冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法，装置包括冲击电压发生器，冲击电压发生器分别连接分压器和气体绝缘组合电器，所述气体绝缘组合电器包括套管、套管一端与冲击电压发生器连接，另一端连接高压导体，所述高压导体设置于腔体内，至少一个盆式绝缘子设置于腔体内并将腔体分割成多个缺陷试验腔体单元；电流传感器与腔体相连，各缺陷试验腔体单元内部设置特高频传感器，超声波传感器设置于腔体外表面，电流传感器、特高频传感器、超声波传感器分别与局部放电信号处理装置相连。本发明可完成对于现场开展冲击电压下GIS局部放电的检测及结果分析。
【专利说明】冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体绝缘组合电器，特别是涉及冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear, GIS)是特高压电网中的重要组成设备之一，它将一座变电站中的断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、隔离开关、接地开关、母线、电缆终端、进出线套管等优化设计后分别装在各自密封间中最后集中组装在一个充以SF6作为绝缘介质的整体外壳中。
[0003]GIS内部影响绝缘介质性能的缺陷主要有:严重的安装错误、导体之间接触不良、高压导体突出物、固定微粒、绝缘子缺陷、蒸气等。
[0004]随着我国电网电压的提高，GIS (气体绝缘组合电器)的现场冲击试验越来越得到重视，现场进行冲击耐压试验的同时进行局部放电的检测，可以有效提高GIS设备故障诊断的准确性。由于冲击电压下局部放电检测目前还未有标准及公认的试验方法，因此构建冲击电压下GIS局部放电试验装置，研究相应的试验方法，对于现场开展冲击电压下GIS局部放电的检测及结果分析具有重要的参考和借鉴意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置及方法，可以实现冲击电压下对GIS局部放电进行检测，有效提高GIS设备故障诊断的准确性。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:包括冲击电压发生器、分压器、气体绝缘组合电器、电流传感器、特高频传感器、超声波传感器、和局部放电信号处理装置。冲击电压发生器分别连接分压器和气体绝缘组合电器的套管，将冲击电压施加到气体绝缘组合电器腔体的高压导体上；高压导体设置于腔体内，至少一个盆式绝缘子设置于腔体内并将腔体分割成多个缺陷试验腔体单元；腔体的接地排从电流传感器中间穿过，作为传感器的一次绕组提供信号源；各缺陷试验腔体单元内部设置特高频传感器，超声波传感器设置于腔体外表面，电流传感器、特高频传感器、超声波传感器分别与局部放电信号处理装置相连，分压器输出端同时接入局部放电信号处理装置。套管与冲击电压发生器通过导线进行连接，套管的作用是将冲击电压传输到气体绝缘组合电器内的导体上。
[0007]前述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:超声波传感器采用外置式，所述电流传感器为高频电流传感器，最大带宽为102MHz。
[0008]前述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:所述分压器为电容式分压器。
[0009]前述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:所述局部放电信号处理装置对高频传感器、超声波传感器和脉冲电流传感器所测得的局部放电信号的进行对比分析，分压器获得的冲击电压信号作为局部放电的参考相位信号。
[0010]所述局部放电信号处理装置包括示波器，对比分析包括对比脉冲电流信号、特高频信号和超声波信号的幅值、出现的一致性及相对外加电压信号出现的位置，并进行干扰的抑制和有效信号的提取。
[0011 ] 冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验试验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤一，在缺陷试验腔体单元内设置缺陷，所述缺陷包括金属尖端、绝缘子沿面污秽或自由金属微粒；
步骤二，电压的施加:对冲击电压发生器以逐级施压的方式施加不同幅值的冲击电
压；
步骤三，局部放电信号的采集:在施加冲击电压的同时利用电流传感器、特高频传感器和超声波传感器同时米集局部放电信号；
步骤四，信号的对比分析:对比分析局部放电电流信号、特高频信号和超声信号的特性。
[0012]前述的试验方法，其特征在于:所述对比分析包括对比脉冲电流信号、特高频信号和超声波信号的幅值、出现的一致性及相对外加电压信号出现的位置，并进行干扰的抑制和有效信号的提取。
[0013]本发明所达到的有益效果:本发明的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，克服了现有技术的缺陷，可完成对于现场开展冲击电压下GIS局部放电的检测及结果分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置结构示意图；
图2是本发明的局部放电试验装置的试验方法流程图。
[0015]图中各附图标记为:1:冲击电压发生器；2:分压器；3:套管；4:腔体；5:盆式绝缘子；6:端盖；7:缺陷试验腔体单元；8:高压导体；9:电流传感器；10:特高频传感器；11:超声波传感器；12:局部放电信号处理装置。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0017]如图1所示。冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置主要包括200kV冲击电压发生器，IlOkv GIS试验段，脉冲电流法测量系统，特高频法测量系统及超声波法测量系统。冲击电压发生器I分别连接分压器2和气体绝缘组合电器，所述气体绝缘组合电器包括套管3、套管一端与冲击电压发生器连接，另一端连接高压导体8，所述高压导体8设置于腔体4内，腔体4设置有端盖6，至少一个盆式绝缘子5设置于腔体4内并将腔体分割成多个缺陷试验腔体单元7 ;腔体4的接地排从电流传感器9中间穿过，作为传感器的一次绕组提供信号源；各缺陷试验腔体单元7内部设置特高频传感器10，超声波传感器11设置于腔体4外表面，电流传感器9、特高频传感器10、超声波传感器11分别与局部放电信号处理装置12相连，分压器2输出端同时接入局部放电信号处理装置。
[0018]冲击电压发生器通过套管将冲击电压施加到GIS腔体的高压导体上，特高频传感器10，超声波传感器11、脉冲电流传感器9三路局部放电信号接入局部放电信号处理装置，外加电压信号通过分压器2同时接入局部放电信号处理装置。局部放电信号处理装置包括示波器，示波器采用泰克7254高速示波器，具有2.5GHz带宽，最大lOGS/s的采样率。采用多个内置在GIS不同位置的特高频传感器进行特高频信号的采集，试验中可根据需要选择不同位置的特高频传感器。超声波传感器采用外置式，可随意在GIS腔体上移动，电流传感器采用高频电流传感器，具有最大102MHz的带宽。分压器为10000:1的电容式分压器。
[0019]试验电压峰值为400kV，波形采用符合IEC60060-3标准的标准雷电冲击、标准操作冲击、振荡型雷电冲击和振荡型操作冲击四种电压波形，试验中从20kV开始，采用每20kV 一档的逐级升压方式进行电压的施加。
[0020]局部放电信号处理装置12通过同时记录电流传感器9、特高频传感器10和超声波传感器11所采集的局部放电信号和外加电压信号，进行不同检测方法下局部放电信号的对比分析，信号对比分析主要是对比脉冲电流信号、特高频信号和超声波信号的幅值、出现的一致性及相对外加电压信号出现的位置，通过对比分析，一方面进行干扰的抑制和有效信号的提取，如进行干扰的抑制和有效信号的提取时，当脉冲电流信号检测和特高频检测信号出现不一致情况时，特别是只检测到脉冲电流信号而未检测到特高频信号和超声波信号时，则应考虑是否存在外部干扰。另一方面为现场检测中检测方法的选取提供试验数据，如比较三种检测方法的灵敏程度、那种方法检测到的幅值最大、现场实施的难易程度等，为现场冲击电压下局部放电的检测提供最佳的检测方法。
[0021]如图2所示，具体实验步骤如下:
步骤一、设置缺陷:首先在缺陷试验腔体单元内设置缺陷，可设置包括金属尖端、绝缘子沿面污秽、自由金属微粒等缺陷。
[0022]步骤二、电压施加:通过逐级施压的方式施加不同幅值的试验电压。
[0023]步骤三、局部放电信号采集:在施加冲击电压的同时利用电流传感器、特高频传感器和超声波传感器同时采集局部放电信号；
步骤四、信号对比分析:对比分析局部放电电流信号、特高频信号和超声信号的一致性和幅值大小。
[0024]以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:包括冲击电压发生器(I)，冲击电压发生器分别连接分压器(2)和气体绝缘组合电器，所述气体绝缘组合电器包括套管(3)、套管一端与冲击电压发生器连接，另一端连接高压导体(8)，所述高压导体(8)设置于腔体(4)内，至少一个盆式绝缘子(5)设置于腔体(4)内并将腔体分割成多个缺陷试验腔体单元(7);腔体(4)的接地排作为电流传感器(9)的一次绕组，各缺陷试验腔体单元(7)内部设置特高频传感器(10)，超声波传感器(11)设置于腔体(4)外表面，电流传感器(9)、特高频传感器(10)、超声波传感器(11)分别与局部放电信号处理装置(12)相连，分压器(2)输出端同时接入局部放电信号处理装置。
2.根据权利要求1所述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:所述电流传感器(9)为高频电流传感器，最大带宽为102MHz。
3.根据权利要求1所述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:所述分压器(2)为电容式分压器。
4.根据权利要求1所述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:所述局部放电信号处理装置(12)对高频传感器(10)、超声波传感器(11)和脉冲电流传感器(9)所测得的局部放电信号的进行对比分析，分压器(2)获得的冲击电压信号作为局部放电的参考相位信号。
5.根据权利要求4所述的冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验装置，其特征在于:局部放电信号处理装置包括示波器，对比分析内容包括对比脉冲电流信号、特高频信号和超声波信号的幅值、出现的一致性及相对外加电压信号出现的位置，并进行干扰的抑制和有效信号的提取。
6.冲击电压下气体绝缘组合电器局部放电试验试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，在缺陷试验腔体单元内设置缺陷，所述缺陷包括金属尖端、绝缘子沿面污秽或自由金属微粒； 步骤二，电压的施加:对冲击电压发生器以逐级施压的方式施加不同幅值的冲击电压； 步骤三，局部放电信号的采集:在施加冲击电压的同时利用电流传感器(9)、特高频传感器(10)和超声波传感器(11)同时采集局部放电信号； 步骤四，信号的对比分析:对比分析局部放电电流信号、特高频信号和超声信号特性。
7.根据权利要求6所述的试验方法，其特征在于:所述对比分析包括对比脉冲电流信号、特高频信号和超声波信号的幅值、出现的一致性及相对外加电压信号出现的位置，并进行干扰的抑制和有效信号的提取。
【文档编号】G01R31/12GK103605053SQ201310585991
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】杨景刚, 贾勇勇, 赵科, 吴昊, 张星, 高山, 周志成, 李炜, 冯英, 和彦淼, 何洁, 王圆圆, 卢军, 陈敏 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 中国电力科学研究院, 国网湖北省电力公司, 西安西电开关电气有限公司