CN110596545A - 交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置及其测试方法，该装置包括工频试验变压器、冲击电压发生器、隔离球隙、测量阻抗、两个滤波器和示波器；所述工频试验变压器与测试样品连接，所述冲击电压发生器通过隔离球隙与测试样品相连，测试样品通过测量阻抗接地，所述测量阻抗两端分别通过滤波器连接示波器，引出测量阻抗两端信号的信号线长度相同。本发明利用工频电压和冲击电压联合作用到试品上，通过测量接地线及测量阻抗上局部放电信号的差值进行干扰的抑制，可准确获得工频冲击联合电压作用下试品的局部放电信号。采用本发明所测试的试品局放性能更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种局部放电测试装置，尤其涉及一种交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置及其检测方法。
背景技术
气体组合电器、变压器等是电网中的关键电力设备，其在运行过程中会遭受雷电过电压，雷电过电压是一种自然界自然形成的过电压，其具有幅值高、波形前沿陡的特点。此外这些设备在运行过程中还会承受操作过电压的作用。
局部放电是绝缘劣化的重要表征参数，通过局部放电的检测可以对隐藏的绝缘缺陷进行有效发现，并可在设备发生击穿故障前进行处理，从而避免了设备事故对电网的影响。工频电压下局部放电的检测已经研究了很多年，具有较为成熟的检测技术。
如上所述，现有的局放测试技术中，仅仅重视了电气设备/***在工频电压作用下的局部放电性能，如何准确测量到局部放电信号是研究上述问题绕不开的难点。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种交流及冲击电压联合作用下的局部放电检测装置及其检测方法，该装置可准确提取交流及冲击电压联合作用下的测试样品局部放电信号，采用该装置测试出的试品局部放电特性能够更准确的反映试品在实际用电***中的绝缘性能。
技术方案：本发明所采用的技术方案是一种交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，该装置包括：
工频试验变压器，与所述测试样品连接，用于产生工频电压信号并施加给测试样品；
冲击电压发生器，与所述测试样品连接，用于产生冲击电压信号并施加给测试样品；
测量阻抗，一端连接所述测试样品、另一端接地；
示波器，连接于所述测量阻抗的两端，用于从测量阻抗的两端引出局部放电信号进行差分运算和显示；所述测试样品局部放电信号是在所述工频试验变压器和冲击电压发生器联合施加电压在测试样品上所产生的。
可选的，该装置还包括：用于保护所述冲击电压发生器的隔离球隙，所述隔离球隙串联在测试样品与所述冲击电压发生器之间。
其中，所述隔离球隙为可控球隙，该球隙与冲击电压发生器内部的球隙同时触发。
可选的，该装置还包括：用于保护工频试验变压器的隔离电阻，所述工频试验变压器通过隔离电阻与测试样品连接。
可选的，该装置还包括：用于保护测量阻抗的过电压抑制器，所述过电压抑制器与所述测量阻抗并联；当冲击电压超过所述过电压抑制器的动作阈值时，所述过电压抑制器变为短路状态。
所述过电压抑制器为压敏电阻型过电压抑制器。
可选的，该装置还包括：高通滤波器，所述测量阻抗通过高通滤波器连接所述示波器。其中，引出测量阻抗两端信号的信号线长度相同。
进一步的，所述高通滤波器包括滤波器1和滤波器2，所述测量阻抗的一端经所述滤波器1与所述示波器的一端连接，所述测量阻抗的另一端经所述滤波器2与所述示波器的另一端连接。其中，引出测量阻抗两端信号的信号线长度相同。
本发明还提出了一种局部放电检测方法，该方法包括以下步骤：
工频试验变压器输出工频电压信号，持续施加在测试样品上；
在持续施加工频电压的基础上，冲击电压发生器产生冲击电压，施加于测试样品上，此时交流工频电压和冲击电压联合作用在试品上；
示波器采集测量阻抗两端的电压信号，对两路信号做差分运算，获得局部放电信号，读出信号强度作为测试样品的局部放电特征值。
有益效果：相比现有技术，本发明的优点是：(1)采用交流及冲击电压联合作用来测试试品的局放性能，能够更准确的反映出试品的绝缘性能；(2)在检测过程中交流电压和冲击电压联合作用到试品上，通过对测量接地线及测量阻抗上电压信号的差值进行干扰的抑制，消除了冲击电压施加对地电位的抬升作用以及各类高频干扰的影响，提高局放信号测试的准确性；(3)采用隔离电阻和隔离球隙防止工频电压与冲击电压的互相影响。
附图说明
图1是本发明所述的局部放电试验检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
发明人在发明过程中注意到：
目前，在冲击电压下进行局部放电的检测还较少，冲击电压下局部放电的检测难点在于干扰的抑制，由于冲击电压发生器本身是采用球隙放电产生波形，其对检测的准确程度具有很大影响，这也导致了难以研究冲击电压下电气设备的局部放电特性。
现有技术通常是将冲击电压另外作为一项单独的因素来考察对电气设备的可靠性影响，而没有意识到在工频电压和冲击电压的联合作用下对设备局部放电性能也可能产生意料之外的影响。
因此现有的局放测试技术对工频电压联合冲击电压测试电力设备局部放电性能的问题没有相关研究，而且由于冲击电压本身会造成地电位抬升及引起各类高频干扰，极易产生复杂的干扰信号，在这种情况下进行局部放电信号检测则更为复杂。
本发明所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置如图1所示，包括：
工频试验变压器、隔离电阻、冲击电压发生器、隔离球隙、测量阻抗、过电压抑制器、滤波器以及示波器。
本发明采用工频试验变压器和冲击电压发生器作为激励电压。其中，工频试验变压器与市电连接，可产生幅值可调的工频电压信号，冲击电压发生器可产生幅值及波形参数均可调的冲击电压信号。在工频试验变压器与测试样品(以下简称试品)之间串联一个大电阻作为隔离电阻用来防止冲击电压发生器产生的冲击电压对工频电源的侵入；在冲击电压发生器与试品之间串联一个隔离球隙来防止工频电压对冲击电源的侵入。具体的，在试品与工频试验变压器之间串联一个大电阻，本例中选用50M欧的电阻作为隔离电阻，利用隔离电阻防止冲击电压在作用到试品的同时也作用到工频试验变压器而造成变压器损伤。在试品与冲击电压发生器之间串联一个可控球隙作为隔离球隙，该球隙可同时与冲击电压发生器的球隙同时触发，用来防止工频电压作用到冲击电压发生器，防止损伤冲击电压发生器。工频及冲击电压联合作用到试品上，试品可为针对变压器的油纸绝缘试验模型，也可为针对气体绝缘组合电器的气体绝缘试验模型。试品可以是变压器或者GIS，也可以是其他产品，类型不限。与试品串联一个50欧姆的电阻作为测量局部放电信号的测量阻抗，此外为了避免冲击电压信号对测量阻抗的影响，与测量阻抗并联一个过电压抑制器，过电压抑制器选择压敏电阻型的过电压抑制器，当电压超过一定幅值时其表现为短路，可避免过高电压施加在测量阻抗上，避免过电压损坏测量阻抗。在测量阻抗上获得试品所产生的局部放电信号，通过高通滤波器连接在示波器上；同时在接地线上也获得一个信号通过该高通滤波器连接在示波器上。将两路信号进行差分计算，可以得到局部放电信号，对局放信号进行保存显示。如图1所示，也可以使用两个相同的高通滤波器，滤波器1和滤波器2，对两路信号进行滤波处理。
由于在冲击电压下地电位会抬升，此外由于火花效应也会在接地点形成放电，这都会造成对局部放电信号的干扰，为了避免干扰，在测量阻抗上引出信号，经过高通滤波器接入示波器，高通滤波器可采用截止频率为800kHz的滤波器。同时在接地点也引出信号，同样经过高通滤波器接入示波器，引出测量阻抗和接地点的信号线长度要一致。信号线长度一致，使两路信号差分后对干扰具有抑制作用。两路信号在示波器内做差分运算，获得局部放电信号。
所述局部放电检测装置的工作原理是：工频电压持续作用到试品上，当需要联合电压作用时，触发冲击电压发生器内部的触发球隙以及外部的隔离球隙，此时冲击电压作用到试品上，与工频电压同时形成联合电压同时作用到试品上。在联合电压的作用下试品会产生局部放电，通过测量接地线及测量阻抗上电压信号的差值进行干扰的抑制，可准确获得工频冲击联合电压作用下试品的局部放电信号。为了防止冲击电压对测量阻抗的损伤，采用一个过电压抑制器与测量阻抗进行并联，当冲击电压超过过电压抑制器的动作阈值时，过电压抑制器变为短路状态，此时作用到测量阻抗上的电压将为零，避免过电压对其造成损伤。过电压抑制器可根据实际所施加的电压大小进行参数选择。实际试验检测中，根据需要可以灵活调整各参数，冲击电压发生器参数、试品种类均可根据需要进行选取，过电压抑制器及滤波器的参数均可根据实际情况选择。
本发明还提出了一种交流及冲击电压联合作用的局部放电检测方法，包括以下测试步骤：
(1)通过工频试验变压器输出工频电压信号，持续施加在试品上，电压幅值可根据试品的类型作出相应的设置。
(2)高通滤波器截止频率设置为800kHz，通过冲击电压发生器产生冲击电压，同时触发隔离球隙施加于试品上，此时交流工频电压和冲击电压联合作用在试品上，过电压抑制器设置动作阈值为工频和冲击电压相加之后试验电压的150％；冲击电压的电压幅值及波形参数可根据需要任意设置。
(3)示波器采集经过滤波器滤波后的接地线及测量阻抗上的电压信号，对两路信号做差分运算，获得局部放电信号，读出信号强度作为试品的局部放电特征值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：该装置包括：
工频试验变压器，与所述测试样品连接，用于产生工频电压信号并施加给测试样品；
冲击电压发生器，与所述测试样品连接，用于产生冲击电压信号并施加给测试样品；
测量阻抗，一端连接所述测试样品、另一端接地；
示波器，连接于所述测量阻抗的两端，用于从测量阻抗的两端引出局部放电信号进行差分运算和显示；所述局部放电信号是在所述工频试验变压器和冲击电压发生器联合施加电压在测试样品上所产生的。
2.根据权利要求1所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：该装置还包括：用于保护所述冲击电压发生器的隔离球隙，所述隔离球隙串联在测试样品与所述冲击电压发生器之间。
3.根据权利要求2所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：所述隔离球隙为可控球隙，该球隙与冲击电压发生器内部的球隙同时触发。
4.根据权利要求1所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：该装置还包括：用于保护工频试验变压器的隔离电阻，所述工频试验变压器通过隔离电阻与测试样品连接。
5.根据权利要求1所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：该装置还包括：用于保护测量阻抗的过电压抑制器，所述过电压抑制器与所述测量阻抗并联；当冲击电压超过所述过电压抑制器的动作阈值时，所述过电压抑制器变为短路状态。
6.根据权利要求5所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：所述过电压抑制器为压敏电阻型过电压抑制器。
7.根据权利要求1所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：该装置还包括：高通滤波器，所述测量阻抗通过高通滤波器连接所述示波器。
8.根据权利要求7所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：所述高通滤波器包括滤波器1和滤波器2，所述测量阻抗的一端经所述滤波器1与所述示波器的一端连接，所述测量阻抗的另一端经所述滤波器2与所述示波器的另一端连接。
9.根据权利要求7或8所述的交流及冲击电压联合作用的局部放电检测装置，其特征在于：引出测量阻抗两端信号的信号线长度相同。
10.一种局部放电检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
工频试验变压器输出工频电压信号，持续施加在测试样品上；
在持续施加工频电压的基础上，冲击电压发生器产生冲击电压，施加于测试样品上，此时交流工频电压和冲击电压联合作用在试品上；
示波器采集测量阻抗两端的电压信号，对两路信号做差分运算，获得局部放电信号，读出信号强度作为测试样品的局部放电特征值。
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