CN103630863A - 用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置，其包括：一密封杯，其包括形成密封腔体的绝缘杯体、金属上盖板和金属下盖板，其中所述金属上盖板用于接高压电，所述金属下盖板用于接地，所述密封杯上设有至少一气体阀门；一金属球电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属上盖板连接；一接地电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属下盖板连接；一金属自由颗粒物，放置于所述接地电极上；一局部放电传感器，其设于所述密封腔体内；一接头，其设于密封杯外，并与局部放电传感器连接。本发明所述的装置及系统能够建立所检测到的超高频信号幅值大小与开关设备内部缺陷所产生的真实放电量之间的对应关系，为现场检测提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种灵敏度校验装置，尤其涉及一种用于开关设备绝缘检测的灵敏度校验装置。
背景技术
电力设备局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，同时也是绝缘劣化主要的征兆和表现形式。绝缘失效导致大型电力设备故障往往以局部放电活动为前兆。研究表明：开关设备中发生局部放电时，伴随着产生一系列上升时间极短（<500ps）的电流脉冲信号，其在开关设备腔体内产生激励频率高达数兆赫兹的电磁波。因此采用超高频检测法通过检测局部放电的超高频电磁波信号，能有效避开现场的电晕等干扰，具有抗干扰能力强，灵敏度高等优点。对于检测电力设备局部放电的设备而言，灵敏度是一个非常重要的性能指标。超高频检测法的检测灵敏度也一直很受关注。国际大电网会议CIGRETF15/33.03.05标准建议了一个两步骤的灵敏度校核方法，确保用超高频检测设备能发现开关设备典型的绝缘缺陷。
用局部放电检测设备对开关设备进行现场局部放电检测时，采用超高频方法已被国内外证明是一种行之有效的方法。采用超高频方法所获得的直接数据是超高频信号的幅值(mV)，但我们所希望得到的测量结果不仅是超高频信号的幅值，更希望获知局部放电量的大小，以期快速诊断开关设备绝缘状况，迅速做出维修策略，排除设备故障。因此，就产生了所检测到的超高频信号幅值大小与开关设备内部缺陷所产生的真实放电量之间是如何对应的这一问题，即局部放电检测设备的灵敏度校验问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置，其能够对开关设备绝缘检测的灵敏度进行校验。
本发明的另一目的是提供一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统，其能够建立所检测到的局部放电信号幅值大小与开关设备内部缺陷所产生的真实放电量之间的对应关系，为现场检测提供依据。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置，其包括：
一密封杯，其包括形成密封腔体的绝缘杯体、金属上盖板和金属下盖板，其中所述金属上盖板用于接高压电，所述金属下盖板用于接地，所述密封杯上设有至少一气体阀门；
一金属球电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属上盖板连接；
一接地电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属下盖板连接；
一金属自由颗粒物，放置于所述接地电极上；
一局部放电传感器，其设于所述密封腔体内；
一接头，其设于密封杯外，并与局部放电传感器连接。
本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置通过采用绝缘杯体和上下金属盖板形成一密封腔体并经气体阀门充入一定量的SF6气体，同时在所述密封腔体中设置分别与上下金属盖板连接的金属电极，模拟真实开关设备内部环境。本发明采用绝缘杯体作为壳体，可以使金属微粒所产生的超高频电磁波辐射到周围整个空间；采用金属球电极作为高压端，可使整个杯体内部产生比较均匀的电场，有利于金属自由颗粒物（例如金属小球）的均匀跳动，产生比较稳定的放电。
本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置工作时，在金属上盖板上加高压，金属下盖板接地，缓慢升压，金属自由颗粒物在金属球电极和接地电极所形成的高强度电场作用下作无规则跳动、产生局部放电并伴随激发出高达数GHz的高频电磁波，通过局部放电传感器检测该局部放电信号，测得的局部放电信号通过接头输出。
优选地，在本发明所述的装置中，所述接地电极的上端呈圆盘状，接地电极的上端面为内凹的弧形端面。接地电极的上端面为内凹的弧形端面，可使得金属自由颗粒物尽可能在接地电极中心附近跳动。
进一步地，在本发明所述的装置中，所述接地电极上设有一竖向设置的中心通孔，所述局部放电传感器设于该中心通孔内。
进一步地，在本发明所述的装置中，所述气体阀门的管道上连接有压力表。管道上连接有压力表的气体阀门可以方便精确控制内部SF6气体的压力，使其与真实开关设备内环境最大程度上一致。
优选地，在本发明所述的装置中，所述局部放电传感器为超高频局部放电传感器。
优选地，在本发明所述的装置中，所述绝缘杯体为透明杯体，从而便于对密封杯内的设备情况进行观察。
优选地，在本发明所述的装置中，所述金属上盖板和金属下盖板均为铝制盖板。
优选地，在本发明所述的装置中，所述接头为SMA接头。
相应地，基于本发明的另一目的，本发明还提出了一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统，其包括：
上述用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置；
一检测阻抗，其与电容串联后，与所述装置并联，所述检测阻抗检测局部放电的视在放电量；
一高压电源，其高压输出端与所述装置的金属上盖板连接，其接地端与所述装置的金属下盖板连接；
一第一放大器，其与所述装置的接头连接，以将局部放电传感器传出的信号放大；
一示波器，其与所述第一放大器连接；
一第二放大器，其与所述检测阻抗连接，以将检测阻抗传输的信号放大；
一工控机，其与所述第二放大器连接。
本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统中，检测阻抗和电容组成串联回路，然后与用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置构成并联回路。其中检测阻抗负责按照IEC60270标准推荐的方法，检测所述装置中局部放电的真实放电量，经第二放大器放大后输出至工控机；所述装置所产生的局部放电信号经第一放大器放大后输出至示波器。通过观察示波器和工控机，即可获知局部放电所产生的局部放电信号幅值和真实放电量之间的对应关系，为现场检测提供依据。
进一步地，本发明所述的系统还包括一电阻，其连接于所述高压电源的高压输出端和所述装置之间。上述电阻起到滤波和限流的作用。
进一步地，在本发明所述的系统中，所述高压电源为变压器。
本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置通过简单的结构设计，能够模拟真实开关设备的局部放电现象，从而对开关设备的局部放电信号进行检测，用于对开关设备绝缘检测灵敏度进行校验。
本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统能够建立所检测到的超高频信号幅值大小与开关设备内部缺陷所产生的真实放电量之间的对应关系，为现场检测提供依据，其具有简单可靠，携带方便，放电量稳定，所检测到的超高频信号幅值和真实放电量数值对应成线性关系等优点。
附图说明
图1为本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置在一种实施方式下的结构示意图。
图2为本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统在一种实施方式下的简易电路图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置和用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统做出进一步的解释和说明。
图1示意了本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置在一种实施方式下的结构。
如图1所示，本实施例提供的一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置，其包括：一密封杯，其包括形成密封腔体的有机玻璃杯体1、铝制上盖板2和铝制下盖板3，其中有机玻璃杯体1直径100mm，高150mm，内表面光滑，加高压时不会产生干扰局放脉冲，铝制上盖板2和铝制下盖板3密封良好，方便接高压和接地，铝制上盖板2用于接高压电，铝制下盖板3用于接地，密封杯上设有两个气体阀门9，其中一个用于进气，另一个用于排气，在进气的气体阀门9的管道上连接有压力表10，用于观察和控制气体压力；铝制金属球电极4，其设于密封腔体内，并与铝制上盖板2连接，铝制金属球电极4表面光滑，不会产生干扰信号，电场强度均匀；设于密封腔体内的圆盘状接地电极5，其上端面为内凹的弧形端面，并与铝制下盖板3连接，接地电极5上设有一竖向设置的中心通孔，超高频传感器7设于该中心通孔内；铝制金属小球6作为金属自由颗粒物自由放置于接地电极5上；SMA接头8，其设于密封杯外，并与超高频传感器7连接，作为局部放电信号的输出端。
上述装置在工作时，通过控制可一端充气另一端放气的气体阀门9充入约0.4-0.6MPa的SF6气体，用于绝缘和灭弧。铝制上盖板2接高压，铝制下盖板3接地，铝制金属球电极4接铝制上盖板2，接地电极5上自由放置一铝制金属小球6，当接通高压并缓慢升至一定电压时，铝制金属小球6在电场作用下会作无规则的跳动，并可激发出高达数GHz的超高频电磁波，通过超高频传感器7可以检测并采集300MHz-3GHz的超高频电磁波，量化成单位为mV的数值后输出。
图2给出了本发明所述的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统在一种实施方式下的简易电路图。
如图2所示，本实施例提供的用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统包括：上述用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置Z；检测阻抗M，其与电容C串联后，与装置Z并联，其中检测阻抗M检测局部放电的视在放电量；变压器T为装置Z提供高压电源，其高压输出端通过电阻R与装置Z的铝制上盖板连接，其接地端与装置Z的铝制下盖板连接；第一放大器A，其与装置Z的接头（例如SMA接头）连接，以将接头输出的局部放电信号放大；示波器P，其与第一放大器A连接，用于显示观察局部放电信号；第二放大器B，其与检测阻抗M连接，以将检测阻抗M传输的信号放大；一工控机N，其与第二放大器B连接。
上述系统中，检测阻抗M负责按照IEC60270标准推荐的方法，检测装置Z中局部放电的真实放电量，经第二放大器B放大后输出至工控机N；装置Z所产生的局部放电信号经第一放大器A放大后输出至示波器P。通过观察示波器P和工控机N，即可获知装置Z局部放电所产生的局部放电信号幅值和真实放电量之间的对应关系，为现场检测提供依据。然后根据IEC60270标准推荐的脉冲电流法进行测试，得到放电量单位为pC的数值。对比两种数值并找到对应关系，可为现场检测提供依据。
要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的装置，其特征在于，包括：
一密封杯，其包括形成密封腔体的绝缘杯体、金属上盖板和金属下盖板，其中所述金属上盖板用于接高压电，所述金属下盖板用于接地，所述密封杯上设有至少一气体阀门；
一金属球电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属上盖板连接；
一接地电极，其设于所述密封腔体内，并与所述金属下盖板连接；
一金属自由颗粒物，放置于所述接地电极上；
一局部放电传感器，其设于所述密封腔体内；
一接头，其设于密封杯外，并与局部放电传感器连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接地电极的上端呈圆盘状，接地电极的上端面为内凹的弧形端面。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接地电极上设有一竖向设置的中心通孔，所述局部放电传感器设于该中心通孔内。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体阀门的管道上连接有压力表。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述局部放电传感器为超高频局部放电传感器。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘杯体为透明杯体。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属上盖板和金属下盖板均为铝制盖板。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接头为SMA接头。
9.一种用于开关设备绝缘检测灵敏度校验的系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-8中任意一项所述的装置；
一检测阻抗，其与电容串联后，与所述装置并联，所述检测阻抗检测局部放电的视在放电量；
一高压电源，其高压输出端与所述装置的金属上盖板连接，其接地端与所述装置的金属下盖板连接；
一第一放大器，其与所述装置的接头连接，以将局部放电传感器传出的信号放大；
一示波器，其与所述第一放大器连接；
一第二放大器，其与所述检测阻抗连接，以将检测阻抗传输的信号放大；
一工控机，其与所述第二放大器连接。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括一电阻，其连接于所述高压电源的高压输出端和所述装置之间。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述高压电源为变压器。
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