沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置及方法，裝置包括沖擊電壓發(fā)生器，沖擊電壓發(fā)生器分別連接分壓器和氣體絕緣組合電器，所述氣體絕緣組合電器包括套管、套管一端與沖擊電壓發(fā)生器連接，另一端連接高壓導體，所述高壓導體設(shè)置于腔體內(nèi)，至少一個盆式絕緣子設(shè)置于腔體內(nèi)并將腔體分割成多個缺陷試驗腔體單元；電流傳感器與腔體相連，各缺陷試驗腔體單元內(nèi)部設(shè)置特高頻傳感器，超聲波傳感器設(shè)置于腔體外表面，電流傳感器、特高頻傳感器、超聲波傳感器分別與局部放電信號處理裝置相連。本發(fā)明可完成對于現(xiàn)場開展沖擊電壓下GIS局部放電的檢測及結(jié)果分析。
【專利說明】沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體絕緣組合電器，特別是涉及沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear, GIS)是特高壓電網(wǎng)中的重要組成設(shè)備之一，它將一座變電站中的斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、電纜終端、進出線套管等優(yōu)化設(shè)計后分別裝在各自密封間中最后集中組裝在一個充以SF6作為絕緣介質(zhì)的整體外殼中。
[0003]GIS內(nèi)部影響絕緣介質(zhì)性能的缺陷主要有:嚴重的安裝錯誤、導體之間接觸不良、高壓導體突出物、固定微粒、絕緣子缺陷、蒸氣等。
[0004]隨著我國電網(wǎng)電壓的提高，GIS (氣體絕緣組合電器)的現(xiàn)場沖擊試驗越來越得到重視，現(xiàn)場進行沖擊耐壓試驗的同時進行局部放電的檢測，可以有效提高GIS設(shè)備故障診斷的準確性。由于沖擊電壓下局部放電檢測目前還未有標準及公認的試驗方法，因此構(gòu)建沖擊電壓下GIS局部放電試驗裝置，研究相應的試驗方法，對于現(xiàn)場開展沖擊電壓下GIS局部放電的檢測及結(jié)果分析具有重要的參考和借鑒意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置及方法，可以實現(xiàn)沖擊電壓下對GIS局部放電進行檢測，有效提高GIS設(shè)備故障診斷的準確性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:包括沖擊電壓發(fā)生器、分壓器、氣體絕緣組合電器、電流傳感器、特高頻傳感器、超聲波傳感器、和局部放電信號處理裝置。沖擊電壓發(fā)生器分別連接分壓器和氣體絕緣組合電器的套管，將沖擊電壓施加到氣體絕緣組合電器腔體的高壓導體上；高壓導體設(shè)置于腔體內(nèi)，至少一個盆式絕緣子設(shè)置于腔體內(nèi)并將腔體分割成多個缺陷試驗腔體單元；腔體的接地排從電流傳感器中間穿過，作為傳感器的一次繞組提供信號源；各缺陷試驗腔體單元內(nèi)部設(shè)置特高頻傳感器，超聲波傳感器設(shè)置于腔體外表面，電流傳感器、特高頻傳感器、超聲波傳感器分別與局部放電信號處理裝置相連，分壓器輸出端同時接入局部放電信號處理裝置。套管與沖擊電壓發(fā)生器通過導線進行連接，套管的作用是將沖擊電壓傳輸?shù)綒怏w絕緣組合電器內(nèi)的導體上。
[0007]前述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:超聲波傳感器采用外置式，所述電流傳感器為高頻電流傳感器，最大帶寬為102MHz。
[0008]前述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:所述分壓器為電容式分壓器。
[0009]前述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:所述局部放電信號處理裝置對高頻傳感器、超聲波傳感器和脈沖電流傳感器所測得的局部放電信號的進行對比分析，分壓器獲得的沖擊電壓信號作為局部放電的參考相位信號。
[0010]所述局部放電信號處理裝置包括示波器，對比分析包括對比脈沖電流信號、特高頻信號和超聲波信號的幅值、出現(xiàn)的一致性及相對外加電壓信號出現(xiàn)的位置，并進行干擾的抑制和有效信號的提取。
[0011 ] 沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一，在缺陷試驗腔體單元內(nèi)設(shè)置缺陷，所述缺陷包括金屬尖端、絕緣子沿面污穢或自由金屬微粒；
步驟二，電壓的施加:對沖擊電壓發(fā)生器以逐級施壓的方式施加不同幅值的沖擊電
壓；
步驟三，局部放電信號的采集:在施加沖擊電壓的同時利用電流傳感器、特高頻傳感器和超聲波傳感器同時米集局部放電信號；
步驟四，信號的對比分析:對比分析局部放電電流信號、特高頻信號和超聲信號的特性。
[0012]前述的試驗方法，其特征在于:所述對比分析包括對比脈沖電流信號、特高頻信號和超聲波信號的幅值、出現(xiàn)的一致性及相對外加電壓信號出現(xiàn)的位置，并進行干擾的抑制和有效信號的提取。
[0013]本發(fā)明所達到的有益效果:本發(fā)明的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，可完成對于現(xiàn)場開展沖擊電壓下GIS局部放電的檢測及結(jié)果分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的局部放電試驗裝置的試驗方法流程圖。
[0015]圖中各附圖標記為:1:沖擊電壓發(fā)生器；2:分壓器；3:套管；4:腔體；5:盆式絕緣子；6:端蓋；7:缺陷試驗腔體單元；8:高壓導體；9:電流傳感器；10:特高頻傳感器；11:超聲波傳感器；12:局部放電信號處理裝置。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0017]如圖1所示。沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置主要包括200kV沖擊電壓發(fā)生器，IlOkv GIS試驗段，脈沖電流法測量系統(tǒng)，特高頻法測量系統(tǒng)及超聲波法測量系統(tǒng)。沖擊電壓發(fā)生器I分別連接分壓器2和氣體絕緣組合電器，所述氣體絕緣組合電器包括套管3、套管一端與沖擊電壓發(fā)生器連接，另一端連接高壓導體8，所述高壓導體8設(shè)置于腔體4內(nèi)，腔體4設(shè)置有端蓋6，至少一個盆式絕緣子5設(shè)置于腔體4內(nèi)并將腔體分割成多個缺陷試驗腔體單元7 ;腔體4的接地排從電流傳感器9中間穿過，作為傳感器的一次繞組提供信號源；各缺陷試驗腔體單元7內(nèi)部設(shè)置特高頻傳感器10，超聲波傳感器11設(shè)置于腔體4外表面，電流傳感器9、特高頻傳感器10、超聲波傳感器11分別與局部放電信號處理裝置12相連，分壓器2輸出端同時接入局部放電信號處理裝置。
[0018]沖擊電壓發(fā)生器通過套管將沖擊電壓施加到GIS腔體的高壓導體上，特高頻傳感器10，超聲波傳感器11、脈沖電流傳感器9三路局部放電信號接入局部放電信號處理裝置，外加電壓信號通過分壓器2同時接入局部放電信號處理裝置。局部放電信號處理裝置包括示波器，示波器采用泰克7254高速示波器，具有2.5GHz帶寬，最大lOGS/s的采樣率。采用多個內(nèi)置在GIS不同位置的特高頻傳感器進行特高頻信號的采集，試驗中可根據(jù)需要選擇不同位置的特高頻傳感器。超聲波傳感器采用外置式，可隨意在GIS腔體上移動，電流傳感器采用高頻電流傳感器，具有最大102MHz的帶寬。分壓器為10000:1的電容式分壓器。
[0019]試驗電壓峰值為400kV，波形采用符合IEC60060-3標準的標準雷電沖擊、標準操作沖擊、振蕩型雷電沖擊和振蕩型操作沖擊四種電壓波形，試驗中從20kV開始，采用每20kV 一檔的逐級升壓方式進行電壓的施加。
[0020]局部放電信號處理裝置12通過同時記錄電流傳感器9、特高頻傳感器10和超聲波傳感器11所采集的局部放電信號和外加電壓信號，進行不同檢測方法下局部放電信號的對比分析，信號對比分析主要是對比脈沖電流信號、特高頻信號和超聲波信號的幅值、出現(xiàn)的一致性及相對外加電壓信號出現(xiàn)的位置，通過對比分析，一方面進行干擾的抑制和有效信號的提取，如進行干擾的抑制和有效信號的提取時，當脈沖電流信號檢測和特高頻檢測信號出現(xiàn)不一致情況時，特別是只檢測到脈沖電流信號而未檢測到特高頻信號和超聲波信號時，則應考慮是否存在外部干擾。另一方面為現(xiàn)場檢測中檢測方法的選取提供試驗數(shù)據(jù)，如比較三種檢測方法的靈敏程度、那種方法檢測到的幅值最大、現(xiàn)場實施的難易程度等，為現(xiàn)場沖擊電壓下局部放電的檢測提供最佳的檢測方法。
[0021]如圖2所示，具體實驗步驟如下:
步驟一、設(shè)置缺陷:首先在缺陷試驗腔體單元內(nèi)設(shè)置缺陷，可設(shè)置包括金屬尖端、絕緣子沿面污穢、自由金屬微粒等缺陷。
[0022]步驟二、電壓施加:通過逐級施壓的方式施加不同幅值的試驗電壓。
[0023]步驟三、局部放電信號采集:在施加沖擊電壓的同時利用電流傳感器、特高頻傳感器和超聲波傳感器同時采集局部放電信號；
步驟四、信號對比分析:對比分析局部放電電流信號、特高頻信號和超聲信號的一致性和幅值大小。
[0024]以上已以較佳實施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:包括沖擊電壓發(fā)生器(I)，沖擊電壓發(fā)生器分別連接分壓器(2)和氣體絕緣組合電器，所述氣體絕緣組合電器包括套管(3)、套管一端與沖擊電壓發(fā)生器連接，另一端連接高壓導體(8)，所述高壓導體(8)設(shè)置于腔體(4)內(nèi)，至少一個盆式絕緣子(5)設(shè)置于腔體(4)內(nèi)并將腔體分割成多個缺陷試驗腔體單元(7);腔體(4)的接地排作為電流傳感器(9)的一次繞組，各缺陷試驗腔體單元(7)內(nèi)部設(shè)置特高頻傳感器(10)，超聲波傳感器(11)設(shè)置于腔體(4)外表面，電流傳感器(9)、特高頻傳感器(10)、超聲波傳感器(11)分別與局部放電信號處理裝置(12)相連，分壓器(2)輸出端同時接入局部放電信號處理裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:所述電流傳感器(9)為高頻電流傳感器，最大帶寬為102MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:所述分壓器(2)為電容式分壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:所述局部放電信號處理裝置(12)對高頻傳感器(10)、超聲波傳感器(11)和脈沖電流傳感器(9)所測得的局部放電信號的進行對比分析，分壓器(2)獲得的沖擊電壓信號作為局部放電的參考相位信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗裝置，其特征在于:局部放電信號處理裝置包括示波器，對比分析內(nèi)容包括對比脈沖電流信號、特高頻信號和超聲波信號的幅值、出現(xiàn)的一致性及相對外加電壓信號出現(xiàn)的位置，并進行干擾的抑制和有效信號的提取。
6.沖擊電壓下氣體絕緣組合電器局部放電試驗試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，在缺陷試驗腔體單元內(nèi)設(shè)置缺陷，所述缺陷包括金屬尖端、絕緣子沿面污穢或自由金屬微粒； 步驟二，電壓的施加:對沖擊電壓發(fā)生器以逐級施壓的方式施加不同幅值的沖擊電壓； 步驟三，局部放電信號的采集:在施加沖擊電壓的同時利用電流傳感器(9)、特高頻傳感器(10)和超聲波傳感器(11)同時采集局部放電信號； 步驟四，信號的對比分析:對比分析局部放電電流信號、特高頻信號和超聲信號特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗方法，其特征在于:所述對比分析包括對比脈沖電流信號、特高頻信號和超聲波信號的幅值、出現(xiàn)的一致性及相對外加電壓信號出現(xiàn)的位置，并進行干擾的抑制和有效信號的提取。
【文檔編號】G01R31/12GK103605053SQ201310585991
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】楊景剛, 賈勇勇, 趙科, 吳昊, 張星, 高山, 周志成, 李煒, 馮英, 和彥淼, 何潔, 王圓圓, 盧軍, 陳敏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院, 國網(wǎng)湖北省電力公司, 西安西電開關(guān)電氣有限公司