專利名稱：一種中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)平臺(tái)，尤其是涉及一種用于中壓開關(guān)柜內(nèi)局部放電檢測(cè)試驗(yàn)
T D ο
背景技術(shù)：
中壓開關(guān)柜是向用戶供電最直接的設(shè)備。電網(wǎng)要求開關(guān)柜能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，但是開關(guān)柜一方面在制造時(shí)不可避免留下工藝性缺陷，另一方面受到電磁發(fā)熱，環(huán)境濕度、粉塵等因素，特別在我國(guó)的東南部沿海地區(qū)，某些特定天氣狀況下濕度很大，將嚴(yán)重地削弱絕緣強(qiáng)度。根據(jù)1989年到1997年的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)調(diào)查顯示，開關(guān)柜的故障中，絕緣故障與載流故障大約占了 409Γ50%。在絕緣載流故障的發(fā)展前期，一般表現(xiàn)為局部微弱的異常放電，即局部放電。此時(shí)異常放電尚未對(duì)開關(guān)柜造成致命影響。在此階段通過不同的監(jiān)測(cè)手段捕獲局部放電的信號(hào)，以判斷故障的嚴(yán)重程度，決定是否需要停機(jī)檢修。產(chǎn)生局部放電的故障種類繁多，但是基本上可以用幾種典型的故障模型在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行模擬，即針-板故障模型、絕緣空隙故障模型、懸浮電位故障模型和表面污穢故障模型。檢測(cè)局部放電的方法也很多，常見的如脈沖電流法、超聲波法、超高頻法、瞬態(tài)對(duì)地電壓(TEV)法等。不同的檢測(cè)方法對(duì)不同的故障類型的敏感程度不盡相同，因此多種檢測(cè)方法之間能相互對(duì)比印證。中國(guó)發(fā)明專利《一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)裝置》(申請(qǐng)公布號(hào)CN 102749557Α)公開了一種利用超高頻傳感器、聲發(fā)射傳感器、高頻電流傳感器和TEV傳感器檢測(cè)局部放電信號(hào)的方法，但只涉及檢測(cè)方法而沒有具體故障模型和試驗(yàn)參數(shù)；中國(guó)專利《一種IOkV開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)》(授權(quán)公告號(hào)CN 202471902)公開了一種利用瞬態(tài)對(duì)地電壓(TEV)技術(shù)對(duì)開關(guān)柜內(nèi)的針-板放電、絕緣空隙和懸浮電位故障模型進(jìn)行局部放電信號(hào)檢測(cè)的系統(tǒng)，此系統(tǒng)還配備了光電檢測(cè)和聲波檢測(cè)等輔助檢測(cè)設(shè)備，但局部放電初期信號(hào)一般很微弱，不會(huì)出現(xiàn)亮光，用光電倍增管的檢測(cè)效果可能不 理想，另一方面此系統(tǒng)未考慮濕度的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種框架式的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，其考慮到故障類型和檢測(cè)方法的多樣性，可提供完善和便捷的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)開關(guān)柜局部放電特性展開綜合研究。解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:包括金屬柜體、故障模型、導(dǎo)電桿、信號(hào)檢測(cè)單元和工頻高壓源；所述金屬柜體左、右側(cè)面分別開有多個(gè)方孔，右側(cè)方孔面積為左側(cè)方孔面積的兩倍，方孔上方覆蓋有磁性擋板；金屬柜體內(nèi)部設(shè)有小型加濕器、內(nèi)壁上下端各安裝有一個(gè)溫濕度計(jì)；所述故障模型包括模型和固定裝置，固定裝置由對(duì)稱的上、下螺桿快速夾頭組成，模型為針-板故障模型、絕緣空隙故障模型和懸浮電位故障模型，固定在上、下螺桿快速夾頭之間；所述的導(dǎo)電桿共有三根并對(duì)稱分布豎在所述的金屬柜體內(nèi)，每根由上、下導(dǎo)電桿構(gòu)成，上導(dǎo)電桿的上端穿出金屬柜體頂部并連接有絕緣子接線柱、下端與故障模型的固定裝置的上螺桿快速夾頭連接，下導(dǎo)電桿的上端連接故障模型的固定裝置的下螺桿快速夾頭連接、下端與金屬柜體連接；所述信號(hào)檢測(cè)單元包括超聲波傳感器、超高頻傳感器，TEV傳感器、羅氏線圈、高壓探頭和第一、第二數(shù)字示波器，超聲波傳感器設(shè)置在金屬柜體左、右側(cè)面的方孔附近，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接；超高頻傳感器設(shè)置在金屬柜體左、右側(cè)面的方孔附近，通過屏蔽共軸電纜與第二數(shù)字示波器連接；TEV傳感器粘附在金屬柜體外表面上，通過屏蔽共軸電纜與第二數(shù)字示波器連接；羅氏線圈環(huán)繞在下端導(dǎo)電桿上，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接；高壓探頭設(shè)在絕緣子接線柱的高壓進(jìn)線上，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接；所述的工頻高壓源接入絕緣子接線柱。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做進(jìn)一步的完善改進(jìn):所述的金屬柜體設(shè)在一支撐臺(tái)上，支撐臺(tái)包括臺(tái)面與4根支撐柱，支撐柱底部安裝有可鎖死滑輪，便于移動(dòng)；所述針-板故障模型的針尖曲率為30微米，針與板分別固定在前述固定裝置的上下兩部分，間距可調(diào)；所述絕緣空隙由兩層透明有機(jī)玻璃粘合而成，圓柱形電極與有機(jī)玻璃緊密配合，電極與空隙的最短絕緣距離為2mm。所述懸浮電位故障模型包括兩個(gè)圓柱形電極，一個(gè)有機(jī)玻璃塊和懸浮針電極；所述圓柱形電極兩端為半球形，嵌入有機(jī)玻璃塊內(nèi)IOmm深度，兩者緊密配合；所述有機(jī)玻璃塊上表面圍繞圓柱形電極周圍每隔90°有一個(gè)直徑Imm,深度20mm的小孔；所述小孔與圓柱形表面的最短距離分別為1_，1.5mm, 2mm, 2.5mm ;針電極可以放置在前述4個(gè)小孔中的任何一個(gè)。本發(fā)明的有益效果是:(I)本試驗(yàn)平臺(tái)能夠模擬真實(shí)開關(guān)柜內(nèi)的局部放電，便于移動(dòng)和操作，并且充分考慮了絕緣距離，安全性好；(2)對(duì)稱三相進(jìn)線柱可以承載三相交流電源或單相電源，可最多同時(shí)模擬三個(gè)故障，也可試驗(yàn)?zāi)骋还收显诓煌恢玫木植糠烹娦盘?hào)檢測(cè)；(3)所采用固定裝置可方便拆卸更換故障模型，極大提升實(shí)驗(yàn)效率；(4)此平臺(tái)適用各種局部放電故障模型，可對(duì)中壓開關(guān)柜內(nèi)的局部放電進(jìn)行綜合的實(shí)驗(yàn)研究；(5)此平臺(tái)適用多種檢測(cè)手段，可獲取完善的故障模型放電信息，并且對(duì)不同的檢測(cè)方法進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋?6)可調(diào)整試驗(yàn)環(huán)境的濕度，研究濕度對(duì)局部放電的影響。


圖1為本發(fā)明的俯視圖2為本發(fā)明的剖視圖；圖3為本發(fā)明的左視圖；圖4為本發(fā)明的右視圖；圖5為本發(fā)明的絕緣空隙故障模型示意圖；圖6為本發(fā)明的針-板故障模型示意圖；圖7為本發(fā)明的懸浮電位故障模型主視示意圖；圖8為本發(fā)明的懸浮電位故障模型俯視示意圖；圖9為絕緣空隙故障模型的電場(chǎng)仿真分布圖；圖10為針-板故障模型的電場(chǎng)仿真分布圖；圖11為懸浮電位故障模型的電場(chǎng)仿真分布圖。圖中，I為金屬柜壁，2為對(duì)稱三相絕緣子進(jìn)線柱，3為加濕器，4為高壓探頭，5為溫濕度計(jì)，6為導(dǎo)電桿，7為故障模型固定夾頭，8為故障模型，9支撐平臺(tái)，10為接地電纜，11為羅氏線圈，12為數(shù)字示波器，13為超高頻探頭，14為超聲波探頭，15為TEV探頭，16為一倍面積方孔，17為兩倍面積方孔，18為故障模型電極，19為兩層粘合的有機(jī)玻璃板，20為兩層玻璃板之間加工的空隙，21為針電極，22為板電極，23為有機(jī)玻璃板，24為圓柱形小孔，25為針懸浮電極,26為方孔上的擋板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提供的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)做進(jìn)一步的解釋說明。如圖2所示，本發(fā)明的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，包括支撐臺(tái)9、金屬柜體1、信號(hào)檢測(cè)單元、故障模型8和工頻高壓源。金屬柜體I外部尺寸為800*800*1000mm3，壁厚1.5mm，參見圖3和圖4，金屬柜體I左、右側(cè)面分別開有5個(gè)等距離方孔左側(cè)方孔16和右側(cè)方孔17，右側(cè)方孔面積為左側(cè)方孔面積的兩倍，方孔上覆蓋有磁性擋板26。金屬柜內(nèi)有加濕器3，金屬柜體I內(nèi)壁上下安置有溫濕度計(jì)5(a)和5(b)，用于監(jiān)測(cè)柜體內(nèi)的溫度和濕度。共有三根對(duì)稱分布豎在金屬柜體內(nèi)的導(dǎo)電桿6,每根導(dǎo)電桿6由上、下導(dǎo)電桿6(a)、6(b)構(gòu)成，上導(dǎo)電桿的上端穿出金屬柜體頂部并連接有絕緣子接線柱2、下端與故障模型的固定裝置7的上螺桿快速夾頭7 (a)連接，下導(dǎo)電桿的上端連接故障模型的固定裝置的下螺桿快速夾頭7(b)連接、下端與金屬柜體連接。故障模型8包括模型和固定裝置7，固定裝置7由上下對(duì)稱兩部分上、下螺桿快速夾頭7(a)、7(b)組成，分別與故障模型8的上下電極相連；固定裝置7(b)與下導(dǎo)電桿6(b)相連；下導(dǎo)電桿6(b)與羅氏線圈11和金屬柜體I連接。金屬柜體I由支撐平臺(tái)9支撐,支撐平臺(tái)9的垂直高度1000mm,臺(tái)面為邊長(zhǎng)IOOOmm的正方形，底部固定4個(gè)可鎖死滑輪，便于移動(dòng)。導(dǎo)電桿6(a)與固定裝置7(a)上半部分通過IOOmm長(zhǎng)的細(xì)螺紋連接，導(dǎo)電桿6 (b)與固定裝置7(b)通過IOOmm長(zhǎng)的細(xì)螺紋連接，用于調(diào)節(jié)固定裝置7(a)與7 (b)的間距；固定裝置7的前端為快速夾頭,最大適用直徑為20_。
高壓探頭4與羅氏線圈11連接第一數(shù)字示波器12(1)，第一數(shù)字示波器12(1)還與超聲波探頭14相連；超高頻探頭13和TEV探頭15與第二數(shù)字示波器12 (2)相連。高壓探頭4用于讀取進(jìn)線的電壓波形，羅氏線圈11用于獲取局部放電的電流波形；超高頻探頭13放置在方孔16或者方孔17附近，通過感應(yīng)局部放電產(chǎn)生的高頻電磁波檢測(cè)局部放電信號(hào)；超聲波探頭14粘附在方孔16或者方孔17附近，通過感應(yīng)局部放電產(chǎn)生的超聲波檢測(cè)局部放電信號(hào)；TEV探頭15粘附在金屬柜I的外壁，通過感應(yīng)局部放電在金屬柜外表上感生的對(duì)地電壓檢測(cè)局部放電信號(hào)。加濕器3工作時(shí)置于金屬柜內(nèi)部，用于增加試驗(yàn)環(huán)境的濕度；溫濕度計(jì)5 (a)和5 (b)分別設(shè)置在金屬柜I內(nèi)壁的上端和下端，柜體內(nèi)的溫度、濕度取兩個(gè)溫濕度計(jì)的平均值。如圖3和圖4所示，方孔16和方孔17各包括5個(gè)等距等面積方孔，方孔16的內(nèi)截面尺寸為100*6mm2，方孔17的內(nèi)截面尺寸為100*12mm2，用于探究開孔大小和位置對(duì)信號(hào)檢測(cè)的影響。如圖3所示，擋板26為一組10塊磁性方板，截面尺寸是120mm*20mm，可根據(jù)需要粘附在方孔16和17的上方或移開，用于電磁屏蔽和防塵。故障模型8包括絕緣空隙故障模型、針-板故障模型和懸浮電位故障模型。如圖5所示，絕緣空隙故障模型由對(duì)稱上下電極18、對(duì)稱上下有機(jī)玻璃板19和對(duì)稱上下空隙20粘合而成。電極18直徑16mm，長(zhǎng)度60mm，兩端呈半球形，表面打磨；有機(jī)玻璃板19直徑100mm,單層厚度30mm ；電極18嵌入有機(jī)玻璃板內(nèi)，頂端與圓柱形空隙20的距離固定為2mm。如圖6所示，針-板故障模型的針電極21長(zhǎng)度50mm，針尖曲率30微米；板電極22直徑100mm，頂角處倒角，表面打磨；試驗(yàn)此故障模型時(shí)將針電極固定于上夾頭7 (a)，板電極固定于下夾頭7(b)，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電桿與固定裝置的配合螺紋改變電極間距。如圖7和圖8所不,懸浮電位故障模型的有機(jī)玻璃板23直徑100mm,厚度60mm ；電極18嵌入有機(jī)玻璃板23中IOmm,在高壓電極周圍每隔90度，依次以1mm, 1.5mm, 2mm和
2.5mm的最短距離分布4個(gè)直徑1mm，深度20mm的小孔24 ;懸浮電極25為日常用鋼針，放置在小孔24內(nèi)。分別如圖9、圖10和圖11所示，絕緣空隙故障模型的電場(chǎng)集中在空穴20中，因此空穴20將優(yōu)先擊穿；針-板故障模型的電場(chǎng)主要集中在針電極21的針尖處，形成電暈放電；懸浮電位故障模型在懸浮電極25周圍感應(yīng)強(qiáng)烈的電場(chǎng)，且以針尖電場(chǎng)最高，容易誘發(fā)電暈放電甚至擊穿。本發(fā)明所提供的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)的工作步驟如下:將需要試驗(yàn)的故障模型8固定在固定裝置7上，可最多同時(shí)試驗(yàn)3套故障模型。對(duì)于針-板故障模型可通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電桿6與固定裝置7的配合螺紋改變針電極21與板電極22的間距。根據(jù)圖1，布置超聲波探頭14在方孔16或者方孔17上，超高頻探頭13放置在方孔16或者方孔17附近，TEV探頭15粘附在金屬柜外壁上，羅氏線圈11環(huán)繞在接地導(dǎo)電桿6(b)上，高壓探頭4與絕緣子進(jìn)線柱2連接。如果試驗(yàn)需要改變環(huán)境濕度，系統(tǒng)未通電前打開加濕器3增加濕度，停止3分鐘后讀取兩塊溫濕度計(jì)5的讀數(shù)；打開各傳感器的數(shù)字示波器通道；將工頻高壓源接入進(jìn)線柱2，調(diào)節(jié)電壓幅值，各傳感器進(jìn)行局部放電信號(hào)信息采集。
權(quán)利要求
1.一種中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:包括金屬柜體、故障模型、導(dǎo)電桿、信號(hào)檢測(cè)單元和工頻高壓源； 所述金屬柜體左、右側(cè)面分別開有多個(gè)方孔，右側(cè)方孔面積為左側(cè)方孔面積的兩倍，方孔上方覆蓋有磁性擋板；金屬柜體的內(nèi)部設(shè)有小型加濕器、內(nèi)壁上下各安裝有溫濕度計(jì)； 所述故障模型包括模型和固定裝置，固定裝置由對(duì)稱的上、下螺桿快速夾頭組成，模型為針-板故障模型、絕緣空隙故障模型和懸浮電位故障模型，固定在上、下螺桿快速夾頭之間； 所述的導(dǎo)電桿共有三根并對(duì)稱分布豎在所述的金屬柜體內(nèi)，每根由上、下導(dǎo)電桿構(gòu)成，上導(dǎo)電桿的上端穿出金屬柜體頂部并連接絕緣子接線柱、下端與故障模型的固定裝置的上螺桿快速夾頭連接，下導(dǎo)電桿的上端連接故障模型的固定裝置的下螺桿快速夾頭、下端與金屬柜體連接； 所述信號(hào)檢測(cè)單元包括超聲波傳感器、超高頻傳感器，TEV傳感器、羅氏線圈、高壓探頭和第一第二數(shù)字示波器，超聲波傳感器設(shè)置在金屬柜體左、右側(cè)面的方孔附近，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接；超高頻傳感器設(shè)置在金屬柜體左、右側(cè)面的方孔附近，通過屏蔽共軸電纜與第二數(shù)字示波器連接；TEV傳感器粘附在金屬柜體外表面上，通過屏蔽共軸電纜與第二數(shù)字示波器連接；羅氏線圈環(huán)繞在下端導(dǎo)電桿上，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接；高壓探頭設(shè)在絕緣子接線柱的高壓進(jìn)線上，通過屏蔽共軸電纜與第一數(shù)字示波器連接； 所述的工頻高壓源接入絕緣子接線柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述針-板故障模型的針電極長(zhǎng)度50mm、針尖曲率為30微米，板電極直徑100mm，針電極與板電極分別固定在所述固定裝置的上、下螺桿快速夾頭部分，間距可調(diào)； 所述絕緣空隙故障模型由對(duì)稱的上下電極、對(duì)稱的上下有機(jī)玻璃板和對(duì)稱的上下空隙粘合而成，電極直徑16mm,長(zhǎng)度60mm,兩端呈半球形,表面打磨；有機(jī)玻璃板直徑100mm,單層厚度30_ ;電極嵌入有機(jī)玻璃板內(nèi)，頂端與圓柱形空隙的距離固定為2_ ； 所述懸浮電位故障模型包括兩個(gè)圓柱形電極，一個(gè)有機(jī)玻璃塊和懸浮針電極；所述圓柱形電極兩端為半球形，嵌入有機(jī)玻璃塊內(nèi)IOmm深度，兩者緊密配合；所述有機(jī)玻璃塊上表面圍繞圓柱形電極周圍每隔90°有一個(gè)直徑Imm,深度20mm的小孔；所述小孔與圓柱形表面的最短距離分別為1mm，1.5mm, 2mm, 2.5mm ;針電極放置在前述4個(gè)小孔中的任何一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，其特征是:所述的金屬柜體設(shè)在一支撐臺(tái)上，支撐臺(tái)包括臺(tái)面與4根支撐柱，支撐柱底部安裝有可鎖死滑輪，便于移動(dòng)。
全文摘要
一種中壓開關(guān)柜局部放電檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，包括金屬柜體；故障模型；導(dǎo)電桿，共有三根對(duì)稱豎在金屬柜體內(nèi)，每根由上、下導(dǎo)電桿構(gòu)成，上導(dǎo)電桿的上端穿出金屬柜體頂部并連接接線柱、下端與故障模型連接，下導(dǎo)電桿的上端連接故障模型、下端與金屬柜體連接；信號(hào)檢測(cè)單元超聲波傳感器和超高頻傳感器都設(shè)置在金屬柜體方孔附近，并分別與第一、第二數(shù)字示波器連接；TEV傳感器粘附在金屬柜體外表面上，并與第二數(shù)字示波器連接；羅氏線圈環(huán)繞在下端導(dǎo)電桿上、高壓探頭設(shè)在絕緣子接線柱的高壓進(jìn)線上，都與第一數(shù)字示波器連接；工頻高壓源接入接線柱。本發(fā)明能夠模擬真實(shí)開關(guān)柜內(nèi)的局部放電，便于移動(dòng)和操作，并且充分考慮了絕緣距離，安全性好。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103176110SQ20131004252
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者王流火, 盧啟付, 呂鴻, 王宇, 寧文軍, 王立軍, 王海靖, 吳琛, 賈申利 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 西安交通大學(xué)