一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，包括若干个电阻分别为Rm、R1、R2和电感Lm，高频变压器T1、若干个电容分别为C1、C2、C3、C4、C5、Cm；电感Lm的饱和磁感应强度为8000Gs-10500Gs，所用磁芯为美磁的KOOL?MU，电感Lm采用载流量10A以上、直径为2-3mm的铜线，与现有技术相比，通过本实用技术方案的实施，能够很好地解决现有的检测阻抗无法用于长距离电缆（3km-5km）的绝缘故障定位或因电缆距离过长（3km-5km）而灵敏度不够的问题，同时能够大幅度减小检测阻抗的体积。
【专利说明】—种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗。
【背景技术】
[0002]串联谐振局部放电试验是目前对高压设备绝缘状况进行检测的有效手段，尤其是在电力电缆绝缘状况方面。而检测阻抗是串联谐振局部放电测试系统的重要采样单元。
[0003]然而目前现有的检测阻抗一般都应用于非电缆的高压设备检测上，对定位要求不是很严格，因此目前现有的检测阻抗只注重对局部放电信号的检测，而忽略了定位问题，并不适用于即要求检测灵敏度高又要求故障定位准确的电缆上。
[0004]长距离电缆的电气参数是很明显的分布参数并不像电抗器、变压器等这些非电缆设备可以等效成一个集总参数的电子器件，因此局部放电信号在电缆中的传输距离长衰减严重，尤其是对长距离的电缆，再加上接头损耗，衰减就更严重。在电抗器、变压器等这些非电缆设备中，局部放电信号从产生处到检测阻抗的输入，传输的距离相对于在电缆中传输的距离完全可以忽略，所以用于电缆上的局部放电检测阻抗要求有更高的灵敏度。
[0005]现有的检测阻抗主要的是电阻电容电感并联的形式，因为这种形式可以通过调节耦合电容Ck与试品电容Cx的串联后的等效电容值来与电感谐振使检测灵敏度提高，为了获得对局部放电信号比较大的放大倍数就要提高谐振电路的Q值，但这种放大会使局部放电信号产生震荡，导致信号本身拖尾太长。故障定位是基于行波法，同时要检测局部放电的原始信号和经过端部反射后的反射信号，若将这种检测阻抗用于电缆的局部放电检测和定位，那么就会因为局部放电原始信号的拖尾太长导致局部放电信号的反射信号无法识别的问题
[0006]现有的检测阻抗中应用的变压器或电感的磁芯均选用适用于具有高磁导率高频响应特性好的铁氧体。在串联谐振局部放电试验系统中，检测阻抗有两个任务，滤除低频高压的谐振电压信号，耦合高频局部放电电流信号。因此检测阻抗要兼顾低频电压引起的电感饱和和高频局部放电信号的低损耗和低噪音，应用铁氧体磁芯，高频特性可以很容易得到满足，但要兼顾低频大电流信号引起的电感饱和问题，因为铁氧体的饱和磁感应强度不高，最大在4000Gs-5000Gs，必须增大磁芯横截面积或增加绕线扎数，这样电感的体积就会很大。
[0007]针对高电压现有检测阻抗增加耐压的方式只是简单地寻找耐压高的器件，但高耐压电子器件因制作工艺原因，价格高，体积大。
实用新型内容
[0008]本实用新型为了解决上述问题，提出了一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，该装置解决了在较小的体积下解决较低的谐振频率会引起电感磁饱和与局部放电信号取样灵敏度的矛盾。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:[0010]一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，包括若干个电阻分别为Rm、RU R2和电感Lm,高频变压器Tl、若干个电容分别为Cl、C2、C3、C4、C5、Cm ;其中，电阻Rm 一端连接输入端,另一端串联电容C5后接地，电感Lm并联于电阻Rm两端，电容C2 —端连接输入端，另一端分别连接电阻Rl和电容C3，电阻Rl的另一端连接Rm与电容C5的连接点，电容C4和电阻R2串联后并联在电容C5的两端；电容C3的另一端分别连接电容Cm和电阻R3，其中，电阻R3的另一端连接在电容C4和电阻R2的连接点处，电容Cm的另一端连接高频变压器Tl的初级线圈，高频变压器Tl的初级线圈另一端连接Rm与电容C5的连接点，高频变压器Tl的次级线圈的一端串联电容Cl，另一端接地。
[0011]所述电阻Rm的阻值为300-350欧姆，检测阻抗的检测最长距离为5km。
[0012]所述高频变压器Tl初级绕组与电容Cm组成高通滤波器，其截止频率为IOOkHz。
[0013]所述高频变压器Tl次级绕与Cl组成高通滤波器，其截止频率为IOOkHz。
[0014]所述电容Cm用具有高耐压特性的耐压特性为630V，电容Cm的容量为15_25nF，为聚丙烯电容。
[0015]所述电感Lm的饱和磁感应强度为8000Gs-10500Gs，所用磁芯为美磁的KOOL MU,电感Lm采用载流量IOA以上、直径为2-3mm的铜线。
[0016]本实用新型的有益效果为:能够很好地解决现有的检测阻抗无法用于长距离电缆(3km-5km)的绝缘故障定位或因电缆距离过长(3km_5km)而灵敏度不够的问题；同时能够大幅度减小检测阻抗的体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型检测阻抗方案电路原理示意图；
[0018]图2为本实用新型检测阻抗的广品应用不意图；
[0019]图3为本实用新型检测阻抗的频率响应曲线；
[0020]其中，Zn为高压噪声滤波器；L为高压电力电缆；Ck为耦合电容器；Zm为检测阻抗；
[0021]Mc为高频信号传输线；Mi为局部放电信号处理分析单元。
【具体实施方式】:
[0022]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023]如图1所示，一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，包括若干个电阻分别为Rm、Rl、R2和电感Lm，高频变压器Tl、若干个电容分别为Cl、C2、C3、C4、C5、Cm ;其中，电阻Rm —端连接输入端，另一端串联电容C5后接地，电感Lm并联与电阻Rm两端，电容C2 —端连接输入端，另一端分别连接电阻Rl和电容C3，电阻Rl的另一端连接Rm与电容C5的连接点，电容C4和电阻R2串联后并联在电容C5的两端；电容C3的另一端分别连接电容Cm和电阻R3，其中，电阻R3的另一端连接在电容C4和电阻R2的连接点处，电容Cm的另一端连接高频变压器Tl的初级线圈，高频变压器Tl的初级线圈另一端连接Rm与电容C5的连接点，
[0024]高频变压器Tl的次级线圈的一端串联电容Cl，另一端接地。
[0025]所述检测阻抗包括电阻Rm和电感Lm，电容Cm、高频变压器Tl、电容Cl，所述电感Lm采用具有高饱和磁感应强度和高频下低损耗的分布式气息磁芯和大载流量的铜线绕制，所述电容Cm用具有高耐压特性和温度特性良好的聚丙烯电容，所述高频变压器Tl本身具有良好的频率选择特性。并且所述高频变压器Tl初级绕组与电容Cm组成高通滤波，所述高频变压器Tl次级绕与Cl组成高通滤波器。
[0026]电容Cm具有高耐压特性和温度特性良好的电容，高频变压器Tl具有良好的频率选择特性，
[0027]电感Lm与电阻Rm并联后一端接一次地,另一端作为输入端与稱合电容低压端相连，用于对低频高压试验电压的衰减和对高频脉冲电流信号及其反射信号的耦合；高频变压器Tl次级绕与Cl串联后的输出端与局方仪相连，输出经过处理的局部放电信号及其反射信号。
[0028]本检测阻抗，通过有一般器件组成的多级双T滤波的级联，使每个器件的耐压降低，并且当试验电压增大时，只需要增加双T滤波电路的级数，并对相应的电阻电容参数进行调整即可。
[0029]本检测阻抗，所述高频变压器Tl初级绕组的一端与电容Cm的一端连接，Cm的另一端连接于Lm与Rm并联后未接地的一端，组成LC高通滤波；高频变压器Tl次级绕组的一端与Cl的一端相连，高频变压器Tl次级绕组的另一端接二次地，组成LC高通滤波器。
[0030]本检测阻抗，检测距离最长为5km，所述电阻Rm阻值为340欧姆。
[0031]电容Cm与高频变压器Tl初级绕组组成的高通滤波器的截止频率为100kHz ；C1与高频变压器Tl次级绕组组成的高通滤波器的截止频率为IOOkHz。
[0032]电容Cm用具有高耐压特性的耐压特性为630V，电容Cm的容量为20nF，电容为聚
丙烯电容。
[0033]高频变压器Tl的频率选择特性为对频率80kHz-2MHz的信号有良好的通过性，对80kHz-200M之外的信号有很好的阻断作用。
[0034]电感Lm采用具有高饱和磁感应强度和高频下低损耗的分布式气息磁芯的饱和磁感应强度为8000Gs-10500Gs，所用磁芯为美磁的KOOL MU，高频下具有低损耗特性和几近为零的磁致伸缩系数，电感Lm采用大载流量为载流量IOA以上的直径为2.5mm的铜线。
[0035]据高压电力电缆现场局部放电的基本要求，检测阻抗灵敏度达到小于IOpC ;根据局部放电测量的国际标准IEC60270对局部放电信号采集的频带要求，结合近几年内局部放电测量技术的发展，检测阻抗应能耦合30kHz-50MHz的信号。
[0036]实际使用中考虑到电缆距离大，途径的电磁环境复杂，为了提高灵敏度，本实用新型检测阻抗避开了频率20kHz-100kHz的开关电源干扰，检测阻抗频率范围设计为100kHz-200MHz ;检测阻抗经测量和校准灵敏度达到小于10pC。
[0037]输入接头A与耦合电容Ck串联，输出接头B与高频信号传输线Mc的芯线相连，输出接头C与高频信号传输线Mc的屏蔽层连接并与检测阻抗的外壳相连接；电感Lm不同于现有检测阻抗中的电感，现有检测阻抗中的电感的作用是通过调节耦合电容Ck与试品等效电容Cx的串联后的等效电容值来与该电感达到调谐的作用。通过谐振来放大局部放电原始信号来提高灵敏度，这种方式会使局部放电原始信号的拖尾太长导致局部放电信号在电缆端部的反射信号无法识别，因而无法定位。电感Lm作用是使检测阻抗在不同频率处的输入等效阻抗不同，进而达到阻止低频试验电压信号耦合到后端的同时将高频局部放电信号有效的耦合到后端，即电感Lm与耦合电容Ck与试品等效电容Cx的串联后的等效电容形成一个高通滤波。但电感Lm与耦合电容Ck和试品等效电容Cx串联后的等效电容会谐振，使在高通滤波的转折频率处形成上冲，电阻Rm与电感并联的作用就是消除谐振，电阻满足? ο Lm
的要求是即电阻Rm〈lkQ时谐振可以被抑制。因为不需要谐振，因此该检测阻抗不需要电感与试验回路的电容匹配。
[0038]如图2、图3所示，电缆一端悬空，另一端的线芯与耦合电容的一端连接，电缆与耦合电容连接的一端的屏蔽层接一次地。耦合电容与没有与电缆连接的一端接检测阻抗的输入端。检测阻抗的输出端与高频信号传输线相连，经高频信号传输线连接至局部放电处理单元。低频试验电压(10kV-250kV)通过高压噪声滤波器后加在与耦合电容连接的电缆一端，电缆故障处因高压产生局部放电信号，通过高压电力电缆的传输后到达耦合电容与电力电缆的连接处，通过耦合电容与检测阻抗的电感Lm=IOmH组成的高通滤波，滤除低频高电压的试验电压信号，使高频局部放电信号通过，然后连接由C2、C3、Rl、C4、R2、R3组成的双T滤波电路，再通过聚丙烯电容Cm与高频变压器初级组成的高通滤波和高频变压器次级与Cl组成的高频滤波器，将开关电源的干扰滤除。高频变压器Tl将高压设备与局方处理单元隔离，高频变压器Tl的二次地与检测阻抗的外壳相连，一次地与检测阻抗外壳隔离，隔离的耐压达到2kV保证后端操作人员的安全。通过隔离和屏蔽，后端信号处理电路的地平面不受高压地和空间电磁信号的干扰，大大提高了检测阻抗的信噪比。 [0039]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:包括若干个电阻分别为Rrn、Rl、R2和电感Lm，高频变压器Tl、若干个电容分别为Cl、C2、C3、C4、C5、Cm ;其中，电阻Rm —端连接输入端，另一端串联电容C5后接地，电感Lm并联与电阻Rm两端，电容C2 一端连接输入端，另一端分别连接电阻Rl和电容C3，电阻Rl的另一端连接Rm与电容C5的连接点，电容C4和电阻R2串联后并联在电容C5的两端；电容C3的另一端分别连接电容Cm和电阻R3，其中，电阻R3的另一端连接在电容C4和电阻R2的连接点处，电容Cm的另一端连接高频变压器Tl的初级线圈，高频变压器Tl的初级线圈另一端连接Rm与电容C5的连接点，高频变压器Tl的次级线圈的一端串联电容Cl，另一端接地。
2.如权利要求1所述的一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:所述电阻Rm的阻值为300-350欧姆，检测阻抗的检测最长距离为5km。
3.如权利要求1所述的一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:所述高频变压器Tl初级绕组与电容Cm组成高通滤波器，其截止频率为IOOkHz。
4.如权利要求1所述的一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:所述高频变压器Tl次级绕与Cl组成高通滤波器，其截止频率为100kHz。
5.如权利要求3所述的一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:所述电容Cm用具有高耐压特性的耐压特性为630V，电容Cm的容量为15_25nF，为聚丙烯电容。
6.如权利要求1所述的一种长距离高压电缆局部放电和故障定位的检测阻抗，其特征是:所述电感Lm的饱和磁感应强度为8000Gs-10500Gs，所用磁芯为美磁的KOOL MU,电感Lm采用载流量IOA以上、直径为2-3mm的铜线。
【文档编号】G01R31/08GK203798967SQ201420168131
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】沈庆河, 姚金霞, 刘嵘, 刘辉, 张有平, 赵亚征 申请人:国家电网公司, 山东电力研究院