部放電之電力設備５（步驟Ｓ３）。反之，若示波器４所顯示之後天線２５放電信號ＣＨ２其第一個波峰或波谷超前前天線２４時，代表檢測裝置２之後天線２５正背對於發生局部放電之電力設備５，此時，則以檢測裝置２之Y軸向為中心線旋轉180°（步驟Ｓ４），使前天線２４面對於發生局部放電之電力設備５。

由於光速為3×10⁸ m/sec，當前天線２４與後天線２５之間距以公尺(m)為單位，則本發明之一實施例中，間距設定為1公尺時，前天線２４與後天線２５之第一個波峰或波谷到達時間為3.3ns~3.4ns乘於間距1公尺，倘若前天線２４與後天線２５第一個波峰時間差小於3.3ns~3.4ns時，即代表前天線２４並未正確指向電力設備５之放電源位置，此時，係以檢測裝置２之X軸向為中心線旋轉XZ平面之角度，使前天線２４朝上旋轉為仰角或朝下旋轉為俯角（步驟Ｓ６），直至前天線２４與後天線２５之第一個波峰或波谷到達時間為3.3ns~3.4ns，或前天線２４與後天線２５之間距(公尺)乘以3.3ns~3.4ns（步驟Ｓ５）（如第8圖所示），當前天線２４與後天線２５之第一個波峰或波谷到達時間為3.3ns～3.4ns，即代表前天線２４所指向者為電力設備５之放電源位置（步驟Ｓ７），並能透過指向裝置３進行放電源位置之標示，以完成定位出發生局部放電之電力設備５之動作。且能利用示波器４觸發條件，持續觀察前天線２４、後天線２５、左天線２６、右天線２７之放電信號ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及ＣＨ４第一個波峰或波谷之時間差，進而於安全範圍內移動及調整檢測裝置２之距離與角度，並完成追蹤之動作。

是以，使用本發明之檢測系統顯然能達成如下之功效︰ 1. 本發明之檢測系統其檢測裝置無需接觸或固定於電力設備之外殼或接地線，故能提升量測過程之安全性，且能輕易移動檢測系統，增進量測之便利性。 2. 本發明透過以十字形交叉設置之第一本體與第二本體及設於上述本體端點之前天線、後天線、左天線、右天線組成之檢測裝置，配合示波器觸發條件，以藉由觀察各天線之放電信號達成指向、定位及追蹤局部放電源之功效，降低檢測人力與檢測裝置成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之實施範圍，凡未脫離本發明技術精神所為之變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本發明確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合發明專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

本發明

１‧‧‧檢測系統

２‧‧‧檢測裝置

２１‧‧‧第一本體

２２‧‧‧第二本體

２３‧‧‧中心點

２４‧‧‧前天線

２５‧‧‧後天線

２６‧‧‧左天線

２７‧‧‧右天線

３‧‧‧指向裝置

４‧‧‧示波器

４１‧‧‧同軸電纜

５‧‧‧電力設備

ＣＨ１‧‧‧放電信號

ＣＨ２‧‧‧放電信號

ＣＨ３‧‧‧放電信號

ＣＨ４‧‧‧放電信號

Ｓ１～Ｓ７‧‧‧步驟

第1圖係本發明檢測系統之示意圖。 第2圖係本發明檢測裝置之立體圖。 第3圖係本發明之流程圖。 第4圖係本發明檢測裝置調整軸向之示意圖。 第5圖係本發明檢測系統之檢測示意圖。 第6~8圖係本發明檢測系統檢測信號之示意圖。

Claims (8)

1. 一種局部放電檢測方法，其步驟包含︰ 以採相同間距設置於一物件Z軸向二端點之前天線、後天線及設置於該物件X軸向二端點之左天線、右天線來檢測位於一空間之複數電力設備； 以該物件之Y軸向為中心線旋轉角度，直至該左天線及右天線之第一個波峰到達時間相同； 觀察該前天線及後天線之放電信號，當該前天線之第一個波峰超前該後天線或該後天線之第一波峰超前該前天線時，表示該前天線正面對或背對發生局部放電之電力設備； 於該前天線背對該發生局部放電之電力設備時，以該物件之Y軸向為中心線旋轉180°； 以該物件之X軸向為中心線旋轉角度，直至該前天線與該後天線之第一個波峰到達時間為該前天線與該後天線之間距(公尺)乘以3.3ns~3.4ns；以及 該前天線所指向者為該電力設備之放電源位置。
2. 如請求項1所述之局部放電檢測方法，其中，該前天線與該後天線之間的間距為1m，且該前天線與該後天線之第一個波峰到達時間為3.3ns~3.4ns。
3. 一種運用如請求項1之檢測方法的局部放電檢測系統，包含︰ 一檢測裝置，該檢測裝置係將一第一本體及一第二本體以一中心點交叉結合為十字形，並於該十字形之四端點分別設置有一前天線、一後天線、一左天線以及一右天線，使該第一本體及第二本體能以該中心點為軸心旋轉；以及 一示波器，藉同軸電纜連結於該前天線、後天線、左天線以及右天線，並依據該第一本體及第二本體之旋轉角度分別產生該前天線、後天線、左天線以及右天線之放電信號。
4. 如請求項3所述之局部放電檢測系統，其中，該檢測系統更包含一指向裝置，且該指向裝置設於該中心點與該前天線及後天線平行之位置。
5. 如請求項4所述之局部放電檢測系統，其中，該指向裝置為雷射筆。
6. 如請求項3所述之局部放電檢測系統，其中，該第一本體及該第二本體為絕緣棒。
7. 如請求項6所述之局部放電檢測系統，其中，該絕緣棒為電木、玻璃、樹脂或玻璃纖維。
8. 如請求項3所述之局部放電檢測系統，其中，該第一本體及第二本體交叉結合為四邊等長之十字形。