专利名称：一种检测阻抗的制作方法
技术领域：
本发明涉及局部放电检测，尤其涉及一种检测阻抗。
背景技术：
检测阻抗是脉冲电流法局部放电测量中的一个重要的传感单元。目前局部放电测 量仪生产厂家出品的检测阻抗仅适用于高压小电容量或低压大电容量试品。根据电力生产 现场要求需进行高压大电容量试品现场局部放电测量，对检测阻抗提出新的要求，应达到 大电流、高灵敏度的指标。 检测阻抗又称输入单元，有电阻式、电阻电容式和电阻电容电感式几种。检测阻抗 的种类和连接方式、位置对局部放电脉冲检测的灵敏度、分辨能力及波形变化都有影响。常 见的检测阻抗采用的是电阻电容电感式，初次级线圈间采用高频变压器耦合的双调谐输入回 路。其初级绕组电感量在局部放电检测仪的放大器频带内与试验电路的等效电容相调谐。在 串联法和并联法时，调谐电容量可由耦合电容CK和试品电容Cx的串联值来决定。在平衡法 时，若两试品电容量一致时(CX1 = CX2 = Cx)则调谐电容量可按试品电容量Cy的一半来计算。
目前检测阻抗多用于小容量设备的局部放电检测，如变压器的集中对地电容约为 0. 1 0.4iiF，检测时检测阻抗通流不大于10A，互感器的电容为几千pF，检测时流经检测 阻抗的电流不大于IOA，因此检测阻抗调谐电容量C最大范围也仅在0. 4 6 ii F，各类检测 阻抗参数见图l，其为现有技术中的各类检测阻抗参数表。而高压并联电容器的电容约为 30 50ii F，如检测阻抗不进行改进，检测的灵敏度将很低，无法满足测时需要。另外，对于 高压并联电容器局部放电测试时，流经检测阻抗的电流均大于IOOA，而目前检测阻抗最大 仅能通流60A，将导致测试时因为电流太大而损坏检测阻抗磁芯，数据也不会准确。
如图2所示，为现有技术检测阻抗方案电路原理示意图，其检测阻抗电容测量范 围小，初级绕组S由于用的是一般导线，通流能力低；高频变压器磁芯A的结构尺寸小，一般 选择直径①=12mm 15mm，开口尺寸30mmX 15mm，磁芯磁导率一般为800 1000 y 。 (u。 为真空磁导率，u。 = 4 Ji X 10—7H/m)，在原结构基础上无法制作大容量高灵敏度的检测阻抗， 必须重新设计。 目前解决大容量设备局部放电测试的一个办法是采用穿芯式高频线圈，该穿芯线
圈套在被试电容器低压侧接地端，利用磁路耦合过来的电信号判断内部局部放电。 穿芯式高频线圈由于初级为一匝，通流问题容易解决，选择合适截面的铜线即
可，但因为初级为一匝导线，等值电感很小L〈liiH，对应的调谐电容很大，一般在60
250iiF。而目前现场要求的电容试品范围在4 60iiF。当试品电容大于60 y F时，测量灵
敏度很低，范围在35 50pC，而此时现场对电力电容器局部放电的控制标准为小于50pC。
由此可见，此方案信噪比低，很难满足对检测阻抗提出的应达到高灵敏度指标的要求。
发明内容
本发明的发明目的是为了解决高压大电容量试品现场局部放电测量的问题。
本发明实施例提供了一种检测阻抗，所述检测阻抗包括初级绕组、次级绕组，以及 与所述次级绕组并联的一输出电阻，所述初级绕组具有高磁导率高频响特性磁芯，且所述 初级绕组选用预定载流量以上的金属绕制。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述预定载流量为载流量100A以上。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述初级绕组的输入端与被测试品电容低压端相
连，用于输入脉冲电流信号；所述检测阻抗与所述输出电阻两端相连的输出端，与局部放电
测量主机相连，用于输出经过所述检测阻抗处理的脉冲电流信号。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述初级绕组包括相连接的第一线圈和第二线圈， 所述第一线圈和第二线圈的不相连的另一端&、 X3分别作为输入端与所述被测试品电容低 压端相连，且所述第一线圈和第二线圈均选用载流量100A以上的金属绕制，其中，所述载 流量100A以上的金属包括直径9mm的紫铜棒，所述直径9mm的紫铜棒的电感量为3 4 y H。
本发明所述检测阻抗，较佳的，所述次级绕组包括相连接的第三线圈和第四线圈， 电感量均为380 ii H。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述第一线圈和所述第二线圈相连的部分与所述 第四线圈和所述输出电阻相连的部分，也相连接并接地，所述接地端还与所述检测阻抗的 外壳相连。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述第一线圈和所述第二线圈相连的部分还连接
有输入端子X2，所述&、 X2、 X3均选用600A大电流端子。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述输出电阻的电阻值为75Q 。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述高磁导率高频响特性磁芯的磁导率为2000
3000ii。，其中，u。 = 4ji X10—7H/m ;频率响应为500kHz以上。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述高磁导率高频响特性磁芯包括高频U型铁淦 氧磁芯，所述高频U型铁淦氧磁芯的对接磁芯之间垫有非磁性介质。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述高频U型铁淦氧磁芯的直径为22mm，开口尺寸 为62mmX25mm。 本发明所述检测阻抗，较佳的，所述输出端经高频电缆与所述局部放电测量主机 相连。 与现有技术相比，本发明的检测阻抗适合于高压大电容量(4 60iiF)试品，允许 较大的测量电流(0 200A)，具有较高的灵敏度(可达8 10pC)。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中 图1为现有技术中的各类检测阻抗参数表；
图2为现有技术检测阻抗方案电路原理示意图；
图3为本发明实施例检测阻抗方案电路原理示意图； 图4为本发明实施例图3中的&与X3与被测试品电容低压端相连接的示意图；
图5为本发明实施例图3中的高频U型铁淦氧磁芯放大示意图；
图6为本发明实施例图3中的检测阻抗的频响特性曲线 图7为本发明实施例另一检测阻抗方案电路原理示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合实施方式和附 图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发 明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1 : 根据高压电力电容器现场局部放电测量的基本要求，检测阻抗基本指标应达到通 流100A， 20kHz 300kHz范围内信号检测灵敏度应小于30pC。 本发明实施例图3与现有技术例图2的检测阻抗原理图是一样的，但实际结构尺 寸，导体截面，磁芯截面，磁芯材料特性不同。 平衡检测阻抗输入初级线圈和L2电感量与试验回路所具有的调谐电容相匹配。
对应电容范围4 60ii F， k = L2 = 3 4ii H，中心谐振频率设在调谐电容范围的中间值
附近，而尽量不要选在其两边缘值附近，因为在电容量较大的边缘值附近要引起灵敏度的
降低，而在电容量较小的边缘值附近可能弓I起脉冲的波形产生不对称。 初级电感量对工频电源的电压是一个低阻抗，由于电感量较小可以屏蔽低频干扰
和工频电压(工频电压指试验电源经被测试品在初级线圈上产生的50Hz电压降)，且对低
频电源有足够的抗过载能力和良好的滤波特性。 图3中初级绕组Y(包括和L2)根据通流要求，均需选用载流量100A以上的金 属绕制，可以选用直径①=9mm紫铜棒绕制，其载流量可达200A 250A，&、X2、X3均选用 600A大电流端子。如图4所示，为本发明实施例图3中的&与X3与被测试品电容低压端 相连接的示意图。正常测量时&与X3分别与试品电容低压端CX1、CX2相连接，引线尽量短， 以减小空间干扰，X2端选用合适的截面导线接地。 图3中B为高磁导率高频响特性磁芯，选用高磁导率材料ii = 2000 3000 iiO，频 率响应可达500kHz以上，可选用符合条件的高频U型铁淦氧磁芯。如图5所示，为本发明实 施例图3中的高频U型铁淦氧磁芯放大示意图，在U型对接磁芯之间可以垫上适当的非磁 性介质，用来调节LpL2电感量，磁芯的结构尺寸为直径①=22mm，开口尺寸62mmX25mm。 图中L3、L4为次级绕组。每只绕组的电感量约为380 ii H， R为并联输出匹配电阻，其电阻值 为75Q 。 Xm输出端经高频电缆与局部放电测量主机相连。 0端子为接地端，与检测阻抗屏蔽外壳相连，防止电磁杂散干扰。 g为放电间隙，防止高压耦合到主机低压去。 本发明实施例的检测阻抗实际性能测试结果如图6所示，其为本发明实施例图3 中的检测阻抗的频响特性曲线图。经使用标准方波脉冲校准器与局放仪联合测试结果表 明本检测阻抗灵敏度达到8 10pC。本发明实施例的检测阻抗频率响应特性结果表明在 测试频段20-300kHz曲线平滑，另通过方波进行比对，其灵敏度较高，满足设计需要。将该 检测阻抗集成到整个测试回路中，测试结果表明本发明实施例的检测阻抗能有效分辨被测 试品局部放电信号及外部干扰信号。 本发明的检测阻抗是放电试验回路中局部放电信号检测出来的重要单元，符合国标GB7354-87所推荐的几种局部放电检测方法(串联法、并联法、平衡法)。
由于高压电力电容器局放测量存在检测灵敏度低，易接收外界干扰，试验电流大 等问题，最小可测的视在放电量Aq = C* AU(局部放电测量中所指的放电量均为视在放 电量)，直接和电容量的大小成正比，所以当试品电容量较大时，灵敏度降低。在这种试验条 件下，不仅测量仪器输入级的基本噪声对灵敏度有影响，而且在整个测量系统中感应的干 扰电压也会使灵敏度降低。在现场为了对大电容量高压电容器的局放进行测量，本发明上 述实施例推荐的平衡桥式法检测回路具有较高的干扰抑制能力，衰减干扰倍数可达l : 20 到l : 25。本发明上述实施例的检测阻抗适合于高压大电容量(4 60iiF)试品，允许较 大的测量电流(0 200A)，且具有较高的灵敏度(可达8 10pC)。 现有技术检测阻抗允许通流仅50A，灵敏度约15 20pC ;而本发明实施例的上述 检测阻抗允许通流达到200A，灵敏度达到8 10pC，已能满足200kVar 500kVar， 5500V
12000V范围内的六种电压(12kv，12/V^ kv，12/2kv， Hkv，n/^kv，H/2kv)和三种容量 (200kvar， 334kvar， 500kvar)组合共有十八种规格的电力电容器现场局部放电试验。
实施例2 : 值得注意的是，本发明的初级绕组和次级绕组也可以均为一个线圈，如图7所示，
为本发明实施例另一检测阻抗方案电路原理示意图，其初级线圈为L/，次级线圈为L/，其
中，所述初级线圈L/也选用载流量100A以上的金属绕制。X/与V为与被测试品电容低
压端相连接的检测阻抗输入端，X/与X/也均选用600A大电流端子。Xm'为经高频电缆与
局部放电测量主机相连的输出端，还包括与所述次级线圈L/并联的一输出电阻R'，B'为高
磁导率高频响特性磁芯，也选用高磁导率材料y = 2000 3000 ii 。，频率响应可达500kHz
以上的磁芯。0'端子为接地端，与检测阻抗屏蔽外壳相连，防止电磁杂散干扰。 通过本发明研制成功的检测阻抗，使得高压电力电容器在现场进行局部放电测量
得以实施，解决了局部放电测量中一项关键技术难题。经过现场测试已成功发现多台高压
电力电容器局放超标(不合格)，为确保电力设备安全运行提供了可靠保证。 以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种检测阻抗，所述检测阻抗包括初级绕组、次级绕组，以及与所述次级绕组并联的一输出电阻，其特征在于所述初级绕组具有高磁导率高频响特性磁芯，且所述初级绕组选用预定载流量以上的金属绕制。
2. 如权利要求l所述检测阻抗，其特征在于，所述预定载流量为载流量100A以上。
3. 如权利要求l所述检测阻抗，其特征在于，所述初级绕组的输入端与被测试品电容低压端相连，用于输入脉冲电流信号；所述检 测阻抗与所述输出电阻两端相连的输出端，与局部放电测量主机相连，用于输出经过所述 检测阻抗处理的脉冲电流信号。
4. 如权利要求2所述检测阻抗，其特征在于，所述初级绕组包括相连接的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈的不相连 的另一端^、X3分别作为输入端与所述被测试品电容低压端相连，且所述第一线圈和第二 线圈均选用载流量100A以上的金属绕制，其中，所述载流量100A以上的金属包括直径9mm 的紫铜棒，所述直径9mm的紫铜棒的电感量为3 4ii H。
5. 如权利要求4所述检测阻抗，其特征在于，所述次级绕组包括相连接的第三线圈和第四线圈，电感量均为380 ii H。
6. 如权利要求5所述检测阻抗，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈相连的部分与所述第四线圈和所述输出电阻相连的部 分，也相连接并接地，所述接地端还与所述检测阻抗的外壳相连。
7. 如权利要求6所述检测阻抗，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈相连的部分还连接有输入端子X2，所述&、 X2、 X3均选用 600A大电流端子。
8. 如权利要求7所述检测阻抗，其特征在于， 所述输出电阻的电阻值为75 Q 。
9. 如权利要求l所述检测阻抗，其特征在于，所述高磁导率高频响特性磁芯的磁导率为2000 300 ii 。，其中，u。 = 4 Ji X 10—7H/m ;频 率响应为500kHz以上。
10. 如权利要求9所述检测阻抗，其特征在于，所述高磁导率高频响特性磁芯包括高频U型铁淦氧磁芯，所述高频U型铁淦氧磁芯的 对接磁芯之间垫有非磁性介质。
11. 如权利要求10所述检测阻抗，其特征在于，所述高频U型铁淦氧磁芯的直径为22mm，开口尺寸为62mmX25mm。
12. 如权利要求3所述检测阻抗，其特征在于， 所述输出端经高频电缆与所述局部放电测量主机相连。
全文摘要
本发明提供一种检测阻抗，所述检测阻抗包括初级绕组、次级绕组，以及与所述次级绕组并联的一输出电阻，所述初级绕组具有高磁导率高频响特性磁芯，且所述初级绕组选用预定载流量以上的金属绕制。与现有技术相比，本发明的检测阻抗适合于高压大电容量试品，允许较大的测量电流，具有较高的灵敏度。
文档编号G01R31/12GK101769947SQ20091007609
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者刘少宇, 袁亦超, 陆新原, 马继先 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司;北京华科兴盛电力工程技术有限公司