[發明專利]罐式斷路器局部放電檢測方法

無效

• 申請號: 200810051367.0
• 申請日: 2008-10-31
• 公開（公告）號: CN101387683A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 張世平;朱政;彭曉潔;尹玉芳;林樂亭;趙殿全;韓冬;郭啟貴;李立明;劉春
• 申請（專利權）人: 東北電網有限公司長春超高壓局
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/327
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
• 代理人: 趙 正

技術領域：

本發明涉及電力傳輸設備檢測方法，進一步講涉及罐式斷路器局部放電的檢測方法。

背景技術：

對局部放電進行運行監測的主要困難在于消除各種干擾的影響，如何從強大的電磁干擾中提取微弱的放電脈沖信號。國內外已經提出了許多方法。

1、外復電極法

SF6斷路器為金屬外殼，接地點多，不宜從接地線上提取局部放電脈沖電信號。外復電極是提取局部放電脈沖信號的方法之一。在SF6斷路器外殼上敷上絕緣膜與金屬箔電極，外殼與金屬箔電極形成小電容，局部放電引起的脈沖信號通過該小電容耦合到檢測阻抗上，即可進行監測。

由于外復電極法提取局部放電脈沖信號的效果比不上內置電極法的效果，為此可采取內置電極以提取局部放電的脈沖信號。例如在盆式絕緣子內靠近接地端預先埋設電極以提取信號。也可將斷路器法蘭稍加改造，在法蘭內部加裝金屬電極，與外殼形成電容，提取信號。內置電極法的監測效果好，但需對斷路器本體進行改造，這往往是不易實現的。

2、超高頻檢測法

SF6設備采用高壓力SF6氣體絕緣，耐電強度高，放電引起的脈沖電信號的上升沿極陡，約在0.35-3ns之間，頻譜中高頻分量可達吉赫數量級，因此可選擇超高頻段(數百兆赫至數吉赫)進行局部放電的檢測。超高頻檢測法具有以下顯著優點：1)由于各種電磁干擾的輻射頻率低，選擇適當的超高頻段可以顯著提高信噪比；2)斷路器以外的超高頻電磁干擾信號很微弱，傳播時衰減很快，故對斷路器現場測試的干擾影響較小，而斷路器的金屬同軸結構構成良好的波導，其內部放電產生的超高頻信號則可有效傳播，這也有利于提高信噪比。超高頻檢測時一般是采用內部電極或外部電極作為耦合器來提取放電信號。由于內部電極設置上有困難，因此多采用體外檢測方式。斷路器多處裝有盆式絕緣子，于是外殼存在絕緣縫隙，當電磁波沿斷路器的金屬筒傳播時，部分電磁波可以從這里輻射出來。采用無線式傳感器，放置在斷路器盆式絕緣子外緣，就能從外部測得內部放電的信號。為消除空間干擾的影響，但傳感器需采取適當的屏蔽措施，目前此技術還不成熟。

3、機械振動法

局部放電會產生聲波。因此，在斷路器殼體外表面裝設振動傳感器，可以監測內部的放電。由于氣體和鋼板聲阻匹配不好，界面衰減較大，因此從斷路器外殼上測得的聲波，往往是沿固體材料以最短的距離傳到殼體后，以橫波的形式傳播到傳感器的。局部放電產生的聲波頻譜分布很廣，但斷路器中高頻分量在傳播過程中嚴重衰減，所以機械振動法檢測到的主要是聲波中的低頻分量。

總之，當前雖有一些斷路器局部放電監測診斷儀已投入運行，卻遠未推廣，一是價格昂貴，二是故障診斷技術本身尚需完善提高，從而使此項研究開發工作仍在繼續開展并形成熱點。

發明內容：

本發明要解決的技術問題是提供一種超高頻罐式斷路器局部放電的檢測方法。

在斷路器局部放電運行監測系統中，信號檢出以超高頻檢測法的信噪比最高，優點最突出，因此是一種很有發展前途的檢測技術。UHF法正也是基于電磁波在斷路器中的傳播特點而發展起來的，盡管在別的電氣設備(如電機、電纜)中也有應用，但比較起來，此法特別適用，斷路器中局部放電信號的監測，尤其是現場監測。對斷路器中上述各類缺陷的診斷均已有研究。它的最大優點是可有效地抑制背景噪聲，如空氣電暈等產生的電磁干擾頻率一般均較低，可用寬頻法UHF對其進行有效抑制；而對超高頻通信、廣播電視信號，由于其有固定的中心頻率，因而可用窄頻法UHF將其與局部放電信號加以區別。所以罐式斷路器局部放電檢測儀采用了UHF前沿技術，對斷路器系統的安全穩定和經濟運行具有重要意義。

放電電磁波的傳輸特性，研究和試驗表明，GIS中由局部放電輻射出的特高頻電磁波，其在同軸波導中傳播時，不僅存在橫向電磁波(TEM)，而且還有橫電波(TE)和橫磁波(TM)。TEM波為非色散波，它能以任何頻率在GIS中傳播，而TE、TM波則不同，各自具有截止頻率f_c，其取決于GIS的同軸尺寸，只有當電磁波頻率f>f_c時，電磁波才能傳播。

將母線腔，近似為同軸波導系統，內導體外半徑為a，外導體的內半徑為b。兩導體之間充有SF6氣體，其介電常數為ε，導磁率為μ，其中外導體模擬GIS外殼，電位為零。對圖1所示的同軸波導，場域(a≤r≤b)內任一點其場量E和H滿足下列麥克斯韋方程