[发明专利]一种用于电力电子阀体的局部放电在线监测装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种用于电力电子阀体的局部放电在线监测装置。

背景技术

随着电力设备电压等级的提高和各种有机绝缘材料的广泛应用，电力电子阀体的局部放电问题越来越突出。特别是复杂结构电力电子阀体及特殊的应用场合对设备绝缘结构及运行的可靠性提出更高的要求。电力电子阀体中某些绝缘薄弱部分在强电场的不断作用下容易发生局部放电，进而造成绝缘失效、设备损坏。局部放电现象包含着丰富的特征信息，这些信息能用于检测高压设备绝缘性能，为系统或装置在线监测提供重要参考依据，减少事故发生几率。目前，局部放电在线监测系统面临的主要问题是如何在强电磁干扰环境下提取局部放电现象的特征信息。绝缘体各区域承受的电场一般是不均匀的，而电介质本身通常也是不均匀的，有的是由不同材料组成的复合绝缘体，如气体—固体复合绝缘、液体—固体复合绝缘以及固体—固体复合绝缘等。有的虽是单一的材料，但是在制造或使用过程中会残留一些气泡或其他杂质，于是在绝缘体内部或表面就会出现某些区域的电场强度高于平均电场强度，或某些区域的击穿场强低于平均击穿场强，因此在某些区域就会先发生放电，而其他区域仍然保持绝缘特性。这种在电场作用下，导体间绝缘仅部分区域被击穿的电气放电现象称为局部放电。对于被气体包围的导体附近发生的局部放电，可称之为电晕。局部放电可能发生在导体边缘，也可能发生在绝缘体的表面或内部，发生在表面的称为表面局部放电，发生在内部的称为内部局部放电。实践证明局部放电是造成电力电子设备最终发生绝缘击穿的主要原因，故对电气设备局部放电的监测尤为重要。这其中就包括绝缘体表面局部放电，也就是本装置所要检测的放电信息。

局部放电测量的方法很多，主要是根据放电过程中发生的物理化学效应，通过测量局部放电所产生的电荷交换、能量的损耗、发射的电磁波、声音和光以及生成的新物质来表征局部放电的状态。常见的检测方法有：脉冲电流法、色谱分析法、超高频局部放电检测技术、介质损耗分析法、红外热成像法、超声波法和紫外成像法等。

①脉冲电流法

脉冲电流法是目前在局部放电测量中应用最为广泛的一种方法。放电电流脉冲信息含量丰富，可通过电流脉冲的统计特征和实际的波形来判定放电的严重程度，进而运用其他分析手段了解绝缘劣化的状况及发展趋势。同时，该方法对于突变信号反应灵敏，易于定量，能准确及时地发现故障。国际电工技术委员会(IEC)专门对此方法制定了相关标准(IEC-60270)。这种方法可以对放电量进行定量测量，灵敏度高。但此种方法测量频率低、频带窄、信息量少、易受外界干扰噪声(f＜10MHz)影响，抗干扰能力差。这种方法需借助专用仪器并且无法对放电点位置进行定位。

②色谱分析法

色谱分析法适用于绝缘介质为有机油的场合，通过分析油中溶解气体的成分和浓度，以判断局部放电的状态。该方法简单、经济、有效，但检测周期长，不能反映突发性故障，不能定量分析。

③超高频(UHF)局部放电检测技术

超高频法检测频带可达300MHz-3GHz，由于检测信号频率很高，所以受外界干扰影响小，有较高的灵敏度和可靠性。超高频检测法的局限性在于系统成本高且难以实现放电量的直接核准，即放电量的准确标定。

④介质损耗分析法(DLA)

由于亚辉光放电不产生放电脉冲信号，而亚辉光放电的脉冲上升沿时间太长，普通的脉冲电流法检测装置难以检测，介损法特别适用于测量低气压中存在的辉光或亚辉光放电。但是该方法只能定性的检测局部放电是否发生，不能检测局部放电量的大小。

⑤红外热成像技术

红外热成像技术是一种波长转换技术，即把红外辐射图像转换为可视图像的技术。它是利用目标内有较大的温度梯度或背景与目标有较大热对比度的特点，使得可视目标很容易在红外图像中看到。对于复杂的绝缘结构，借助计算机辅助计算红外热像法可以得到一定的量化关系。在使用过程中人们发现以下环节制约着红外技术的效果：不同的目标有不同的光谱特性，目标和探测间的环境和距离影响探测系统的性能；大气中水汽、二氧化碳等各种气体分子导致各个大气窗口中传输的红外辐射也有相当大的衰减；对于电晕放电，如果看到红外图像时，电气设备放电已经很严重。这也是红外热成像技术的主要缺点。

⑥超声波法