CN203606277U - 一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，它充分利用了高压开关柜，其特征在于包括:设置在高压开关柜内/外的采气口；分别通过直接送入通道和臭氧分解通道与采气口连通的采气电磁阀；收集和存储采样气体并设有石英透光窗的气体吸收池；用于测量所采集气体的压力和温度的压力传感器和温度传感器；设在所述气体吸收池一侧石英透光窗，发射紫外探测光的低压汞灯；设在所述气体吸收池另一侧石英透光窗的光电二极管。该装置安装在高压开关柜的外部或内部，并将检测到的局部放电信号归集到综合处理单元，可解决高压开关柜局部放电在线监测中面临的上述问题。从而实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。

Description

一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种智能电网中供电或配电设备故障检测的研究与应用，特别是涉及高压开关柜局部放电的检测装置。

背景技术

高压开关柜局部放电是在高压开关柜中有导电电极之间部分绝缘区域产生的放电或火花，或若某区域电场强度超过了绝缘材料的击穿场强，局部放电就可能在该绝缘处发生。局部放电可发生在固体绝缘的气隙中，由于污染或电场不均匀而在绝缘材料表面发生，或发生在绝缘液体的气泡中，或电极的气体电晕。局部放电辐射能量的方式有：电磁辐射，以无线电波、光和热的形式；声波辐射，可听到的或者超声波；臭氧和氮氧化物。

局部放电现象说明设备绝缘质量恶化并可能造成事故，恶化会越来越严重，以致绝缘不能承受额定的电场强度，并导致闪络，最终导致严重损坏开关柜中的设施和电网中断。目前，国内外已有多种技术对高压开关柜的局部放电信号进行监测，主要有脉冲电流法、射频法、超声波法与特高频法等。然而，在实际应用中还存在一些问题，主要包括：1、各类装置检测的信号数据格式各不相同，需经定制的专业软件才能识别分析；2、由于开关柜设备现场电磁环境复杂且存在环境噪声，易对以上四种方法的测试产生偏差。综上所述，四种方法对开关柜设备局部放电的准确状态预警与诊断困难。

此外，关于采用紫外探测光谱吸收方法测量气体浓度技术的研究仅是主要集中在于环境保护、医疗化工等行业。而并未对臭氧含量这一明显特征用于局部放电的检测分析。

紫外吸收光谱法是利用不同气体在紫外波段对光具有选择吸收的特性来测量排放烟气中的气体成分和浓度。基于这种方法设计出一套能够实时，在线监测相应气体的实验装置。在常温常压状态下,通过对测量的一次光谱进行分析,计算出所测气体的标准吸收截面,选择合适的数据处理方法,减小浓度计算时的误差,可得出所测气体的实时浓度值。

发明内容

高压开关柜是电力***中常见的电气设备，其内部绝缘劣化或缺陷都会对设备安全运行造成威胁。各类绝缘缺陷从发展到最终击穿，往往先经过局部放电阶段，而局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态，被广泛认为是实现开关柜绝缘在线监测及诊断的有效手段。

紫外吸收技术法长期用于测量大气臭氧，具有高度精密性和准确性。臭氧紫外吸收光谱的高压开关柜局部放电检测技术利用臭氧对253.7nm波长紫外线特征吸收的特性，监测开关柜内的臭氧浓度从而反映开关柜内局部放电状况。该技术的优势在于可有效避免环境噪声及复杂电磁环境对监测结果影响，并且直观显示局部放电产生的臭氧含量；更加有效真实地反映开关柜内局部放电发生的实际情况。从而达到降低开关柜由于局部放电造成的设备绝缘劣化造成的电气设备使用事故发生率，降低电气设备维护成本和时间，为设备稳定可靠运行提供保障。

本实用新型的目的是提供一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，对高压开关柜局部放电所产生的臭氧含量进行检测，并作相应的处理，为开关柜的绝缘在线监测及诊断提供提供依据。

为达上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，它充分利用了高压开关柜，其特征在于包括:

设置在高压开关柜内/外的采气口；

分别通过直接送入通道和臭氧分解通道与采气口连通的采气电磁阀，其中在所述臭氧分解通道中设有用于测定装置的电子零点，持续时间5-10分钟的臭氧分解过滤元件；

通过管道与所述采气电磁阀输出端连接，收集和存储采样气体并设有石英透光窗的气体吸收池；

在采气电磁阀到气体吸收池的管道上设置，用于测量所采集气体的压力和温度的压力传感器和温度传感器；

设在所述气体吸收池一侧石英透光窗，透过石英透光窗发射主要波长为254mm的紫外探测光的低压汞灯；

设在所述气体吸收池另一侧石英透光窗，透过石英透光窗接收所述低压汞灯发出的紫外探测光的光电二极管。

所述的光电二极管设有内置的集中在254nm波长的干扰滤波器，该波长是所述低压汞灯发射的光的主要波长。

所述的采气电磁阀能自动转换将通过采气口进入的空气由直接送入通道输送到气体吸收池，或将通过臭氧分解通道将空气送入气体吸收池，二者交替进行。

以上结构的高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，将局部放电臭氧含量检测传感器安装在高压开关柜设备本体外部或内部，并将检测到的局部放电信号归集到综合处理单元，可解决高压开关柜局部放电在线监测中面临的上述问题。从而实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图框图；

    在图中，1、采气口，2、 臭氧分解过滤元件，3、电磁阀，4、压力传感器，5、温度传感器，6、气体吸收池，7、低压汞灯，8、光电二极管，9、空气泵。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

图1所示，是本实用新型的结构原理示意图框图，其工作原理如下：

1）采气口1负责采集高压开关柜中的空气，空气中含有高压开关柜中局部放电产生的臭氧；采气口1设有直接送入通道和臭氧分解通道。

2）在臭氧分解通道中设有一个臭氧分解过滤元件2，用于测定装置的电子零点，持续时间5-10分钟。当电子零点偏差达到可能量化的具体数值时，并进行零点校准修正。

零点校准修正方法：在气体测量信号为零时，测定装置的显示也应为零。比如在环境气体中并无臭氧成分时，传感器检测的测量信号不为零；而测定装置的示值为零，则需将传感器调整为零。

臭氧分解过滤元件2的原理及作用：臭氧分解过滤元件是将高效臭氧分解催化剂颗粒均匀灌注并封存在特定的蜂窝状基材内，四周可采用纸边框、不锈钢边框等；具有臭氧分解能力强、使用寿命长等特点。每1g臭氧分解催化剂可分解200~250mg臭氧。

采气电磁阀3分别通过直接送入通道和臭氧分解通道与采气口1连通，能自动转换将通过采气口1进入的空气由直接送入通道输送到气体吸收池6，或将通过臭氧分解通道将空气送入气体吸收池6；二者交替进行。经过臭氧分解通道的空气记做Io，未经臭氧分解通道即经过直接送入通道进入的空气记做I。

4）在从采气电磁阀3输出端到气体吸收池6的通道中，设压力传感器4和温度传感器5，测量所采集气体的压力和温度；这样通过温度及压力测值便能按照十亿分之一的体积ppbv混合比率形式显示臭氧浓度。

5）气体吸收池6用以收集和存储采样气体，一个低压汞灯7位于气体吸收池6的一侧，光电二极管8位于气体吸收池6的另一侧。

6）低压汞灯7发射主要波长为254mm的紫外探测光，臭氧分子在此波段具有最大吸收特性。紫外探测光通过一个14cm长的装有石英透光窗的气体吸收池6会变稀薄，臭氧检测便基于此原理。

7）光电二极管8有内置的集中在254nm波长的干扰滤波器，该波长是汞灯发射的光的主要波长。光电二极管8在另一侧透过石英透光窗接收汞灯发射的光，光强度不同，所产生的电流大小也不同，将光电二极管8产生的电流归集到综合处理单元进行处理和分析；显然，臭氧浓度大的气体透光度低于臭氧浓度小的；从而测出臭氧的浓度。

8）一个空气泵9抽取气体吸收池6中采样气体排出。

9）通过对光电二极管8产生的电流大小的处理和分析，得出各种数据、曲线和图表，实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。技术人员使用便携式计算机调取臭氧含量时域曲线图，核实确认局部放电发展趋势，并研究制定相应的应对措施。

在实际应用中，本实用新型的其优点为：

1）配置灵活：采气口可根据检测需要分别采集多个高压开关柜或同一开关柜多处位置的采样气体，实现灵活配置，适应开关柜检测工作的现场需要； 

2）安装简单：检测装置可安装于高压开关柜柜体外或柜体内，不改变设备原有结构及运行方式，实现一次回路与二次回路隔离，同时检测过程中无须对设备停电；

3）维护方便：采用模块化组件的接口方式，确保在对其单个部件维护或更换时不影响到其它部件的正常运行；

4）现场使用时，操作人员只需将检测装置放置于开关柜柜内或柜体外，便可实现对检测气体浓度的标定以及放电趋势的识别；

5）可实现在线监测功能，适用于在电源受限制的偏远地区进行长期监测。

Claims (3)

1.一种高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，它充分利用了高压开关柜，其特征在于包括:

设置在高压开关柜内/外的采气口（1）；

分别通过直接送入通道和臭氧分解通道与采气口（1）连通的采气电磁阀（3），其中在所述臭氧分解通道中设有用于测定装置的电子零点，持续工作时间5-10分钟的臭氧分解过滤元件（2）；

通过管道与所述采气电磁阀（3）输出端连接，收集和存储采样气体并设有石英透光窗的气体吸收池（6）；

在采气电磁阀（3）到气体吸收池（6）的管道上设置，用于测量所采集气体的压力和温度的压力传感器（4）和温度传感器(5)；

设在所述气体吸收池(6)一侧石英透光窗，透过石英透光窗发射主要波长为254mm的紫外探测光的低压汞灯；

设在所述气体吸收池另一侧石英透光窗，透过石英透光窗接收所述低压汞灯发出的紫外探测光的光电二极管。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，其特征在于：

所述的光电二极管设有内置的集中在254nm波长的干扰滤波器，该波长是所述低压汞灯发射的光的主要波长。

3.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧含量智能检测装置，其特征在于：

所述的采气电磁阀能自动转换将通过采气口进入的空气由直接送入通道输送到气体吸收池，或将通过臭氧分解通道将空气送入气体吸收池，二者交替进行。

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