一种局部放电特高频检测装置的实体GIS评价测试平台

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一种局部放电特高频检测装置的实体GIS评价测试平台\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种利用实体GIS（气体绝缘金属封闭开关）构建的对局部放电特高频（UHF）检测装置进行评价的测试平台。\n背景技术\n[0002] 近年来，GIS在电网中的应用日益广泛，已经形成一定规模。而检测GIS内部缺陷的检测方法和装置也随之因运而生，特高频法（英文简称UHF）是其中应用较为广泛的检测手段之一，其检测频带一般在300MHz～1500MHz之间，具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点，且这种非接触式的测量方式对于二次设备和检测人员而言都更安全，系统结构简单，特别适合于在线监测，因而较之于其它检测方法具有明显的优势。近年来全国各地通过特高频在线监测和带电测试发现了大量GIS内部缺陷案例，特高频法成为目前GIS在线检测领域最重要的检测手段。\n[0003] 总结近年来国家电网和南方电网GIS局放在线监测系统运行经验，发现当前存在的影响局部放电特高频技术在检测GIS内部缺陷方面的推广应用的关键瓶颈问题，主要有检测系统的检验评价标准化，综合考虑性价比情况下GIS的传感器配置方案等。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种对局部放电特高频检测系统的性能评价及传感器配置方案合理性确定的GIS评价测试平台。\n[0005] 解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：\n[0006] 一种局部放电特高频检测装置的实体GIS评价测试平台，包括GIS三相腔体，其特征是：在所述的GIS三相腔体增设有至少一个装有探针的盖板，其尺寸与GIS三相腔体的上手孔法兰相同，盖板中心贯穿了一根铜质探针制作的单极天线作为发射天线，尾部由N型头接出，用于向GIS三相腔体中注入模拟的局放信号；在所述的GIS三相腔体内，增设至少一个试验舱，试验舱的位置为GIS腔体上有法兰处、或是已有的手孔处、或是专门的开孔处；在所述的GIS三相腔体上的手孔盖板中间开中心介质窗，介质窗为绝缘电介质板材质，此可用于后期安装局部放电特高频传感器以接收GIS内部的局部放电信号；所述的GIS三相腔体上A相的所有的盆式绝缘子都没有屏蔽环(屏蔽环就是一圈金属环)，为全敞开式，C相的盆式绝缘子有屏蔽环，屏蔽环上开有不同大小的孔；每相都有内置传感器，放在断路器气室、母线和三相的进线气室，传感器的盖板尺寸和试验舱盖板一致。\n[0007] 在A、B、C三相进线侧增设的试验舱及A、C相进线套管位置，各增加一手孔，换上装载有探针的法兰。\n[0008] A、B、C三相都设有试验舱，A相共有5个试验舱，母线上有两个，试验舱内部用来放置典型放电模型，其盖板替换为装有内置传感器的盖板和介质窗式检测盖板。将现有的\n1号试验舱开孔下移至与断路器中导体位置对应，避开屏蔽罩和灭弧室；5号试验舱开孔位置正对导体门以错开避雷器接头屏蔽罩。\n[0009] 以下是平台在使用中涉及的专有名词，特给出解释：\n[0010] 典型放电模型：GIS在运行中引发局部放电的典型绝缘缺陷主要有自由金属微粒、金属突起物、绝缘子气隙、绝缘子表面金属污染物、悬浮电极等，典型放电模型是为了在GIS腔体中加压试验时模拟以上的绝缘缺陷产生局部放电而专门制作的相对应的模型。\n[0011] 模拟放电源：GIS加压试验产生的放电较为复杂，为了便于在不加压环境的试验，设计了模拟局部放电信号的信号源，产生的陡脉冲信号的上升沿能达到<300ps，幅值和脉宽都可调。\n[0012] 有益效果：对于GIS内部缺陷的固定式特高频在线监测统而言，由于GIS具体的尺寸、结构（如GIS管道的L型、T型及弧度转弯、断路器及CT、地刀、隔离刀等变形元件、绝缘子是否屏蔽、数量等）对特高频信号的衰减影响很大，各厂家提出的传感器配置位置和数量差异很大，对用户而言如何验证厂家提出的传感器布置方案的合理性，选配具有有效检测效果的产品和传感器配置方案并实现最佳的经济性，具有重要的工程意义。本发明的局部放电特高频检测装置的实体GIS评价测试平台，可实现对局部放电特高频检测系统的性能评价及传感器配置方案合理性确定。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明的GIS结构示意图；\n[0014] 图2为沿图1的E-E线剖面的A相结构示意图；\n[0015] 图3为沿图1的F-F线剖面的B相结构示意图；\n[0016] 图4为沿图1的D-D线剖面的C相结构示意图。\n具体实施方式\n[0017] 如图所示，本发明的局部放电特高频检测装置的实体GIS评价测试平台实施例，是在现有的实体GIS评价测试平台上的GIS三相腔体上做的改进，包括：\n[0018] 首先，在GIS三相腔体增设有多个装有探针的盖板，其尺寸与GIS上手孔法兰相同，盖板中心贯穿了一根铜质探针制作的单极天线作为发射天线，尾部由N型头接出，用于向GIS腔体中注入模拟的局放信号。\n[0019] 其次，是在GIS三相腔体内，增设试验舱，一般是在GIS腔体上有法兰的位置增设，有些是在腔体上已有的手孔，如图2中3、5号试验舱，有些是根据需要专门开孔，如图2中的1、2、4号试验舱，用以放置典型放电模型、内置传感器和装有探针的盖板，开孔的尺寸大小要兼顾到内置传感器的尺寸，同时位置要符合附近的结构设计要求。\n[0020] 所谓的试验舱就是在不影响GIS性能的基础上在GIS三相腔体上开了个孔，用可拆卸的法兰覆盖，GIS腔体也就是试验舱舱体，可以用做放置放电源、内置传感器等。\n[0021] 再有，就是在GIS三相腔体上增设介质窗式检测盖板：中心开有介质窗的高压设备手孔盖板，此介质窗为绝缘电介质板材质，可视作在手孔盖板中间开了个窗，可用于后期安装局部放电特高频传感器以接收GIS内部的局部放电信号，介质窗式检测盖板的安装位置见图3。\n[0022] 另外，还包括对GIS三相机构的如下改造：\n[0023] （1）为了测试经由盆式绝缘子泄漏出来的电磁波，以研究在经过GIS各个部件后电磁波的衰减情况来确定最理想的传感器安装的配置方案，A相的所有的盆式绝缘子都没有屏蔽环，为全敞开式。\n[0024] （2）为了研究屏蔽环上不同尺寸的开孔对于辐射出来的电磁波的影响，以寻求最合理的屏蔽环开孔的尺寸，C相的盆式绝缘子有屏蔽环，但是屏蔽环上开有不同大小的孔，孔的尺寸参考了目前各个GIS厂家在类似结构上的预留孔的大小。\n[0025] （3）在不加压的情况下，本着利于信号从进线最远端向母线传播的原则，在A、B、C三相进线侧增设的试验舱及A、C相进线套管位置，各增加一手孔，可换上装载有探针的法兰，利用模拟信号源注入的方法研究注入信号在GIS中的传播规律。\n[0026] （4）A、B、C三相都设计有专门的试验舱，以图示的A相为例共有5个试验舱，母线上有两个，试验舱内部用来放置典型放电模型，其盖板可以替换为装有内置传感器的盖板和介质窗式检测盖板，一些特殊位置的试验舱：如1号开孔从图示位置下移，开孔位置应与断路器中导体位置对应，还要避开屏蔽罩和灭弧室；5号试验舱开孔位置正对导体门错开避雷器接头屏蔽罩；\n[0027] （5）GIS每相都有内置传感器，一般放在断路器气室、母线和三相的进线气室，内置传感器既可作为接收天线，在真实放电时接收UHF信号；也可作为发射天线向GIS腔体内注入模拟局放信号。传感器的盖板尺寸保证和试验舱盖板一致，方便更换。\n[0028] 1、局放信号传播规律和传感器配置方案合理性研究\n[0029] GIS的A相的I1～I7（如图1中所示）都为敞开式盆式绝缘子（无屏蔽环），测试时选用某一试验舱放置好典型放电模型后，加压产生放电，将外置传感器贴在各个盆式绝缘子上接收局放信号；在不加压的情况下，利用模拟信号源通过内置传感器或探针向GIS内注入信号，在I1～I7盆子的位置检测信号，可以与加压情况下做对比。\n[0030] 2、盆式绝缘子上屏蔽环开孔尺寸的研究\n[0031] C相的所有盆式绝缘子都是屏蔽环带开孔的形式，在放置放电模型放电后，选取I1～I7中某一盆子，在其不同尺寸的开孔处用外置传感器测量信号，根据辐射信号的强弱确定合适的尺寸，用以指导GIS厂家在GIS出厂前在盆子上设置开孔尺寸。