CN1115566C

CN1115566C - 气体绝缘设备的部分放电检测装置

Info

Publication number: CN1115566C
Application number: CN 97182201
Authority: CN
Inventors: 加藤达朗; 大下阳一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: CN1254416A

Abstract

使用紧凑、宽频带、高灵敏度的天线检测在气体绝缘设备的内部异常时发生的部分放电引起的电磁波。利用在气体绝缘设备的金属容器(3)内将2块半圆形板组合在平面上而构成的圆形的天线接收部(4)以宽频带并且高灵敏度地检测部分放电的电磁波。检测的信号，通过同轴密封端子(7)和同轴电缆(8)由测定装置(10)进行测定。另外，由于半圆形板的天线部做成大面积，所以，可以增大与电位测定部之间的电容量，从而可以进行高灵敏度的电位测定。

Description

气体绝缘设备的部分放电检测装置

技术领域

本发明涉及气体绝缘设备的部分放电检测装置，涉及极适合于在填充绝缘气体使用的气体断路器、气体绝缘开关装置、气体绝缘母线等气体绝缘设备中从金属容器外部检测金属容器内部发生的绝缘异常即部分放电的部分放电信号检测装置。

背景技术

作为在变电所使用的电力设备，有气体绝缘开关装置、气体绝缘母线、气体绝缘变压器等。这些电力设备是在填充了绝缘气体的密闭金属容器内绝缘地支持着高电压导体的气体绝缘设备，在存在金属异物等内部缺陷时，将局部地形成高电场，从而发生部分放电。如果对发生的部分放电搁置不管，将会导致绝缘破坏，从而有可能引起大的事故。因此，必须早期发现这样的在金属容器内部发生的部分放电并采取某种对策。通过检测部分放电信号可以事前预知绝缘破坏，这是大家所知道的，检测部分放电作为气体绝缘设备的预防保护方法已受到重视。

然而，SF₆气体中的部分放电是发生尖的脉冲电流的高电压现象，由部分放电发生的电磁波瞬时地向空间辐射，在金属容器内传播。因此，通过检测该电磁波可以预知绝缘异常，但是，由于是密闭容器，电磁波几乎不会从金属容器内部辐射到外部，所以，提出了在密闭容器内部检测信号、使用气密端子由外部的测量装置进行检测的气体绝缘设备的部分放电检测装置。

例如，已知的方法有，如日本特开平3-56016号公报所述的那样，在气体绝缘设备的金属容器内设置环形天线，由该环形天线检测发生的部分放电辐射的电磁波的方法，以及如日本特开平3-164023号公报所述的那样，从金属容器外部用隙缝天线进行检测的方法。

另外，对于气体绝缘设备，在检查是否加了正常的电压的运转电压测定和检查雷电或开关电涌的电涌电压测定中，为了检测电压，也需要电压检测装置。作为该电压测定的非接触方式的检测方法，已知的有日本特开平8-248065号公报所述的那样的静电分压的方法。

先有的气体绝缘设备的部分放电检测方法就是以上所述的方法，但是，部分放电信号非常微弱，由于受外部噪声的影响，部分放电信号的检测灵敏度不一定能满足所需要的精度，所以，期望有更高灵敏度的部分放电检测方法。另外，部分放电发生的部位不同时，不仅信号的大小而且各频率的输出也可能大不相同。为了标定部分放电发生的部位，要求在0～数GHz的很宽的频带中都有很高的检测灵敏度。

另外，在电压测定中，为了进行正确的测定，测定装置变得大型化，因而需要可以简单而正确地测定的方法。

本发明的第1目的旨在提供宽频带、高灵敏度的气体绝缘设备的部分放电检测装置。

本发明的第2目的旨在提供可以测定运转电压及电涌电压的气体绝缘设备的部分放电检测装置。

本发明的第3目的旨在提供宽频带、高灵敏度、可以测定运转电压及电涌电压的气体绝缘设备的部分放电检测装置。

发明的公开

为了达到上述目的，本发明提供一种用于具有封入绝缘气体的金属容器及其中包括由绝缘支持体支持的高电压导体的气体绝缘设备的部分放电检测装置，包括：在上述金属容器内设置的信号接收天线部；与该信号接收天线部连接的通过同轴的密封端子电气地引出到上述金属容器外部的同轴电缆；以及与该同轴电缆连接的测定装置，其特征在于：信号接收天线由2块半圆形板状导电性电极设置为有一间隙相对而形成，代表该同轴电缆的信号线的芯线与外线分别与在由此形成的圆中部处的该间隙周围的2块半圆形板状导电性电极中的任一电极相连接。

附图的简单说明

图1是表示本发明的一个实施例的气体绝缘设备的部分放电检测装置的纵剖面图。

图2是表示应用于气体绝缘的电位测定的例子的纵剖面图。

图3是表示图2的变形例的纵剖面图。

图4是表示图1的变形例的纵剖面图。

图5是表示图1的变形例的部分纵剖面图。

图6是表示天线接收部的变形例的纵剖面图。

图7是表示图2的变形例的纵剖面图。

图8是表示设置反射板的例子的纵剖面图。

实施发明的最佳形式

下面，参照图1～图8说明本发明的一个实施例。图1是表示本发明的一个实施例的部分放电检测装置的纵剖面图，图2是表示应用于气体绝缘的电位测定的例子的纵剖面图，图3是表示图2的变形例的纵剖面图，图4是表示图1的变形例的部分纵剖面图，图5是表示图1的变形例的部分纵剖面图，图6是表示天线接收部的变形例的纵剖面图，图7是表示图2的变形例的纵剖面图，图8是表示设置反射板的例子的纵剖面图。

图1所示的例子，表示将本实施例的部分放电检测装置应用于作为气体绝缘设备大家所熟知的气体绝缘母线的一相的情况。形成为管状的金属容器3成为接地电位，在该金属容器3内，高电压导体2由绝缘支持体1支持。另外，在金属容器3内，封入绝缘性能优异的SF₆等绝缘气体。在金属容器3的壳体部上，设置手孔，在该手孔内，设置天线接收部4。用于进行密封的法兰5设置到手孔上。天线接收部4由将2块半圆形板组合成的圆形板配置为平面状而构成。该2块半圆形板使用作为良导体的铜或铝，形成导电性电极。天线接收部4安装到固定在法兰5上并设置在手孔内的天线支持台6上。因此，天线通过绝缘物电浮置地固定在作为接地容器的金属容器3中。在天线支持台6的中央部设置阻抗变化小的同轴电缆8。天线接收部4在其设置位置附近将2块半圆形板分别在圆形的中心附近与同轴端子的芯线和外侧线连接，从而与同轴电缆8连接。同轴电缆8通过设置在法兰5上的同轴的密封端子7与金属容器3外的同轴电缆8连接，进而通过同轴连接器与测定装置10连接。

在这样构成的气体绝缘设备的部分放电检测装置中，在金属容器3内发生部分放电时，将发生高达数GHz的高频的电流脉冲，电磁波在金属容器3内传播。该传播的电磁波被天线接收部4接收到时，就在天线接收部4上感应出电压。感应的电压通过安装在法兰5上的密封端子6输出到金属容器3的外部，并通过同轴电缆8传送给测定装置10。作为检测器的天线接收部4是将2块半圆形板组合成圆形的结构，是增大对称振子天线的接收部的面积的形状，增加高电压导体2和接地间的电容量，从而可以测定气体绝缘设备内的电位。另外，通过采用同轴结构从天线接收部传送信号的结构，可以使接收的100MHz以上的信号不衰减地传送到测定装置，从而可以测定到数GHz的高频带。另外，由于在金属容器3内容纳天线接收部4的空间有限制，所以，通过使用这样的天线接收部4，在狭小的空间内便可接收宽频带的信号。

另外，通过将天线接收部4接地来使用，可以不使天线本身作为浮置电极而以接地电位来使用，从而即使设置在气体绝缘设备内部也可以减少发生障碍。

这样，便可以高灵敏度检测宽频带的部分放电，不仅可以实现高精度的气体绝缘设备的预防保养而且气体绝缘设备内的1个天线可以检测的范围宽，所以，不必设置多个天线，从而在经济上也是合算的。

在图2、图3中表示出了适用于气体绝缘设备的电位测定的例子。这时，不使用天线支持台，而用同轴圆筒管支持天线接收部4。如图2所示，在天线接收部4与高电压导体2之间形成电容C1，在天线接收部4与地之间形成电容C2。该电容C1和电容C2是可以预先测定的值，可以用天线接收部4测定通过电容静电分压的电位。根据该测定的电位，可以通过静电分压测定在高电压导体2上的电压。由静电分压测定电位时，电容量越大灵敏度越高。本实施倒是按上述那样构成天线接收部4的，所以，适用于接收部的面积大的检测器。

另外，图3所示的例子表示用于以更高的灵敏度测定电位的结构例。在该例中，将设置在金属容器3的外侧的同轴电缆8的芯线和外侧线连接，将电容器C3***到芯线与地之间。通过使电容器C3的电容量远远大于电容C2，即C2＜＜C3，便可进行高灵敏度的电压测定。

在气体绝缘设备内使用上述半圆形板天线时，必须考虑由于电场集中引起的绝缘降低的情况，所以，设置的位置就成了问题。由于必须防止在该天线的影响下由于电场集中而引起的绝缘降低，设置在粒子收集器、吸附剂容器或手孔等低电场部分，同时，进行了图4～图6所示的研究。

图4所示的例子，将形成天线接收部4的半圆形板的外周部的边缘部形成圆角。通过采用这样的结构，可以不降低接收灵敏度而防止电场集中。

图5所示的例子，是将金属制的作为罩盖的屏蔽电极1 6设置在天线支持台6的外侧，该屏蔽电极16形成得向中央侧弯曲，而将构成天线接收部4的半圆形板的外周部的一部分覆盖。这样的结构也可以防止电场集中。

图6所示的例子，使天线接收部4形成和金属容器3的内表面的圆筒形状的曲率一致的形状，设置到金属容器3的内部。这时，不必设置在手孔内，所以，如图6所示，可以形成与密封端子7的外径相同的孔，从而可以将法兰5的尺寸减小。天线接收部4可以将2块天线设置在密封端子7的左右两侧，这时，不仅可以采用半圆形板，而且也可以采用半椭圆形、长方形等形状的板状的天线。这样，通过以沿着金属容器3的内表面的曲率弯曲地形成天线，即使不是放入天线那样大小的手孔也可以进行安装。另外，可以不降低接收灵敏度而防止由于电场集中引起的绝缘降低。

图7所示的例子，是考虑了在远离的位置进行测定的情况，设置了装有匹配电路及放大器的发送电路11将由金属容器3内的天线接收部4接收的信号进行发送。在与发送电路11连接的同轴电缆8的前端，设置发送天线。测定装置10设置在远离金属容器3的位置，接收天线12通过同轴电缆8设置在测定装置10上。由天线接收部4检测的部分放电信号由发送电路11进行阻抗匹配和放大，并从发送天线13以电磁波的形式进行发送。由发送天线13发送的信号，由设置在远离气体绝缘设备的位置的接收天线12接收，由测定装置10进行测定。这里，作为接收天线12使用方向性强的天线，由此利用1个接收天线12也可以检测安装在气体绝缘设备上的多个部分放电检测装置在哪一部分发生了部分放电。

图8所示的例子，是使天线接收部4的灵敏度达到更高灵敏度的例子。在天线接收部4与法兰5之间设置半球状的反射板15，该反射板15形成为和手孔的内径相同的大小。通过采用这样的结构，在气体绝缘设备内传播的电磁波即使未由天线接收部4接收而通过了，也可以由反射板15向天线接收部4反射而不让通过的电磁波漏掉。结果，通过有效地聚集未能在天线接收部4的前面接收的电磁波，便可提高灵敏度。

工业上利用的可能性

如上所述，按照本发明的气体绝缘设备的部分放电检测装置，可以在宽频带高灵敏度地检测气体绝缘设备内的部分放电。另外，可以利用与地的静电分压测定气体绝缘设备内的电位。另外，可以防止由于设置天线接收部而引起的气体绝缘设备内部的电场集中，从而可以在与对称振子天线相同或宽于对称振子天线的宽频带中并且高灵敏度地检测部分放电发生的电磁波。

Claims

1.一种用于具有封入绝缘气体的金属容器及其中包括由绝缘支持体支持的高电压导体的气体绝缘设备的部分放电检测装置，包括：在上述金属容器内设置的信号接收天线部；与该信号接收天线部连接的通过同轴的密封端子电气地引出到上述金属容器外部的同轴电缆；以及与该同轴电缆连接的测定装置，其特征在于：信号接收天线由2块半圆形板状导电性电极设置为有一间隙相对而形成，代表该同轴电缆的信号线的芯线与外线分别与在由此形成的圆中部处的该间隙周围的2块半圆形板状导电性电极中的任一电极相连接。

2.按权利要求1所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：所述信号接收天线部设置在气体绝缘设备内部的包括吸附剂容器、粒子收集器或手孔的低电场强度部分。

3.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：在上述同轴电缆的信号线之一与地之间***电容器。

4.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：将上述2块半圆形板状的导电性电极中的每块电极形成为沿着上述金属容器的内表面。

5.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：将上述2块半圆形板状的导电性电极中的每块电极的外周侧的边缘部分形成圆角。

6.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：设置将上述2块半圆形板状的导电性电极中的每块电极的外周侧覆盖的屏蔽电极。

7.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：通过同轴连接器将上述测定装置和同轴电缆连接。

8.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：上述2块半圆形板状的导电性电极之一接地。

9.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：将上述信号接收天线部通过绝缘物支持在上述金属容器上。

10.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于还包括：

与上述同轴电缆连接的、具有阻抗匹配电路和放大器的发送电路；

与该同轴电缆连接的信号发送天线；

接收从该信号发送天线发送的电磁波的信号接收天线，该信号接收天线连接到上述测定装置。

11.按权利要求10所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：在气体绝缘设备的各部分设置多个上述信号发送天线，而在上述测定装置设有1个上述信号接收天线。

12.按权利要求1或2所述的气体绝缘设备的部分放电检测装置，其特征在于：在上述信号接收天线部与连接到设置在上述金属容器上的手孔开口的法兰之间，还设有通过反射而将电磁波向信号接收天线部聚集的半球状的板。