[發明專利]可變結構的氣體絕緣組合電器局部放電實驗裝置及其方法

無效

• 申請號: 200910103413.1
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN101509952A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 唐炬;謝顏斌;張曉星;姚陳果;杜林;陳偉根;孫才新;王有元;李劍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 重慶大學專利中心
• 代理人: 胡正順

技術領域

本發明屬于電氣設備絕緣在線監測技術領域，具體涉及氣體絕緣組合電器絕緣在線監測的實驗裝置及實驗方法。

背景技術

氣體絕緣組合電器(GIS)具有絕緣強度高、運行穩定、占地面積少和維護工作量小等優點，在大中城市電網建設和改造中得到愈來愈廣泛的應用。但是從近十年的運行實踐看，國內外的GIS在運行中出現許多故障中，以絕緣故障為主。而絕緣故障主要由GIS內部存在的長期各種缺陷所產生的局部放電(PD)導致SF₆氣體絕緣性能下降而引起的。由于GIS中產生的PD信號等值頻率高(脈沖陡度可達1～2ns，等效頻率可高達1GHz以上)、信號微弱(主要通過傳感器檢測GIS連接法蘭處的泄漏電磁波來實現超高頻檢測)、周圍存在的電磁干擾大(實驗室和現場存在著大量的窄帶干擾、白噪聲干擾和各種隨機干擾，微弱的GIS?PD脈沖信號有時幾乎完全被干擾信號所淹沒)等特點，再加上PD放電的模式多種多樣，檢測和識別PD信號，保證GIS的安全可靠運行是亟待解決的難題。

對于GIS的PD的實驗裝置，首先要能模擬GIS的真實運行情況，以便準確檢測和識別PD信號。目前國內外僅有少數研究單位開展了這方面研究。如英國、德國等，國內的如清華大學、西安交通大學、重慶大學等單位，但目前尚處于研究和應用的初步階段。如專利號為“ZL200510057032.6”的“氣體絕緣組合電器局部放電模擬實驗裝置及實驗方法”公開的實驗裝置，由感應調壓器、無暈實驗變壓器、無局放保護電阻、標準電容分壓器、GIS模擬元件、內外超高頻天線傳感器、微帶線濾波放大器、超高頻智能多路開關、數字存儲示波器、微型計算機組成。該裝置的GIS模擬元件，只是簡單的“一”形結構，在其上只裝設了一個內置圓環超高頻傳感器，并可人為設置了絕緣子表面污穢缺陷、外電極毛刺缺陷、內電極毛刺缺陷和自由金屬微粒缺陷等。“一”形結構的GIS模擬元件，通過一個內置超高頻傳感器與濾波放大單元連接，再與超高頻智能多路開關連接。“一”形結構的GIS模擬元件直接與標準電容分壓器連接而獲得高電壓實驗電源。該裝置及實驗方法主要有以下缺點。

(1)不能模擬真實GIS中PD的檢測和識別。

真實的GIS設備是由“一”形直線段部分和“T”形連接及“L”形連接部分組合而成。該實驗裝置的GIS模擬元件，只是簡單的“一”形結構，僅能反映GIS中的直線段部分。在“T”形和“L”形結構中，PD信號的傳播特性將發生根本性轉變，除了電磁波的折射反射現象外，還伴隨有電磁波傳播模式轉變等復雜電磁過程，其衰減的方式也將隨電磁波模式轉變而發生變化。因此現有裝置不能模擬真實GIS中PD的檢測和識別。

(2)不能進行超高頻PD信號的傳播特性的實驗。

現有的實驗方法為內加人工缺陷，使其在高電壓下放電，通過檢測系統采集信號再研究信號特性，但這種方法有其本質的局限。試驗中，檢測系統采集到的PD波形經過了一定距離傳播并被傳感器所衰減，由于不知道放電源的真實PD波形，所以無法確定信號在傳播與采集過程的衰減和畸變情況，因此不能實現超高頻PD信號的傳播特性的實驗。

(3)不能進行多個超高頻PD信號相互影響的實驗。

對于現有的實驗方法，當出現多個放電源同時放電時，由于不知道每個放電源放電的精確時間及放電波形，因此也無法確定不同信號在同一空間中的疊加、衰減、放大及傳播過程中的相互作用等問題。故不能實現多個超高頻PD信號相互影響的實驗。

(4)不能實現超高頻PD放電量的標定研究。

超高頻PD放電量標定是困擾超高頻在線監測技術發展的難題。其放電量的大小不僅與信號幅值有關，還與波形相關。與“一”形結構相比，在“T”形和“L”形結構中，超高頻PD信號不論幅值還是波形都將發生本質改變。因此，要標定超高頻PD的放電量，必須深入了解其傳播特性，根據采集到的超高頻信號傳播的距離和經過的結構，對其進行算法還原，得到放電源處信號的幅值和波形，然后才能標定其放電量。因此，現有的實驗裝置及實驗方法均不能實現超高頻PD放電量的標定研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有GIS的PD實驗裝置及實驗方法的不足，提供的一種可變結構的氣體絕緣組合電器局部放電實驗裝置及其方法。本裝置能模擬“T”形、“L”形和“一”形三種GIS中的結構；本方法能用于解決PD信號傳播特性、多信號相互影響及超高頻信號放電量標定等問題的實驗研究，具有實驗靈活、真實、準確等特點。