RU2019850C1 - Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019850C1 RU2019850C1 SU4945648A RU2019850C1 RU 2019850 C1 RU2019850 C1 RU 2019850C1 SU 4945648 A SU4945648 A SU 4945648A RU 2019850 C1 RU2019850 C1 RU 2019850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- test
- partial discharges
- voltage
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля изоляции высоковольтного оборудования по характеристикам частичных разрядов (ЧР). Импульсы ЧР, возникающие при воздействии испытательным напряжением на объект контроля (ОК), дифференцируют с последующей высокочастотной фильтрацией, полученный сигнал усиливают и интегрируют, амплитудный спектр импульсов ЧР определяют из интегрального распределения амплитуд импульсов, полученных в результате интегрирования. Устройство для осуществления способа включает испытательный трансформатор для подачи испытательного напряжения на ОК 2, высоковольтный конденсатор 3, одной из обкладок которого является токоведущая жила ОК, фильтр 4 высоких частот, измерительный кабель 5 и регистрирующий прибор 6, содержащий широкополосный интегрирующий усилитель 7, компаратор 8, счетчик 9 импульсов и индикатор 10. Использование изобретения позволяет повысить чувствительность и помехозащищенность контроля. 2 с.п. ф-лы, 13 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля изоляции высоковольтного оборудования по характеристикам частичных разрядов (ЧР) как при испытаниях в лабораторных условиях и на месте монтажа оборудования при подаче испытательного напряжения от постороннего источника, так и в эксплуатации под рабочим напряжением в условиях сильных электромагнитных помех.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля, заключающийся в том, что на объект контроля (ОК) воздействуют испытательным напряжением промышленной частоты и регистрируют амплитудные спектры импульсов ЧР.
Устройство для осуществления способа содержит испытательный трансформатор, конденсатор, измерительный элемент (резистор), высокочастотный фильтр, усилитель и регистрирующий прибор.
Недостатками известного способа являются низкие чувствительность и помехозащищенность.
Цель изобретения - повышение чувствительности контроля характеристик ЧР и помехозащищенности от внешних гармонических и импульсных помех.
Сущность способа заключается в том, что импульсы ЧР, возникающие в ОК при воздействии испытательным напряжением, подвергают дифференцированию с последующей высокочастотной фильтрацией, полученный сигнал усиливают и интегрируют, амплитудный спектр импульсов ЧР определяют из интегрального распределения амплитуд импульсов, полученных в результате интегрирования.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема замещения для расчета кажущегося заряда ЧР в изоляции ОК с сосредоточенными емкостями; на фиг.3 и 4 - кривые изменения во времени заряда и тока единичного ЧР соответственно; на фиг.5 - эквивалентная схема замещения для расчета кажущегося заряда ЧР в изоляции ОК в виде длинной линии; на фиг. 6 - 8 - сигналы ЧР на входе длинной линии, на ее выходе и после прохождения дифференцирующей цепочки Сс . Rик соответственно; на фиг.9-13 - сигналы в различных точках тракта передачи сигнала в устройстве для контроля характеристик ЧР.
Устройство содержит испытательный трансформатор 1, соединенный с ОК 2, высоковольтный конденсатор 3, фильтр 4 высоких частот, измерительный кабель 5 и регистрирующий прибор 6, содержащий последовательно соединенные широкополосный интегрирующий усилитель 7, компаратор 8, счетчик 9 импульсов и индикатор 10.
Устройство работает следующим образом.
При подаче испытательного напряжения от трансформатора 1 в месте дефекта (например газового включения в диэлектрике) возникают ЧР. Возникновение ЧР равносильно включению некоторого источника импульсного напряжения U1(t), относительно которого ОК 2 в зависимости от его конструкции может быть представлен нагрузкой в виде сосредоточенной емкости или в виде линии с распределенными параметрами (длинной линии). Поскольку длительность фронта импульса тока ЧР находится в пределах 1-10 нс, то для импульса с фронтом, например, τф = 5 нс, волновые свойства ОК будут проявляться уже на расстоянии
l = с . τф = 3 .108 . 5. 10-9 = 1,5 м, где с - скорость распространения электромагнитных волн. Отсюда следует, что при испытании отдельных изоляторов, относительно коротких высоковольтных вводов и т.п. ОК относительно источника ЧР может быть представлен в виде сосредоточенной емкости. При этом для расчета кажущегося заряда ЧР используется схема замещения. В этом случае источник ЧР U1(t) через емкость Сд наводит на ОК некоторый заряд, который вызывает бросок напряжения U2(t), причем U2(t) пропорционально U1(t)
U2(t)=U1(t)
Са > > Св; Са > > Сд; а емкость ОК равна
Cок=Cа+
При испытании таких объектов, как токопроводы, статорные обмотки электрических машин и т.п., нагрузкой для источника ЧР будет длинная линия. Этот случай показан на фиг.1, что соответствует большинству ОК, с которыми приходится иметь дело на практике. При испытании такого ОК длинная линия может быть представлена на схеме замещения некоторым сопротивлением R = Rок/2, где Rок - волновое сопротивление линии. В этом случае источник напряжения U1(t) через малую емкость Сд подключается к сопротивлению R. Коэффициент передачи K(j ω) такой системы равен
К(j ω) = U2/U1 = j ωT/(1+ j ωT). где Т = R . Cд, ω - частота. Известно, что при условии ωТ<< 1 эта схема является дифференцирующей, при этом импульсная функция напряжения от тока ЧР, содержащая некоторый спектр частот, дифференцируется, если наивысшая частота в ее спектре значительно меньше 25 ГГц (при 20 Ом и Сд = 2 пФ. что обычно имеет место в реальных условиях, Т = 0,04 нс). Следовательно, что при регистрации ЧР в длинных линиях (при условии, что схема регистрации не искажает форму импульсов) напряжение на выходе равно
U2(t)=T .
l = с . τф = 3 .108 . 5. 10-9 = 1,5 м, где с - скорость распространения электромагнитных волн. Отсюда следует, что при испытании отдельных изоляторов, относительно коротких высоковольтных вводов и т.п. ОК относительно источника ЧР может быть представлен в виде сосредоточенной емкости. При этом для расчета кажущегося заряда ЧР используется схема замещения. В этом случае источник ЧР U1(t) через емкость Сд наводит на ОК некоторый заряд, который вызывает бросок напряжения U2(t), причем U2(t) пропорционально U1(t)
U2(t)=U1(t)
Са > > Св; Са > > Сд; а емкость ОК равна
Cок=Cа+
При испытании таких объектов, как токопроводы, статорные обмотки электрических машин и т.п., нагрузкой для источника ЧР будет длинная линия. Этот случай показан на фиг.1, что соответствует большинству ОК, с которыми приходится иметь дело на практике. При испытании такого ОК длинная линия может быть представлена на схеме замещения некоторым сопротивлением R = Rок/2, где Rок - волновое сопротивление линии. В этом случае источник напряжения U1(t) через малую емкость Сд подключается к сопротивлению R. Коэффициент передачи K(j ω) такой системы равен
К(j ω) = U2/U1 = j ωT/(1+ j ωT). где Т = R . Cд, ω - частота. Известно, что при условии ωТ<< 1 эта схема является дифференцирующей, при этом импульсная функция напряжения от тока ЧР, содержащая некоторый спектр частот, дифференцируется, если наивысшая частота в ее спектре значительно меньше 25 ГГц (при 20 Ом и Сд = 2 пФ. что обычно имеет место в реальных условиях, Т = 0,04 нс). Следовательно, что при регистрации ЧР в длинных линиях (при условии, что схема регистрации не искажает форму импульсов) напряжение на выходе равно
U2(t)=T .
При регистрации сигнала ЧР с помощью двухполюсного подключения к корпусу ОК или к другим заземленным элементам снимаемый щупами сигнал U2(t) также оказывается продифференцированным относительно U1(t).
Таким образом, интегрируя U2(t), получаем первообразную, соответствующую изменению напряжения на емкости включения, т.е.
U1(t)= U2(t)dt Максимальный перепад напряжения на емкости включения равен
ΔU1 = [U1(t)]макс, а кажущийся заряд ЧР равен
q= ΔUв·Cд= ΔU2·Cок=q , где ΔU2 - изменение напряжения на линии после завершения обмена зарядами и переходного процесса;
qчр - истинный заряд во включении.
ΔU1 = [U1(t)]макс, а кажущийся заряд ЧР равен
q= ΔUв·Cд= ΔU2·Cок=q , где ΔU2 - изменение напряжения на линии после завершения обмена зарядами и переходного процесса;
qчр - истинный заряд во включении.
Однако величины Св, Сд и ΔU2 при регистрации импульсов ЧР в линии неизвестны, поэтому возможным способом определения кажущегося заряда является его вычисление через ток ЧР. Для этого можно допустить, что ток в линии при приложении напряжения U1(t) определяется соотношением
I(t) = U1(t)/Rок, тогда кажущийся заряд равен
q=I(t)dt= U1(t)dt Таким образом, при регистрации волны U2(t) на конце линии для определения q необходимо двойное интегрирование.
I(t) = U1(t)/Rок, тогда кажущийся заряд равен
q=I(t)dt= U1(t)dt Таким образом, при регистрации волны U2(t) на конце линии для определения q необходимо двойное интегрирование.
Сигнал ЧР выводится из ОК с помощью цепочки, состоящей из конденсатора 3, фильтра 4 высоких частот и измерительного кабеля 5, и затем подается на вход регистрирующего прибора 6 (фиг.1). Отсутствие отражений при передаче импульсов от ОК в измерительный кабель 5 обеспечивается согласованием их волновых сопротивлений, т.е. Rок = Rик. Условия передачи импульса через цепь вывода сигнала ЧР зависят от величины емкости Сс конденсатора 3. В первом случае, если Rик . Сс >> Ти, где Ти - длительность импульса, сигнал передается без изменений. В другом случае, когда Rик . Сс < < Ти, сигнал в кабеле 5 оказывается продифференцированным относительно сигнала, распространяющегося по ОК (фиг.8).
Оба указанных случая являются важными для практики. Действительно для импульса длительностью Ти = 10 нс и Rик = 50, Ом величина Сс = 200.10-12 Ф. Это означает, что в случаях, когда необходима информация о структуре импульса ЧР, величина Сс должна превышать 200 пФ, причем абсолютная величина Сс не играет роли. Если же требуется информация только об амплитуде импульса ЧР, то Сс может составлять несколько пикофарад, что может быть достигнуто использованием паразитных емкостей конструктивных элементов ОК без применения дорогостоящих и громоздких соединительных конденсаторов.
При испытаниях объектов с сосредоточенной емкостью сигнал ЧР выводится с помощью высоковольтного конденсатора емкостью 200 пФ, а на выходе кабеля 5 включается измерительное сопротивление Rик. Затем сигнал интегрируется, в результате чего получается импульс с амплитудой, пропорциональной кажущемуся заряду q.
Если ОК является линией, а сигнал ЧР выводится с помощью конденсатора малой емкости (Сс = 2-3 пФ), то в кабель 5 поступает сигнал, соответствующий третьей производной от кажущегося заряда ЧР, т.е. d3q/dt3 (фиг.8).
Фильтром 4 может служить измерительный четырехполюсник в виде отрезка двухпроводной длинной линии. Изменяя длину линии и ее волновое сопротивление, можно выбирать значения нижней ω1 и верхней ω2 частот полосы пропускания. Чтобы отфильтровать сигнал промышленной частоты и низкие частоты, соответствующие основным гармоническим помехам, и пропустить высокочастотный сигнал ЧР, полоса частот должна быть в пределах от ω1 = 3-5 МГц до ω2 = 30-50 МГц. В реальных условиях сигнал ЧР вместе с помехами имеет вид, показанный на фиг. 9. После фильтрации остается высокочастотная составляющая (фиг.10), которая подается на вход регистрирующего прибора 6. В широкополосном интегрирующем усилителе 7 сигнал усиливается и интегрируется до первообразной, в результате получается импульс, амплитуда котоpого пропорциональна кажущемуся заряду q (фиг.11). Импульсы с разными амплитудами подаются на компаратор 8, на выходе которого формируется последовательность импульсов, амплитуды которых превышают пороговое напряжение Uп, пропорциональное некоторому кажущемуся заряду q. С помощью счетчика 9 и индикатора 10 получают число импульсов N с амплитудой больше q за определенный промежуток времени (например за период испытательного напряжения). Изменяя пороговое напряжение Uп, получают интегральное распределение амплитуд импульсов ЧР N(q), из которого определяют амплитудный спектр импульсов ЧР n(q), по параметрам которого можно сделать заключение о качестве изоляции. При периодической регистрации амплитудного спектра можно судить о тенденциях изменения качества изоляции во времени.
Claims (2)
1. Способ контроля характеристик частичных разрядов, включающий воздействие на объект контроля испытательным напряжением промышленной частоты и регистрацию амплитудных спектров импульсов частичных разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и помехозащищенности контроля, осуществляют дифференцирование импульсов частичных разрядов с последующей высокочастотной фильтрацией, полученный сигнал подвергают усилению и интегрированию, а амплитудные спектры импульсов частичных разрядов определяют из интегрального распределения амплитуд импульсов, полученных в результате интегрирования.
2. Устройство для контроля характеристик частичных разрядов, содержащее испытательный трансформатор, высоковольтный конденсатор, последовательно соединенные фильтр высоких частот, измерительный кабель и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что одной из обкладок конденсатора является токоведущая жила объекта испытаний, параллельно которой расположена проводящая пластина, являющаяся второй обкладкой конденсатора и соединенная с входом фильтра высоких частот, выполненного в виде отрезка двупроводной линии с распределенными параметрами, при этом емкость CC высоковольтного конденсатора и волновое сопротивление Rи.к измерительного кабеля, выполненного коаксиальным, удовлетворяют соотношению
CC · Rи.к < Tи,
где Tи - длительность импульса частичного разряда,
а регистрирующий прибор включает в себя последовательно соединенные широкополосный интегрирующий усилитель, компаратор, счетчик импульсов и индикатор.
CC · Rи.к < Tи,
где Tи - длительность импульса частичного разряда,
а регистрирующий прибор включает в себя последовательно соединенные широкополосный интегрирующий усилитель, компаратор, счетчик импульсов и индикатор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4945648 RU2019850C1 (ru) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4945648 RU2019850C1 (ru) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019850C1 true RU2019850C1 (ru) | 1994-09-15 |
Family
ID=21579368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4945648 RU2019850C1 (ru) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2019850C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103308829A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-18 | 国家电网公司 | 一种gis单次局放信号提取与触发时刻调整方法 |
RU2639578C1 (ru) * | 2017-04-20 | 2017-12-21 | Илья Николаевич Джус | Способ измерения частичных разрядов |
RU178684U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Устройство измерения частичных разрядов с учетом влияния источника питания |
RU2724991C1 (ru) * | 2019-09-03 | 2020-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов |
-
1991
- 1991-04-29 RU SU4945648 patent/RU2019850C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1337837, кл. G 01R 31/12, 1985. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103308829A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-18 | 国家电网公司 | 一种gis单次局放信号提取与触发时刻调整方法 |
CN103308829B (zh) * | 2013-05-23 | 2015-08-05 | 国家电网公司 | 一种gis单次局放信号提取与触发时刻调整方法 |
RU2639578C1 (ru) * | 2017-04-20 | 2017-12-21 | Илья Николаевич Джус | Способ измерения частичных разрядов |
RU178684U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Устройство измерения частичных разрядов с учетом влияния источника питания |
RU2724991C1 (ru) * | 2019-09-03 | 2020-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
James et al. | Application of digital filtering techniques to the determination of partial discharge location in transformers | |
JPH05149972A (ja) | 試験用プローブ | |
RU2195680C2 (ru) | Способ и устройство для электрического контроля электродной линии биполярной высоковольтной установки электропередачи постоянного тока | |
Rodrigo et al. | High performance broadband capacitive coupler for partial discharge cable tests | |
KR20150082335A (ko) | 부분 방전 분석 시스템용 고성능 센서 | |
RU2019850C1 (ru) | Способ контроля характеристик частичных разрядов и устройство для его осуществления | |
CN110988490A (zh) | 一种电源滤波器差损时域测量***及方法 | |
CN111487452A (zh) | 一种超快电流探测装置及脉冲测试*** | |
Wang et al. | Partial discharge location in power transformers using the spectra of the terminal current signals | |
DE4012445C2 (de) | Verfahren zur Teilentladungsmessung und/oder -fehlerortung in Hochspannungsisolierungen unter Vor-Ort-Bedingungen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
Kawaguchi et al. | Partial-discharge measurement on high-voltage power transformers | |
US3739272A (en) | Filter circuit for corona detection | |
JP2774645B2 (ja) | 部分放電検出器 | |
JP3196627B2 (ja) | 部分放電検出法 | |
US3440528A (en) | Method and apparatus for locating voids in an insulated electrical cable | |
JP2742637B2 (ja) | Cvケーブルの絶縁診断方法 | |
JP3126391B2 (ja) | 部分放電検出器 | |
Creed et al. | Transient impedance of high-voltage impulse generating systems | |
Schober et al. | PD Measurement on Long Lengths of Extruded HV Cables–Feasibility of IEC 60885-3 with Modern Digital PD Measuring Instruments | |
RU186984U1 (ru) | Устройство измерения частичных разрядов с учетом влияния источника питания, включенное в ветви заземления объекта испытаний | |
SU1190309A1 (ru) | Устройство дл измерени частичных разр дов | |
CN212514855U (zh) | 一种局部放电特高频监测*** | |
Moorthy et al. | Practical on-line partial discharge measuring system for high voltage apparatus | |
Barth et al. | Improving CDM measurements with frequency domain specifications | |
JPH0527007Y2 (ru) |