專利名稱：用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器及檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種電力設備絕緣測量技術，特別是一種用于用于檢測電氣設備內部 放電的平板感應式傳感器及檢測方法。
背景技術：
局部放電(以下簡稱局放)是電力設備絕緣產生貫穿性放電故障前所產生的在絕 緣內部局部放的放電現象，其特點是只發生局部的缺陷放電，短時間能量局放不會造成整 體絕緣的破壞，但長時間作用下，其熱、電、光、機械作用會擴大局部缺陷、造成整體絕緣惡 化，因此它是電氣設備絕緣破壞的預兆。檢測局放信號，分析其波形特性及與電壓、工頻相 位的關系，可以診斷故障(缺陷)種類和嚴重程度，預防事故的發生。局部放電檢測是以發生局部放電時產生的電、光、聲等現象為依據，通過描述該現 象的物理量來表征局部放電的狀態，包括定位和放電的程度。根據局部放電過程中會產生 電脈沖、超聲波、光、氣體生成物、局部過熱、電磁輻射以及能量損耗等不同現象，相應地出 現了多種檢測方法。1.氣相色譜法，該方法是通過檢測變壓器油分解產生的各種氣體的組成和濃度來 確定故障(局放、過熱等)狀態。在大量實踐的基礎上，IEC制定了三比值法的推薦標準。 該方法目前已廣泛應用于變壓器的在線故障診斷中，并且建立起模式識別系統的自動識 別，是當前變壓器局放檢測領域非常有效的方法。該方法的優點是不受外界電磁干擾的影 響，但是DGA法具有兩個缺點①.油氣分析是一個長期的監測過程，因而無法發現突發性 故障；②.該方法無法進行故障定位。2.超聲波法，超聲波是通過檢測變壓器局部放電產生的超聲波信號來測量局部放 電的大小和位置。為避免現場中的環境噪聲干擾(例如運行中變壓器的勵磁噪聲、散熱器 風扇、冷卻器、潛油泵的噪聲、循環油噪聲等)，根據其頻率大多為音頻(20 20000Hz)的特 性，一般選擇超聲波傳感器的頻率范圍為70kHz 150kHz，以避開鐵芯的磁噪聲和變壓器 的機械振動噪聲等環境噪聲對測試結果的影響。3.常規脈沖電流法，常規脈沖電流檢測法通過檢測阻抗或電流傳感器，檢測變壓 器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局部放電引起 的脈沖電流，獲得視在放電量。檢測變壓器局部放電脈沖用的電流傳感器通常由羅戈夫斯 基線圈制成，與被測變壓器僅有磁耦合，而無電氣連接。常規脈沖電流傳感器按頻帶可分為 窄帶和寬帶兩種，窄帶傳感器帶寬一般在IOKHz左右，中心頻率在20 30kHz之間或更高； 寬帶傳感器帶寬為IOOkHz左右，中心頻率在200 400kHz之間。常規脈沖電流法通常被用于設備制造廠出廠試驗以及和現場檢測過程中。4.超寬頻帶(UWB)檢測法，該方法是在超寬頻帶(UWB)檢測技術是在足夠寬的頻 率范圍內檢測局部放電產生的脈沖電流信號，一般為IMHz 100MHz，也有的上限頻率高達 500MHz甚至IGHz。從本質上講，UffB檢測方法是常規脈沖電流法(多為40kHz 200kHz，至多不超過IMHz)在頻率范圍上的展寬，這就使其具有測量頻帶寬、信息量大等優點，既保 留了常規脈沖電流法可以測量放電量的優點，同時可以更加真實地反映局部放電的脈沖電 流特征，為采用脈沖電流波形分析的方法進行信號與噪聲分離提供了可能。5.特高頻(UHF)方法，特高頻法(以下簡稱UHF法)是目前局部放電檢測的一種 新方法，該方法通過天線傳感器接收局部放電過程輻射的UHF電磁波，實現局部放電的檢 測。該技術的特點在于檢測頻段較高，可以有效地避開常規局部放電測量中的電暈、開關 操作等多種電氣干擾；檢測頻帶寬，所以其檢測靈敏度很高。由于測量機理與脈沖電流法不 同，因此難以進行視在放電量的標定，6.無線電干擾值法(RIV法)，局部放電會產生無線電干擾的現象很早就被人們所 認識，例如人們常采用無線電壓干擾儀(RIV表)來檢測由于局放對無線電通訊和無線電控 制的干擾，并已制定了測量的標。用RIV表來檢測局放的測量線路與脈沖電流直測法的測 量電路相似。此外，還可利用一個接收線圈來接收由于局放而發出的電磁波，對于不同測試 對象和不同的環條件，選頻放大器可以選擇不同的中心頻率(從幾萬赫茲到幾十萬赫茲)， 以獲得最的信噪比。這種方法已被用于檢查電機線棒和沒有屏蔽的長電纜的局部放電部 位。7.光測法，光測法利用局放產生的光輻射進行檢測。在變壓器油中，各種放電發出 的光波長是不同的，研究表明通常在500mm-700mm之間。在實驗室利用光測法來分析局放 特征及絕緣劣化等方面已經取得了一定進展，但是由于光測法設備復雜昂貴、靈敏度低，且 需被檢測物質對光是透明的，因而在實際應用中難度較大。8.射頻檢測法，常規IEC脈沖電流法中，測量信號的頻率一般在IMHz以內。由于 在該頻率范圍內，存在大量的現場干擾，為避開干擾，可以將測量信號的頻率上移到射頻頻 段(3MHz 30MHz)檢測局部放電信號。其傳感器一般也采用羅戈夫斯基線圈，信號經傳感 器耦合射頻放大器、濾波器及檢波器，然后由數字采樣系統量化，并完成數字處理。射頻測 法可以避開現場中大量的低頻及中頻干擾，但用硬件完全消除射頻范內的干擾，存在困難。9.基于脈沖電流法的局放測量方法是IEC和國際中規定的測量方法，目前在國內 外得到了廣泛的應用。現場局放測量中存在的問題局放信號是在強電磁場環境下的微弱的暫態信號。 現場干擾遠大于局放信號，同時一個設備內部也可能同時存在多種不同的放電，各種放電 對設備的危害性也不一樣，如果不能分離出干擾信號，如果不能將每一種放電信號分離分 類并分別識別其危害程度，單純的局放測量意義不大。這也是為什么局放的測量與診斷一 直是電力測量中最難的課題的原因。局放測量中研究最早、應用最廣泛的傳統方法是脈沖電流法。其測量頻率較低、頻 帶較窄(30kHz-400kHz)，包含的信息量少，由于一些典型的放電脈沖能量集中在10MH8以 下，而不能完全滿足對局部放電的精確測量、寬頻類型的識別要求。在現場中，特別是在帶電測量狀況下，例如變壓器、高壓套管末屏、繞組中性點 和鐵芯通常是不可能打開設備的接地線，接入測量阻抗的。或者存在多點接地使信號分散 (GIS通常多點接地)，還由于接地線過寬(有IOOmm寬的接線排)、緊貼墻壁、地面、支柱等 的而使間隔過近(CT、PT、避雷器、等)，無法使用羅戈夫斯基線圈式的檢測傳感器檢測提取 局放信號。這種時候都必須考慮新型傳感器。在此情況下，我們提出了本發明所述的平板感應式傳感器。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述現有技術的不足，提供一種安裝方便靈活、可帶電 測量、應用廣泛的用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器及檢測方法。所述用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器的特征是所述傳感器設置 有具有高頻響應特征的平板式高導磁磁芯、副邊線圈，在平板式高導磁磁芯及副邊線圈外 側分別設置有絕緣材料層。平板感應式傳感器帶寬為30KHz 50KHz，其尺寸為500mmX 120mmX IOmm本發明所述的平板感應式傳感器的測量原理平板感應式傳感器本質上為一敞開式變壓器，原邊為設備局放電流，通道的金屬 載體可以是任何流過局放電流的導體。由于中間磁芯的導磁率頻響特性及較高，變化的局 放電流信號產生的磁場信號會被匯集到磁芯中來，從而在副邊感應出一個成正比的相同形 狀的電流信號，兩者之間的幅值關系滿足如下公式
權利要求
1.一種用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器，其特征是所述傳感器設置 有具有高頻響應特征的平板式高導磁磁芯O)、副邊線圈(3)，在平板式高導磁磁芯(2)及 副邊線圈( 外側分別設置有絕緣材料層。
2.根據權利要求1所述的用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器，其特征 是平板感應式傳感器帶寬為30KHz 100MHz，其尺寸為500mmX 120mmX 10mm。
3.一種采用平板感應式傳感器檢測電氣設備內部放電的方法其特征是按照如下步 驟進行(1)、平板感應傳感器貼于被測設備外端局放電流通過處，使副邊線圈3的信號電流輸 出與被測設備的局部放電電流同相位；(2)、副邊線圈3的信號電流通過50歐的同軸電纜及50歐的徑端匹配電阻與測量儀器 的輸入端連接，其輸出電壓正比與輸入電流、積分電阻、原邊圈數，反比于副邊圈數；(3)、測量儀器采用寬帶以100MS/S的采樣系統采集各類局放信號及現場噪聲信號，用 以對局放信號干擾識別相位特征、信號分類進行分析。
4.一種平板感應式傳感器在檢測電氣設備內部放電時的應用，其特征是a.用于對變壓器進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選擇緊貼于變 壓器高壓出口套管或外壁上，或緊貼于變壓器高壓末屏接地引下線上，或緊貼于變壓器鐵 芯接地線上，或緊貼于變壓器中性點接地線上；b.用于對發電機進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選擇緊貼于發 電機出口封閉母線外壁上，或緊貼于發電機出口保護電容的接地線上；c.用于對GIS進行離線測量、帶電測量、或在線監測時，根據現場情況，選擇緊貼于GIS 外壁進行測量；d.用于對柱式斷路器進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選擇緊貼 于柱式斷路器接地線、或柱式斷路器接地支撐柱進行測量；e.用于對電纜進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選擇緊貼于電纜 或電纜頭、電纜終端的外壁進行測量；f.用于對電壓和電流互感器進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選 擇緊貼于CT接地線進行測量；g.用于對避雷器進行離線測量、帶電測量、或在線監測，根據現場情況，選擇緊貼于避 雷器接地線進行測量。
全文摘要
一種用于檢測電氣設備內部放電的平板感應式傳感器及檢測方法，其特征是它設置有具有高頻響應特征的平板式高導磁磁芯(2)、副邊線圈(3)，在平板式高導磁磁芯(2)及副邊線圈(3)外側分別設置有絕緣材料層。本發明的使用范圍大、安裝方便靈活，可廣泛用于帶電測量各種電力設備；通常帶電測量時都無法從變壓器高壓套管末屏取得信號，利用該傳感器有可能能夠取到合適的信號；對GIS及電纜等管線性電力設備，可沿管線走向在不同的點位進行測量，根據各點信號強弱，可以輔助進行故障定位；可廣泛用于離線測量、帶電測量、在線監測等不同場合。
文檔編號G01R31/12GK102147444SQ201010111369
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者沈煜, 阮羚, 高勝友 申請人:湖北省電力試驗研究院
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