[發(fā)明專利]三維弱磁傳感器及開關(guān)柜局部放電弱磁檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111722159B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于潤橋;馬宗超;夏桂鎖;程強(qiáng)強(qiáng);程東方;胡博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海達(dá)銘科技有限公司
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R33/09;G01R29/08;G01R31/00
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發(fā)明涉及一種三維弱磁傳感器，其為三分量垂直結(jié)構(gòu)，所述三維弱磁傳感器設(shè)置有三個(gè)測磁傳感器，用于測量空間中任意方向上放電產(chǎn)生的磁場；本發(fā)明還提供一種開關(guān)柜局部放電弱磁檢測方法，包括：在開關(guān)柜前設(shè)置一個(gè)三維弱磁傳感器；測量所述三維弱磁傳感器與開關(guān)柜之間的距離；根據(jù)所述三維弱磁傳感器測得的x軸、y軸和z軸三個(gè)方向的磁場分量之間的差值來檢測局部放電的放電方向；通過所述三維弱磁傳感器檢測到磁場大小來計(jì)算放電量的大小，并根據(jù)放電量的大小來判斷放電類型；本發(fā)明還提供另一種包含兩個(gè)三維弱磁傳感器的局部放電弱磁檢測方法，檢測精度更高。本發(fā)明檢測精度高，檢測過程無需人工參與。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及三維弱磁傳感器及開關(guān)柜局部放電弱磁檢測方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)在不斷的發(fā)展和更新?lián)Q代，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，開關(guān)柜及線纜都會(huì)存在“局部放電”現(xiàn)象。

所謂“局部放電”是指在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電而并沒有形成貫穿性放電通道的一種放電。產(chǎn)生局部放電的主要原因是電介質(zhì)不均勻時(shí)，絕緣體各區(qū)域承受的電場強(qiáng)度不均勻，在某些區(qū)域電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿場強(qiáng)而發(fā)生放電，而其它區(qū)域仍然保持絕緣的特性。大型電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用的材料多種多樣，整個(gè)絕緣系統(tǒng)電場分布很不均勻。由于設(shè)計(jì)或制造工藝上不盡完善使絕緣系統(tǒng)中含有氣隙，或是在長期運(yùn)行過程中絕緣受潮，水分在電場作用下發(fā)生分解產(chǎn)生氣體而形成氣泡。因?yàn)榭諝獾慕殡姵?shù)比絕緣材料的介電常數(shù)小，即使絕緣材料在不太高的電場作用下，氣隙氣泡部位的場強(qiáng)也會(huì)很高，當(dāng)場強(qiáng)達(dá)到一定值后就會(huì)發(fā)生局部放電。另外絕緣內(nèi)部存在缺陷或混入各種雜質(zhì)，或者在絕緣結(jié)構(gòu)中存在某些電氣連接不良，都會(huì)使局部電場集中，在電場集中的地方就有可能發(fā)生固體絕緣表面放電和懸浮電位放電。局部放電會(huì)形成瞬時(shí)電流。根據(jù)電生磁的原理，局部放電形成電廠的同時(shí)，在放電部位就會(huì)形成瞬時(shí)磁場。

局部放電原理：

在開關(guān)柜內(nèi)部，不同區(qū)域的電場強(qiáng)度是不同的，因?yàn)槟承┰颍植繀^(qū)域場強(qiáng)較大，造成絕緣局部短路發(fā)生放電但是沒有形成持續(xù)的放電通道，絕緣沒有被擊穿，這種現(xiàn)象被稱為局部放電。一般來說，局部放電對絕緣介質(zhì)的電氣性能影響較小，但是當(dāng)局部放電強(qiáng)度較大且長時(shí)間得不到維修時(shí)，尤其是在高壓開關(guān)柜中，對絕緣損害較大。局部放電的發(fā)生位置受到開關(guān)柜內(nèi)電場分布和絕緣性能的影響，通常發(fā)生在電場強(qiáng)度大，絕緣性能低的位置。

局部放電的原因主要有三類：

(1)絕緣內(nèi)部或表面存在氣隙或者氣泡。在交變電場中，電場強(qiáng)度反比于介電常數(shù)，因?yàn)闅怏w的介電常數(shù)比液體和固體的介電常數(shù)小，所以氣隙或者氣泡的電場強(qiáng)度大于周圍的液體和固體，而一般情況下氣體的擊穿場強(qiáng)又小于液體和固體，因此在氣隙或者氣泡處容易發(fā)生局部放電。絕緣內(nèi)部存在的氣泡可能是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，或者在運(yùn)行過程中因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生的。

(2)絕緣內(nèi)部存在雜質(zhì)，導(dǎo)體存在尖端導(dǎo)致電場集中，非帶電導(dǎo)體形成懸浮電位體，與其他部分之間存在很高的電位差，從而造成局部放電。

(3)與空氣直接接觸的高壓端面和空氣的交界面上發(fā)生局部放電。

一般放電源都在開關(guān)柜內(nèi)部，而檢測傳感器一般在柜體的內(nèi)部或者外部。有可能安放在開關(guān)柜上，也有可能安裝在距離開關(guān)柜一定距離的地面上。

局部放電的檢測方法：

局部放電發(fā)生過程經(jīng)常伴有聲、光、電和熱等物理現(xiàn)象以及化學(xué)分解。依照表征這些現(xiàn)象的不同的物理量，例如：電脈沖、超聲波、電磁波、光和熱等。通過檢測這些物理量，對應(yīng)不同的檢測方法，實(shí)現(xiàn)放電現(xiàn)象的檢測和分析，進(jìn)而分析局部放電的嚴(yán)重程度和絕緣狀態(tài)。

目前，國內(nèi)外常用的局部放電檢測方法有兩類，一類是電檢測法，一類是非電檢測法。其中，電檢測方法有著較高的靈敏度，能夠?qū)崿F(xiàn)定量檢測；而非電檢測法，其靈敏度較低，不能實(shí)現(xiàn)定量檢測。實(shí)際應(yīng)用中，通常將電檢測法和非電檢測法相結(jié)合。