[發明專利]絕緣結構局部放電信號檢測裝置

有效

• 申請號: 201110414302.X
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102540023B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 馮東升;王濤;何瑤瑤;戎偉康;王捷
• 申請（專利權）人: 上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司;上海電科電機科技有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種電氣絕緣結構局部放電信號檢測裝置，尤其是針對在高壓高頻脈沖下產生的放電現象。

背景技術

PWM?變頻器已廣泛應用于電機驅動系統中，隨著變頻調速電機的不斷推廣，出現了大量的變頻電機絕緣過早失效的現象。國內外研究結果表明，絕緣結構在變頻器的高頻方波脈沖下發生局部放電是導致絕緣過早失效的主要原因。因此有效地提取高頻連續脈沖條件下的局部放電信號，將有助于分析絕緣結構的破壞機理、評定絕緣結構的老化壽命，為進一步研制變頻電機絕緣的測試系統提供技術基礎。

國內外已對高頻脈沖條件下局部放電對電氣絕緣結構的損害進行了初步的研究，主要圍繞局部放電測量、局部放電與絕緣老化壽命的關系等展開。為了提取高頻連續脈沖電壓作用下電氣絕緣的局部放電信號，目前存在一種ICS（Impulse?Current?Sensor）傳感器，它通過與被測電流導體間的互感，來實現與高壓回路的隔離測量。

由脈沖電流傳感器構成的局部放電測試系統如圖1所示，其中脈沖電源能產生單脈沖及連續性高頻脈沖，脈沖頻率可達到20kHz；試樣是按照標準工藝加工制作的絕緣結構；整個測試部分由ICS?傳感器、示波器和計算機聯合構成，完成對信號的采集、觀察、保存、處理、分析等工作。

試驗用高頻電源采用IGBT大功率開關器件逆變電路實現雙極性脈沖方波，逆變電路的輸出電壓峰峰值為6000V左右，而要檢測的局部放電電壓僅有mV級，這個有用的被測信號會部分淹沒在尖峰電壓下無法識別，不利于后續的放電信號處理、分析等重要研究工作的進行。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單易行的試驗電路，用于絕緣結構局部放電信號的捕捉，可以將高壓脈沖信號與放電弱信號有效的分離，便于檢測到的信號用于絕緣結構局部放電機理的深入研究。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種絕緣結構局部放電信號檢測裝置，其特征在于：包括升壓變壓器，全橋整流電路連接在升壓變壓器的副邊，在全橋整流電路的輸出端上分別跨接有H橋逆變電路及IGBT控制電路，通過H橋逆變電路的輸出側得到的試驗電壓加在試樣的兩端，信號采集及處理板的兩個輸入端分別連接H橋逆變電路的輸出端及IGBT控制電路的輸出端，信號采集及處理板的輸出端連接于計算機。

對于高壓高頻脈沖供電的電氣絕緣結構局部放電現象，通過技術分析可知，局部放電出現在開關過程起始位置并有一定延遲，而淹沒局部放電信號的尖峰電壓僅出現在直流高電壓上升/下降沿延后瞬間，最大不過幾微秒，所以只要采集IGBT開關幾微秒以后的有用信號，就能躲過尖峰電壓的干擾，濾掉無效的信號，而IGBT工作頻率是固定的，開通、關斷時刻是由驅動電路控制，所以檢測局部放電的時機是能夠準度掌握的。另外對于疊加在幾kV直流高壓上的微弱信號測量，準備采用高壓浮動接地的方法，通過同頻同步切換正負浮動接地，相對基準取正、負直流母線電位，這樣雖然外加電源電壓很高，但是不會影響被測的mV級信號檢測，微弱的局部放電可以通過高精度運放檢出，經過轉換電路最后供計算機分析處理。

本發明所提供的電路結構簡單，但可以做到對弱信號的有效捕捉和分離，使其不會淹沒在尖峰電壓下，為絕緣結構局部放電的研究提供了可靠的數據支持。

附圖說明

圖1為由脈沖電流傳感器構成的局部放電測試系統的電路框圖；

圖2為本發明提供的一種絕緣結構局部放電信號檢測裝置的電路框圖；

圖3為本發明提供的一種絕緣結構局部放電信號檢測裝置的一種具體電路圖；

圖4A為圖3中IGBT模塊產生正向脈沖時試樣的輸出信號；

圖4B為圖3中IGBT模塊產生正向脈沖時純凈的高頻脈沖信號；

圖4C為圖3中IGBT模塊產生正向脈沖時運算放大器的輸出信號；

圖5A為圖3中IGBT模塊產生負向脈沖時試樣的輸出信號；

圖5B為圖3中IGBT模塊產生負向脈沖時純凈的高頻脈沖信號；

圖5C為圖3中IGBT模塊產生負向脈沖時運算放大器的輸出信號；

圖6為雙極性高壓高頻脈沖信號產生局部放電現象全周期信號。

具體實施方式

為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。