一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統技術方案

本發明專利技術公開了一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統，包括：交流高壓電源低壓側智能控制系統、油紙絕緣試品局部放電試驗腔體、雙通道高速采集卡和計算機。交流高壓電源低壓側智能控制系統與油紙絕緣試品局部放電試驗腔體連接；雙通道高速采集卡，用于同時對施加電壓和油紙絕緣試品內部的局部放電脈沖電流進行采集；計算機與交流高壓電源低壓側智能控制系統和雙通道高速采集卡通信連接，用于接收采集卡發送的局部放電信號和向低壓側智能控制系統下達控制命令。本發明專利技術整個高壓試驗電路封裝于氣室內，且通過兩個閘刀開關，可以自主便捷的選擇所施加電壓類型，實現了油紙絕緣系統局部放電起始電壓的快速和準確測量。

An intelligent measuring system for partial discharge inception voltage of oil paper insulation

The invention discloses a partial discharge inception voltage intelligent measurement system, a kind of insulation including: AC high-voltage power supply low-voltage intelligent control system, insulation test of partial discharge test chamber, dual channel high speed data acquisition card and computer. AC high voltage power supply low-voltage intelligent control system and insulation test of partial discharge test chamber connected; dual channel high speed data acquisition card, for the applied voltage and insulation test of partial discharge within the product acquisition pulse current; low pressure side of the intelligent control system of high voltage power supply and communication computer and dual channel high speed data acquisition card communication connection. For partial discharge signal acquisition card and sent to the low pressure side of the intelligent control system of control command. The invention of the high voltage test circuit package in the air chamber, and the two knife switch, can independent convenient choice of the applied voltage type, to achieve a rapid and accurate measurement of the partial discharge inception voltage of the insulation system.

【技術實現步驟摘要】
一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統
本專利技術屬于電力領域，特別涉及一種油紙絕緣局部放電起始電壓(UPDIV)智能測量系統。
技術介紹
電力設備絕緣中的某些薄弱部位在強電場的作用下發生局部放電是高壓絕緣中普遍存在的問題。若局部放電長期存在，一定條件下會導致絕緣劣化甚至擊穿。對電力設備進行局部放電試驗，不但能夠了解設備的絕緣狀況，還能及時發現許多有關制造與安裝方面的問題，確定絕緣故障的原因及其嚴重程度。局部放電起始電壓是局部放電測試中最關鍵的指標之一，其準確測量直接關系到設備絕緣結構的設計、生產、制造、運行及維護等諸多方面。IECTR61294標準對油紙絕緣局部放電起始電壓規定為放電量超過100pC的外施電壓，其對外施電壓波形、電極結構、環境溫度等均未進行詳細規定。目前尚無成熟的適用于油紙絕緣局部放電起始電壓的測試系統，無法進一步滿足電網油浸式設備對運行可靠性及安全性的嚴格要求。
技術實現思路
針對現有技術中的不足，本專利技術的目的在于提供一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統，用于智能、準確、自動獲取油紙絕緣試品發生局部放電時的局部放電起始電壓UPDIV，該系統包括：交流高壓電源低壓側智能控制系統、油紙絕緣試品局部放電試驗腔體、雙通道高速采集卡和計算機；其中，交流高壓電源低壓側智能控制系統可動態調整油紙絕緣試品局部放電試驗腔體內的油紙絕緣試品上所施加電壓的幅值；雙通道高速采集卡用于同時對施加電壓和油紙絕緣試品內部的局部放電脈沖電流進行采集；計算機用于接收所述雙通道高速采集卡發送的局部放電信號，實時分析試品的放電量大小，并對試品外施電壓的閉環智能反饋控制。優選的，所述油紙絕緣試品局部放電試驗腔體包括：交流高壓輸出模塊、充氣式高壓電路模塊和油紙絕緣試品罐體。優選的，所述交流高壓輸出模塊包括：調壓器、充氣式試驗變壓器和高壓電阻。優選的，所述充氣式高壓電路模塊包括：高壓導桿、極性相反的硅堆、充電電容、阻容分壓器、耦合電容和閘刀開關。優選的，所述閘刀用于選擇電壓類型。優選的，所述油紙絕緣試品罐體包括：注油口、油枕、高壓導桿、觀察窗、電極結構、加熱裝置、傳感器套件、操作旋柄、排油口和氣口，其中，所述傳感器套件又包括：油溫、油壓傳感器和含水量檢測傳感器。優選的，所述含水量檢測傳感器的檢測靈敏度小于10ppm。本專利技術的技術效果為：采用基于脈沖電流法的局部放電檢測對油紙復合絕緣上的局部放電放電量進行準確智能自動測量，整個裝置集成度較高，可用來研究不同絕緣試品結構和環境溫度等對油紙絕緣PDIV影響。本專利技術所述系統局放檢測靈敏度高，除試品外裝置自身局放量在5pC以下，滿足實驗需求，能夠適用于多種油紙絕緣系統的PDIV測試，采用高頻線圈對局放脈沖電流進行檢測，實現油紙絕緣PDIV的快速、智能測量，保證油紙絕緣局部放電檢測的精確性，同時大幅提升了油紙絕緣局部放電測試數據的可用性。附圖說明圖1為本專利技術的局部放電起始電壓試驗電路示意圖；圖2為本專利技術所構建的油紙絕緣試品局放起始電壓試驗腔體示意圖；圖3(a)-圖3(c)為本專利技術所設計的油紙絕緣試品電極結構示意圖；其中，圖3(a)尖-板電極結構；圖3(b)板板電極結構；圖3(c)懸浮電極結構；圖4為本專利技術油紙絕緣試品局放起始電壓智能測量的操作流程圖。具體實施方式下面結合附圖，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。參閱圖1，本專利技術實施例提供一種局部放電起始電壓試驗回路，包括：充氣式試驗變壓器(T)、高壓電阻(r)、機械閘刀開關(S1和S2)、硅堆(D1和D2)、充電電容(C)、阻容分壓器(由Z1和Z2構成)、耦合電容(Ck)、高頻線圈(CT)和不同電極結構下的油紙試品(CX)、雙通道高速采集卡和計算機。本實施例中的試驗電路能夠通過改變開關S1和S2的不同位置，自主選擇施加電壓類型。當開關S1位于觸點a、開關S2位于觸點a’時，施加電壓類型為交流高壓；當開關S1位于觸點b1、開關S2位于觸點b’時，施加電壓類型為負極性直流高壓；當開關S1位于觸點b2、開關S2位于觸點b’時，施加電壓類型為正極性直流高壓。當油紙試品被擊穿時，高壓電阻r可以起到限流保護變壓器的目的；硅堆D1和充電電容C串聯，或硅堆D2和充電電容C串聯，用于半波整流以輸出直流高壓，優選的，本實施例中所選擇硅堆和充電電容C的的電容耐壓為100KV，充電電容C容值為0.05uF，紋波系數小于1％；阻容分壓器Z1和Z2用于測量所施加電壓幅值，優選的，本專利技術實施例設定阻容分壓器的額定電壓為100KV；耦合電容Ck為局放電流提供傳輸路徑，以提高檢測靈敏度，優選的，本專利技術實施采用1nF無局放電容；高頻線圈CT位于試品接地線處，用來測量局放發生時的脈沖電流信號。試驗中，雙通道高速采集卡同時采集分壓器輸出的電壓信號和高頻線圈所耦合的局放脈沖電流信號，并將所采集數據實時發送給計算機，然后計算機軟件對局放信號進行處理，用于對油紙試品CX的局部放電數據進行顯示，并根據此時試品局放量大小下達控制命令反饋給智能自動調壓控制系統，以實現對前端輸出電壓幅值的動態控制。所述油紙試品包括礦物油、植物油、硅油、絕緣紙、絕緣板、絕緣木。所述計算機軟件同時具備對雙通道高速采集卡的信號采集參數進行設置的能力，包括采樣頻率、測試時間、數據顯示方式選擇；其中：采樣頻率的范圍為0-30MHz；測試時間的范圍為從零至數小時；數據顯示方式則有二維的Q-φ，N-φ方式和三維的Q-φ-T，N-Q-φ方式，N表示放電重復次數，Q表示放電量，φ表示放電相位。參閱圖2，本專利技術實施例提供一種油紙絕緣試品局放起始電壓試驗腔體，包括：交流高壓輸出模塊1、充氣式高壓電路模塊2和油紙絕緣試品罐體3。其中，支柱4和底座5起到支撐固定腔體的作用；端口19為腔體接地端；通過氣口6對交流高壓輸出模塊1和充氣式高壓電路模塊2沖入絕對氣壓0.5MPa高絕緣強度的SF6氣體；氣壓表8用于監測氣室內壓強；法蘭10位于充氣式高壓電路模塊2外部一側。油紙絕緣試品罐體3包括注油口7、油枕9、高壓導桿11、觀察窗12、電極結構13、加熱裝置14、傳感器套件15、操作旋柄16、排油口17和氣口18，其中，加熱裝置14用于調控油溫，優選的，本專利技術實施例采用加熱毯作為加熱裝置；傳感器套件15內置油溫、油壓傳感器和含水量檢測傳感器；操作旋柄16用于改變正負電極間隙。參閱圖3(a)-圖3(c)，本專利技術實施例提供三種可更換的電極結構，包括圖3(a)所示尖-板電極結構、圖3(b)所示板-板電極結構及圖3(c)所示懸浮電極結構三種，可實現不同電極結構類型的局部放電起始電壓測量。本領域技術人員應當知曉，圖3示意的參數僅供參考，不同實施例下的參數可能依據實際試驗情況有所不同。就本實施例而言，有別于其它油紙復合絕緣局部放電起始電壓試驗方法或系統，本專利技術通過不同絕緣油、絕緣紙板材料的組合，利用可更換的電極結構實現不同施加電壓和油紙絕緣試品產生多種類型的局部放電起始電壓的快速、智能、準確測試。參閱圖4，本專利技術實施例提供一種油紙絕緣試品局部放電起始電壓智能測量的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統，所述系統用于獲取油紙絕緣試品發生局部放電時的局部放電起始電壓UPDIV，包括：交流高壓電源低壓側智能控制系統、油紙絕緣試品局部放電試驗腔體、雙通道高速采集卡和計算機；其中，交流高壓電源低壓側智能控制系統可動態調整油紙絕緣試品局部放電試驗腔體內的油紙絕緣試品上所施加電壓的幅值；雙通道高速采集卡用于同時對施加電壓和油紙絕緣試品內部的局部放電脈沖電流進行采集；計算機用于接收所述雙通道高速采集卡發送的局部放電信號，實時分析試品的放電量大小，并實現對試品外施電壓的閉環智能反饋控制。

【技術特征摘要】
1.一種油紙絕緣局部放電起始電壓智能測量系統，所述系統用于獲取油紙絕緣試品發生局部放電時的局部放電起始電壓UPDIV，包括：交流高壓電源低壓側智能控制系統、油紙絕緣試品局部放電試驗腔體、雙通道高速采集卡和計算機；其中，交流高壓電源低壓側智能控制系統可動態調整油紙絕緣試品局部放電試驗腔體內的油紙絕緣試品上所施加電壓的幅值；雙通道高速采集卡用于同時對施加電壓和油紙絕緣試品內部的局部放電脈沖電流進行采集；計算機用于接收所述雙通道高速采集卡發送的局部放電信號，實時分析試品的放電量大小，并實現對試品外施電壓的閉環智能反饋控制。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，優選的，所述油紙絕緣試品局部放電試驗腔體包括：交流高壓輸出模塊、充氣式高壓電路...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁鈺，邢鋒，陳曉琳，張崇興，謝佳成，董明，李元，
申請(專利權)人：海南電力技術研究院，西安交通大學，
類型：發明
國別省市：海南,46