可变结构的气体绝缘组合电器局部放电实验装置及其方法

摘要

一种可变结构的气体绝缘组合电器局部放电实验装置及其方法，属于电气设备绝缘在线检测技术领域。本装置主要包括：GIS模拟元件、数字存储示波器和信号发生器等。本方法是利用本装置，先进行加压实验采集超高频PD信号，后通过注入信号实验，并通过程序对此超高频PD信号采集和校正后，得到真实的超高频PD信号波形。本装置能模拟真实GIS设备中的“T”形、“L”形、“一”形结构。本方法能对GIS的“T”形或“L”形或“一”形结构进行1～4中绝缘缺陷模型进行实验，实验真实、准确、范围广。本发明可广泛用于教学实践和科研院所、设备制造厂家对GIS设备绝缘状态进行在线监测的实验研究，检测的PD信号可供理论分析和应用研究。

主权项

一种可变结构的气体绝缘组合电器局部放电实验方法，其特征在于具体步骤如下：(1)实验的准备首先按照实验要求，对可变结构的气体绝缘组合电器局部放电实验装置中的GIS模拟元件(27)，每一次选用“T”形或“L”形结构的GIS模拟元件(27)进行连接，对每个GIS模拟元件(27)，又根据实验的要求，放置金属突出物缺陷模型、绝缘子表面固定金属微粒缺陷模模型、自由金属微粒缺陷模型、气隙缺陷模型中的1～4种绝缘缺陷模型，构成加电压实验的信号发生单元；对于“T”形结构的GIS模拟元件(27)，有两种实验接线方法，其一是将信号发生器(28)，通过低损耗电缆(26)，与GIS模拟元件(27)中左段一个内置圆环超高频传感器(6)的输入端相连，构成注入信号实验的超高频信号发生单元，上段和右段的两个内置圆环超高频传感器(6)的输出端，分别通过低损耗电缆(26)与微带线滤波放大器(8)相连，然后再经过超高频智能多路开关(9)及数字存储示波器(10)与微型计算机(11)相连，构成超高频PD信号的检测系统，再用真空泵对GIS模拟元件(27)抽真空，并静置10～12小时后，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好，最后通过真空压力表及进气阀(21)对GIS模拟元件(27)充入SF6气体，直至气压达到实验气压，即0.4MPa，再静置10～12小时，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好；其二是将信号发生器(28)，通过低损耗电缆(26)，分别与GIS模拟元件(27)中左段和上段的两个内置圆环超高频传感器(6)的输入端相连，构成注入信号实验的超高频信号发生单元，右段的一个内置圆环超高频传感器(6)的输出端，通过低损耗电缆(26)与微带线滤波放大器(8)相连，然后再经过超高频智能多路开关(9)及数字存储示波器(10)与微型计算机(11)相连，构成超高频PD信号的检测系统，再用真空泵对GIS模拟元件(27)抽真空，并静置10～12小时后，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好，最后通过真空压力表及进气阀(21)对GIS模拟元件(27)充入SF6气体，直至气压达到实验气压，即0.4MPa，再静置10～12小时，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好；对于“L”形结构的GIS模拟元件(27)，将信号发生器(28)，通过低损耗电缆(26)，与GIS模拟元件(27)中左段的一个内置圆环超高频传感器(6)的输入端相连，构成注入信号实验的超高频信号发生单元，上段的一个内置圆环超高频传感器(6)的输出端，先通过低损耗电缆(26)与微带线滤波放大器(8)相连，然后再经过超高频智能多路开关(9)及数字存储示波器(10)与微型计算机(11)相连，构成超高频PD信号的检测系统，再用真空泵对GIS模拟元件(27)抽真空，并静置10～12小时后，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好，最后通过真空压力表及进气阀(21)对GIS模拟元件(27)充入SF6气体，直至气压达到实验气压，即0.4MPa，再静置10～12小时，通过观察真空压力表及进气阀(21)数值检查GIS模拟元件(27)密封性能良好；(2)采集超高频PD信号第(1)步完成后，对第(1)步准备完毕的实验装置进行加压实验：首先调节感应调压器(1)，缓慢升高实验电压，当出现局部放电脉冲时，记录下此时的实验电压为Ust，然后再调节感应调压器(1)，继续缓慢升高实验电压，直至所加电压为起始放电电压Ust的1.2～1.5倍为止，最后通过数字存储示波器(10)采集由内置圆环超高频传感器(6)检测到的PD信号波形，数字存储示波器(10)的采样频率设置为20Gs/s，并采集总长度为500ns的信号，采样点数为10000个，设置触发电平的位置在第5000个采样点处，并设置数字存储示波器(10)为自动采集存储功能，然后，数字存储示波器(10)自动采集并存储1000个信号；(3)注入信号实验第(2)步完成后，首先将第(2)步数字存储示波器(10)存储的1000个信号进行平均，即求其平均值，并进行归一化处理，然后将归一化处理后得到的波形输入微型计算机(11)，即为信号A，再进行注入信号实验：首先调节感应调压器(1)，缓慢降低实验电压至0，观察数字存储示波器(10)不再检测到局部放电脉冲，此时所加缺陷模型不再发生局部放电，然后通过注入信号实验程序，先根据加压实验中放置的绝缘缺陷模型类型，手动选择预先存储在信号发生器(28)内的超高频PD标准波形函数，然后程序自动生成超高频PD标准波形，超高频PD标准波形函数如下式所示： f ( x ) = Σ i = 1 n a i · e - ( x - b i ) 2 c i 2 式中：n表示高斯函数的阶数，即放电脉冲极值的个数，对于不同类型的绝缘缺陷模型，n的取值为3～5；ai表示各个波峰的高度，a1＝1×10‑3、a2＝0.8×10‑3、a3＝0.6×10‑3、a4＝0.4×10‑3、a5＝0.2×10‑3；bi表示各个波峰所在位置的横坐标x的值，b1＝5000，b2＝5500，b3＝6000，b4＝6500，b5＝7000；ci表示各个波峰的陡度，c1＝10，c2＝50，c3＝200，c4＝500，c5＝1000；程序再自动依次调节超高频PD标准波形的幅值和波形参数，即ai和bi及ci，并通过数字存储示波器(10)自动采集此时由内置圆环超高频传感器(6)检测到的PD信号波形，即为信号B，然后判断信号A与信号B的幅值是否相等：当幅值不相等时，返回重新调节信号幅值；当相等时，则计算信号A与信号B的相关系数是否大于等于0.8：当小于0.8时，返回重新调节信号波形参数；当大于等于0.8时，通过信号发生器(28)记录并输出此时的波形至微型计算机(11)存储。