專利名稱：絕緣狀態(tài)的檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及絕緣狀態(tài)的檢測方法及裝置，它是通過檢測電氣設備及電纜等的絕緣性能劣化時產生的電暈放電和局部放電，來檢查電氣設備及電纜等的絕緣性能的劣化情況。
通常，埋設的電力電纜或與其連接的電力設備，由于各種原因，往往產生局部性的絕緣不良現(xiàn)象。
造成這種絕緣不良的原因有機械外力、絕緣材料的化學變化、以及所謂水樹枝劣化等。重大事故的百分之八十是由這種絕緣劣化造成的，因此以往已提出了數(shù)種檢查絕緣的方法。
其中的一種方法是使輸電系統(tǒng)定期
處于停電狀態(tài)進行檢查。例如首先用對電路外加直流電壓進行檢查的方法，一是測定局部放電，二是檢測由剩余電壓、放電電流及剩余電荷引起的電介質松馳現(xiàn)象，三是通過電位衰減及漏電流測定絕緣性能，等等。
另一方面，用對電路外加交流電壓進行檢查的方法，一是測定局部放電，二是測定與介質損耗角正切有關的介質松馳現(xiàn)象，等等。
另外，還有一種與上述不同的測定方法，它是使用便攜式測量儀，在輸電線路處于帶電狀態(tài)下進行檢查的一種方法。
但是，上述原有的檢測方法所存在的問題是當使輸電系統(tǒng)定期停電進行檢查時，由于必須依次測定各條線路，因此很費時間，另外，停電一次所能測定的地方也是有限的。因此即使絕緣狀態(tài)已經在逐漸惡化，也不能獲知這種惡化的傾向，因此也就不能采取予防措施。
另一方面，在使用便攜式測定儀在輸電線路處于帶電狀態(tài)下進行檢查時，當然需要做準備工作，而且還要有測定人員等等，特別是難以確保安全，因此測定時要有熟練的技能。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能在線路帶電狀態(tài)下，經常監(jiān)視電力設備或電力電纜的絕緣狀態(tài)的檢測方法及裝置，這種方法或裝置能判斷出在測定對象中流動的電流中是否疊加著由于絕緣劣化而產生的劣化信號。本發(fā)明提供的這種裝置在從測定對象取得的電流含有絕緣物的充電電流和漏電電流的基波及其高次諧波、表示絕緣物劣化的高頻電暈放電電流、局部放電電流、以及突跳狀脈沖電流等情況下，通過辨別這種表示劣化的信號電流，檢測絕緣是否劣化。
該裝置包括由繞在磁通勢與磁通密度成正比的鐵心上的匝數(shù)相同、且繞線方向也相同的兩個初級線圈(11)、(12)和次級線圈(13)構成的第1線圈(1)，以及由繞在磁通勢與磁通密度成正比的鐵心上的初級線圈(21)和次級線圈(22)構成的第二線圈(2)、和阻抗電路(3);
第1線圈(1)中的初級線圈(11)的末端端點(11-b)和初級線圈(12)的末端端點(12-b)分別同第2線圈(2)的初級線圈(21)的端點(21-a)、(21-b)相連接，第1線圈(1)中的初級線圈(11)的末端端點(11-b)和初級線圈(12)的初端端點(12-a)還與阻抗電路(3)相連接，當?shù)?線圈(1)的初級線圈(11)的初端端點(11-a)和初級線圈(12)的初端端點(12-a)同電氣設備的殼體或電力電纜的屏蔽物接地后，便可從第1線圈(1)的次級線圈(13)的兩個端點(13-a)、(13-b)或從第2線圈(2)的次級線圈(22)的兩個端點(22-a)、(22-b)獲得表示上述的電氣設備或電力電纜的絕緣劣化的信號，從而檢測出絕緣狀態(tài)的情況。
再者，本發(fā)明所提供的方法是在具有一個系統(tǒng)以上輸電線路的輸電系統(tǒng)中，當輸電線路的絕緣性能下降時，通過檢測由該部位產生的電暈放電或局部放電所引起的行波，來確定該絕緣性能降低了的輸電線路的情況。
另外，還提供另一種檢測絕緣狀態(tài)的裝置，它包括在具有一個系統(tǒng)以上輸電線路的輸電系統(tǒng)中，能在輸電線路的絕緣性能降低時檢測出由該部位產生的電暈放電或局部放電所引起的行波的傳感器S，以及以來自該傳感器S的信號作為輸入，測定其長度的測定部分53。上述傳感器S是絕緣狀態(tài)的檢測裝置，它在具有磁通勢和磁通密度大致成正比的線性BH特性，而且磁導率從低頻區(qū)到高頻區(qū)大致恒定的環(huán)形鐵心K上，纏繞著兩端被短路了的第1線圈M1和第2線圈M2。
下面結合


本發(fā)明。
圖1所示為本發(fā)明的第一種裝置的原理性結構圖;
圖2所示為本發(fā)明裝置的一個實施例;
圖3所示為主電路電流i1、由低頻電流iE引起的檢測信號電壓eE、以及由高電頻電流iP引起的檢測信號電壓eP隨時間變化的關系曲線;
圖4所示為本發(fā)明的一個應用實例，它是采用圖2所示的裝置，構成檢測高壓電纜的絕緣劣化情況的經常性的監(jiān)視裝置;
圖5-1所示為應用于直流高壓試驗或交流耐壓試驗的情況;
圖5-2所示為應用于與圖5-1相同的情況，但按照本發(fā)明實施的裝置被設置在高壓側。
圖6至圖14為本發(fā)明的第二種裝置的實施例。圖6為總體方框圖、圖7為傳感器部分的電路圖、圖8(A)、(B)為傳感器的正視圖、圖9為傳感器用的鐵心的BH特性曲線、圖10為其頻率特性曲線、圖11為表示行波的檢測結果的曲線圖、圖12為信號處理電路的方框圖、圖13及圖14為測定結果的曲線圖。
首先根據(jù)圖1～圖5-2來說明按照本發(fā)明實施的電氣設備及電纜的絕緣劣化檢測裝置。它具有如圖1所示的原理性結構。
1和2分別為線圈，且含有鐵心1A、2A，這些鐵心具有高磁導率，且導磁率從低頻區(qū)域直至高頻區(qū)域幾乎是恒定的，剩磁及矯頑力都很小，而且具有呈線性的B-H磁特性曲線。
3是由電容器、電阻器、電抗線圈、半導體元件等單獨構成或組合而成的阻抗電路。
4是包含絕緣劣化信號的被檢測電流流經的主電路。
11、12都是線圈1的初級線圈，纏繞在鐵心1A上，線圈的數(shù)及繞線方向均相同。
13是線圈1的次級線圈。
21是線圈2的初級線圈。
22是線圈2的次級線圈。
11-a是線圈1的初級線圈11的初端端點，11-b是該線圈的末端端點。
12-a是線圈1的初級線圈12的初端端點，12-b是該線圈的末端端點。
21-a、21-b是線圈2的初級線圈21的端點。
22-a、22-b是線圈2的次級線圈22的端點。
端點11-b和21-a、12-b和21-b通過外接線路相連接，另外，阻抗電路3連接在端點11-b和12-a之間。
端點11-a和12-a連接在主電路4上，包含絕緣劣化信號的被檢測電流流經主電路4。
而絕緣的劣化信號輸出是從線圈1的次級線圈13的兩個端點13-a、13-b或從線圈2的次級線圈22的兩個端點22-a、22-b獲得。根據(jù)不同的用途，可以使用上述兩處信號輸出中的任意一處，或者同時使用兩處也可以。
當絕緣物的充電電流及漏電電流的基波及其高次諧波、表示絕緣物劣化的高頻電暈放電電流、局部放電電流、以及突跳狀脈沖電流互相重疊的電流流經主電路4時，則在線圈1的初級線圈11中便有主電路的全部電流流過，而在線圈1的初級線圈12中，則流過從主電路的總電流中按照矢量計算方式扣除流經阻抗3的電流之后的電流。此電流以串聯(lián)的方式流過線圈2的初級線圈21。
這時鐵心1A的磁通勢是由初級線圈11中的電流產生的磁通勢和初級線圈12中的電流產生的磁通勢按向量合成的，但是由于線圈11和12繞線方向相同，流經線圈11的電流方向和流經線圈12的電流方向，對于線圈的初端和末端來說，則方向彼此相反，因此鐵心1A的磁通勢是由初級線圈11的電流產生的磁通勢和初級線圈12的電流產生的磁通勢的矢量差構成的。由于鐵心1A的磁通勢的變化，在線圈1的次級線圈13上產生電壓。
另外，鐵心2A的磁通勢是由按照矢量方式從主電路的總電流中減去流經阻抗電路3的電流之后的電流產生的，由于該磁通勢的變化在線圈2的次級線圈22上產生電壓。
因此，適當?shù)剡x擇鐵心1A及鐵心2A的尺寸、形狀、以及各線圈的匝數(shù)等磁路，並適當?shù)剡x擇阻抗電路3中的阻抗類型及特性常數(shù)等，便可從線圈1的次級線圈13或線圈2的次級線圈22中，以能加以辨別的電壓信號的形式獲得疊加在主電路電流中的由高頻信號或脈沖信號構成的絕緣物的劣化信號分量。
下面說明第一種裝置的具體實施例。
圖2所示為本發(fā)明的電氣設備及電纜的絕緣劣化檢測裝置的一個實施例的結構，適合在高壓電力電纜的工作狀態(tài)下使用。100和200是用鈷系非晶形合金制成的鐵心，具有高磁導率，而且其磁導率從低頻一直到高頻范圍內幾乎是恒定的，同時具有平緩的磁滯特性，例如采用巴庫姆修邁爾才(バク-ムシェメルツエ)公司制造的VATROVAC-6025F等。線圈101、102一起沿同一方向穿過鐵心100一次，另外檢測信號用的次級線圈103繞在該鐵心上，這樣就構成了線圈104。在鐵心200上繞上初級線圈201和次級線圈202，構成線圈203。C是構成阻抗電路的電容器元件。300是用來防止噪聲信號從外部侵入的磁屏蔽外殼。400是被試驗的物體-電力電纜，其結構是用絕緣體402包著導體401，在其上面裝有屏蔽層403，再在其上面裝有絕緣套404。在這種情況下，從絕緣套404取出測定所需要的主電路電流i。試驗時，一邊從電纜接頭405測定對地電壓，一邊進行試驗。
這時如果主電路電流i1是由絕緣體的充電電流、漏電流的基波及其高次諧波構成的低頻電流iE，以及構成絕緣體劣化信號的電暈放電電流、局部放電電流和構成突跳狀脈沖電流的高頻電流iP疊加而成時，主電路電流i1便流過線圈104的初級線圈101。線圈203的初級線圈201對高頻電流產生的感抗大，對低頻電流產生的感抗小，而電容器C則對高頻電流產生的容抗小，對低頻電流產生的容抗大，因此高頻電流iP流過電容器C，低頻電流iE經過線圈203的初級線圈201、再流過線圈104的初級線圈102。
因此，鐵心100的磁通勢只由高頻電流iP產生的那一部分磁通勢構成，而沒有由低頻電流產生的成分，從線圈104的次級線圈103上便可得到由高頻電流iP產生的信號電壓eP。
同樣，從線圈203的次級線圈202上，可得到由低頻電流iE產生的信號電壓eE。
圖3所示為主電路電流i1、由低頻電流iE產生的檢測信號電壓eE、以及由高頻電流iP產生的檢測信號電壓eP隨時間變化的關系曲線。
圖4所示為本發(fā)明的應用例，即利用圖2所示的裝置構成檢測高壓電纜的絕緣劣化情況的經常性的監(jiān)視裝置。在該圖中，500是利用本發(fā)明構成的絕緣劣化檢測部分，501、502是獲得由圖2所示的實施例中的高頻電流iP產生的信號電壓eP的端點，503、504是獲得由低頻電流iE產生的信號電壓eE的端點。在圖4中，用同軸電纜505代替圖2中的初級線圈101、102。Z是阻抗，當充電電流等的低頻電流大時，為了防止鐵心達到磁飽和在鐵心200上再繞接一個次級線圈204。600是信號接收裝置，它是由脈沖波輸入電路601、基波輸入電路602、放大器603、604、相位比較器605、脈沖計數(shù)器606、時鐘脈沖電路607、時間設定電路608及輸出電路609構成的。
當電力電纜400由于水樹枝劣化現(xiàn)象、或電樹枝劣化現(xiàn)象、或外傷等原因，其絕緣物402的絕緣性能劣化時，由于正常工作電壓的對地電壓的作用，電暈放電電流、局部放電電流、或者突跳狀放電電流，即絕緣劣化信號電流疊加在絕緣物402的充電電流上，經過屏蔽層403流入大地。絕緣劣化檢測部分500利用脈沖波輸入電路601和基波輸入電路602，來辨別由絕緣劣化信號電流形成的信號成分和由充電電流形成的信號成分，並輸入到信號接收裝置600中。
在信號接收裝置600中，脈沖波輸入電路601的輸出及基波輸入電路602的輸出分別由放大器603、604放大后，加到位相比較器605上，檢測是否有對應于構成基波的充電電流信號的各相位的絕緣劣化信號電流的脈沖波，並在脈沖計數(shù)電路606中進行計數(shù)。脈沖計數(shù)電路606利用時間設定電路608來計數(shù)時鐘脈沖電路607，產生的標準時鐘脈沖，計數(shù)出在所設定的規(guī)定時間內的絕緣劣化信號脈沖，當計數(shù)值超過所規(guī)定的數(shù)值時，便向輸出電路609發(fā)出輸出信號。
這樣，在輸出電路609中發(fā)出表示檢測到絕緣劣化信號的報警，同時根據(jù)需要，向圖中未示出的斷路器發(fā)出斷路信號，以便使電力電纜400斷開電源。另外，向圖中未示出的數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)出輸出，這樣，數(shù)據(jù)處理裝置便對與構成基波的充電電流的各相位對應的絕緣劣化脈沖的發(fā)生頻率等數(shù)據(jù)進行分析處理，並判斷劣化的程度、分析劣化原因等。
再者，在圖4中，將圖中未示出的儀器用的接地變壓器的零相電壓加到基波輸入電路602的輸入中，通過這種變更便能檢測微弱的接地。
這樣，利用如圖4所示的裝置，便可用簡單的結構，經常對高壓電纜的絕緣劣化情況進行可靠程度很高的監(jiān)視，根據(jù)高壓電纜的劣化情況，可以防止事故于未然。
圖5-1所示，是將圖4所示的裝置應用于直流高壓試驗或交流耐壓試驗的情況。圖5-2的用途與圖5-1相同，只不過是將按照本發(fā)明實施的裝置設置在高壓側，可消除試驗裝置有系統(tǒng)漏電時所產生的影響。在圖5-1及5-2兩圖中，500是圖4所示的絕緣劣化檢測部分、600是信號接收裝置、700是耐壓試驗用的加壓裝置、800是被試物件。與加壓裝置如此組合，利用本發(fā)明的裝置，就能獲知絕緣物的劣化狀態(tài)，外加高壓有危險時，可以通過操作來中止試驗，可防止被試物件的絕緣破壞于未然。
在圖2所示的結構中，鐵心100和200采用巴庫姆修邁爾才公司制造的上述鈷系非晶形鐵心VATROVAC-6025F時，設絕緣劣化信號電平為S、絕緣體的充電電流和漏電電流之和的信號電平為N，則比值S/N很容易達到120分貝。
這樣，便可使電氣設備及電纜的絕緣劣化檢測裝置實現(xiàn)結構簡單、S/N的比值大、價格便宜、且體積小、重量輕的目標。
上述的鈷系非晶形合金是由鈷(CO)、鐵(Fe)、硅(Si)、硼(B)、鉬(MO)及鎳(Ni)組成的，用下式(CO)a(Fe)b(Si)c(B)d(MO)e(Ni)f表示，式中a～f表示各元素成分的原子百分率。
a＝50～90，b＝1～10，c＝5～20，d＝0～20，e＝0～20，f＝1～5，且a～f之和為100。
鐵心100和200是將用該鈷系非晶形合金制成的帶纏繞許多圈，即做成環(huán)形鐵心。該鈷系非晶形合金環(huán)形鐵心在進行環(huán)形成形時，在150～450℃的溫度下，進行5～180分鐘的熱處理，即可得到所要求的磁導率。再者，最好是在直流磁場或交流磁場中進行熱處理，以使性能均勻，另外，在氮氣環(huán)境中進行處理，可使性能更穩(wěn)定。
如上所述，如果使用本發(fā)明的第一種裝置，能在電氣設備及電纜處于工作狀態(tài)下，以高靈敏度檢測其絕緣體的劣化程度，若將該裝置應用于經常性的監(jiān)視裝置中，就能防止事故于未然，而且可以獲得價格便宜、體積小、重量輕的電氣設備及電纜的絕緣劣化檢測裝置。
其次，說明在具有一個系統(tǒng)以上的輸電線路的輸電系統(tǒng)中，當輸電線路的絕緣性能降低時，通過檢測由該部位發(fā)生的電暈放電或局部放電所引起的行波，來確定該絕緣性能降低了的輸電線路的方法和裝置。
如果輸電線路的絕緣層出現(xiàn)損傷，該部位就會產生電暈放電或局部放電。
所產生的放電引起行波的發(fā)生，該行波由損傷部位向線路的兩個方向行進。因此通過檢測有無這種行波，就能確定絕緣性能降低了的輸電線路的情況。而作為檢測上述行波方向的方法可舉例如下，即將作為電氣基準點的公共母線的特定(基準)點處的行波的相位同由公共母線取得的各輸電線路中的行波的相位進行比較，這樣就能確定損傷的位置。也就是說，如果在多處測定行波的方向，就能確定行波的發(fā)生點(劣化位置)。
現(xiàn)根據(jù)圖6加以說明，首先假定P點的絕緣已劣化，所產生的行波電流通過所有的傳感器。這里以通過設置在第1公共母線LF上的電容器C附近的傳感器SF的行波方向作為基準，如果觀察通過設置在各電纜(L)上的傳感器(S)的行波電流時，便會發(fā)現(xiàn)只有絕緣劣化了的該電纜(L1)上的傳感器(S1)能檢測到反方向的行波。
同樣，如果以通過位于第2公共母線LG與地GND之間的傳感器SG的行波方向為基準，則觀察通過設置在各電纜(L)上的傳感器(S)的行波電流，便會發(fā)現(xiàn)只有絕緣劣化了的該電纜(L1)上的傳感器(S4)能檢測到反方向的行波。
因此，使被這些傳感器S檢測出來的信號，再通過測定部分53進行測定，就可知道絕緣不良的位置了。
檢測行波用的傳感器，可舉例如下。
即在磁通勢和磁通密度大致成比例的、其BH特性約呈線性的、且磁導率從低頻區(qū)域到高頻區(qū)域大致恒定的環(huán)形鐵心X上，纏繞著兩端被短路了的第1線圈M1和檢測信號用的第2線圈M2，這就構成了傳感器(信號鑒別器)。
上述環(huán)形鐵心K可以用例如以鈷為主要成分的非晶形金屬制成。
而且如圖8(A)所示，將用作被檢測信號線的電纜L繞在環(huán)形鐵心K上，低頻電流和高頻電流流過電纜L，于是在鐵心K中產生磁通勢。
相對于電纜L(初級線圈)來說，第1線圈M1和第2線圈M2起著次級線圈的作用，因此對應于上述的磁通勢，在第1線圈M1中產生電動勢，但因該線圈兩端短路，因此在環(huán)形鐵心K中產生抵消磁通量變化的電流。因這里的環(huán)形鐵心K的磁導率高，從低頻區(qū)到高頻區(qū)的磁導率大致穩(wěn)定，剩磁和矯頑力都很小，而且具有磁通勢與磁通密度大致成比例的約呈線性的BH特性，所以第1線圈M1的感抗對低頻來說小，對高頻來說大。
因此低頻成分被抵消，只能從第2線圈M2上獲得高頻成分。
再者，如圖8(B)所示，實際上被檢測線(L)只要從鐵心K內穿過即可。
作為一個實例，上述環(huán)形鐵心K的材料是由鈷(CO)、鐵(Fe)、硅(Si)、硼(B)、鉬(MO)、鎳(Ni)組成的，可用下式(CO)a(Fe)b(Si)c(B)d(MO)e(Ni)f表示。
(式中a～f表示各元素成分的百分率，a＝50～90、b＝1～10、c＝5～20、d＝0～20、e＝0～20、f＝1～5，且a～f之和為100)另外，環(huán)形鐵心K用例如鈷系非晶形合金帶制成，由于將環(huán)形鐵心在150～450℃的溫度下，進行5～180分鐘的熱處理，所以能獲得所期望的磁導率。這時最好是在直流磁場或交流磁場中進行熱處理，以使性能均勻，再者，若在氮氣環(huán)境中進行處理，可使性能更穩(wěn)定。
此外，第1線圈M1和第2線圈M2可以分開纏繞，也可以使第1線圈M1和第2線圈M2共用一部分。
還有，作為鐵心K，若使用例如巴庫姆修邁爾才公司制造的鈷系非晶形合金帶6025F，做成環(huán)形鐵心，就能獲得所期望的磁導率。
接著，根據(jù)圖6至圖14說明本發(fā)明的實施例。
首先，本申請人已確認，當輸電線路中產生絕緣不良時，該部分就會產生電暈放電或局部放電，伴隨這種放電，輸電線路中有行波產生。
下面，在說明檢測絕緣狀態(tài)的方法時，從根據(jù)上述的行波檢測輸電線路中絕緣不良的部分的裝置說起。
交流電源A首先向變電所51供電，在該變電所51中，使輸電線通過變壓器T1和斷路器B1后用作第1公共母線LF，該第1公共母線LF通過電容器C接地(GND)。
在電容器C和接地部分之間的線路上，裝有環(huán)形傳感器SF，環(huán)繞在該線路上，由該傳感器SF輸出的信號，便成為設于公共母線上的基準點處的信號。
上述第1公共母線LF分別通過斷路器B2、斷路器B3、斷路器B4連接到輸電用的電纜L1、電纜L2、電纜L3上，在這些電纜上裝有環(huán)形傳感器S1、S2、S3，環(huán)繞著電纜。而且上述電纜L1延伸到需要供電的場所52。
在需要供電的場所52，在電纜L1上裝有傳感器S4，并通過斷路器B5與第2公共母線LG相連接。
上述第2公共母線LG通過電容器C接地(GND)。在該電容器C與接地部分之間的線路上裝有傳感器SG，環(huán)繞著該線路，從該傳感器SG輸出的信號成為第2公共母線上的基準點處的信號。
輸電用的電纜L4、電纜L5分別通過斷路器B6、斷路器B7與上述第2公共母線LG連接。在這些電纜上分別裝有環(huán)形傳感器S5、S6，環(huán)繞著電纜。
而且上述電纜L4與電動機M連接，電纜L5與變壓器T2連接。
上述傳感器S1、S2、S3的輸出信號輸入到掃描電路60中，進行時序分解后，輸入到方向比較電路61，與上述傳感器SF發(fā)出的信號進行比較。該比較結果被輸入到數(shù)據(jù)傳輸電路62。
另一方面，上述傳感器S5、S6的輸出信號輸入到掃描電路70，進行時序分解后，輸入到方向比較電路71，與來自上述傳感器SG的信號進行比較。該比較結果輸入到數(shù)據(jù)傳輸電路72。
上述數(shù)據(jù)傳輸電路62和數(shù)據(jù)傳輸電路72各自的信號輸入到測定部分53，這些信號首先輸入到掃描電路81，進行時序分解后，輸入到數(shù)據(jù)快速存儲電路82，同時還輸入到報警-顯示電路83?？焖贁?shù)據(jù)存儲電路82與個人計算機84連接，進行數(shù)據(jù)的存取。個人計算機84與顯示器86和打印機87相連接，可將檢查結果顯示出來。上述快速數(shù)據(jù)存儲電路82的具體硬件可根據(jù)圖12加以說明。如圖所示，該電路是由傳感器S、連接在該傳感器S的下一級的緩沖器BU、放大來自緩沖器BU的信號放大器AP、連接在放大器AP的下一級用來檢測輸出信號的最大值的峰值檢測部分PS、與該峰值檢測部分PS并連的20兆赫的A/D換流器AD、能分別存儲該峰值檢測部分PS和該A/D換流器AD的輸出信號的容量為兩千個字節(jié)的存儲器板MB、對該存儲器板MB存儲 信號的個人計算機84、以及用作輸出裝置的打印機85連接而成。
其次說明上述傳感器S的工作原理及電路的工作原理。
上述的傳感器S是將線圈繞在由鈷系非晶形金屬制成的鐵心K上構成的，該鐵心K的磁導率如圖10所示，從低頻到高頻大致是恒定的、剩磁和矯頑力都很小，而且B-H特性呈線性，如圖9所示，如圖8所示，該線圈是由繞在鐵心K上的被短路的第1線圈M1和兩端開路的第2線圈M2構成的。鐵心K的寬度為10毫米、厚度為3毫米、內徑為150毫米。上述第1線圈M1的匝數(shù)為3，第2線圈M2的匝數(shù)為10。
利用這樣一種結構，可以辨別電源頻率及其高次諧波的低頻電流和伴隨上述電暈放電或局部放電的行波電流。實驗結果表明，這種結構的傳感器S的靈敏度可以檢測出20皮庫侖大小的電暈放電電荷量。
圖7所示為三項交流輸電線路上的實施例，這里行波的行進速度V為V＝〔(導磁率×介電常數(shù)) 1/2 〕1式中因聚乙稀絕緣體的介電常數(shù)為空氣的4倍，所以行波在輸電線路中的傳播速度約為光速的1/2，故V的大小為150米/微秒，由于行波以這樣大的速度通過鐵心，所以產生很強的脈沖磁通勢。在各線圈中感應出電源頻率及其高次諧波的低頻電流、以及伴隨上述電暈放電或局部放電的行波電流，但第1線圈M1的感抗對低頻來說很小，對脈沖來說很大，因此由低頻電流iE的磁通勢產生的磁通量的變化幾乎能被完全抵消，而由行波電流iP的通過所產生的脈沖電流的磁通勢所產生的磁通量的變化不會被抵消而留下。
因此，從第2線圈M2兩個端子上只能獲得伴隨行波通過的信號。
另外，由于在設置了電容器CT的各相母線LM上插入了用來判斷絕緣劣化情況的傳感器SR，因此判別行波通過哪一項，就能獲得絕緣劣化相的判別信號。再者，不管哪一相劣化或系統(tǒng)內的哪一部分劣化，行波都沿同一方向通過設置在電容器CT的公共線上的傳感器SF，因此可獲得作為行波方向的基準的信號。
從這些檢測線圈發(fā)出的信號，如上述的實施例那樣，通過掃描電路可按時序輸出，在信號傳輸容量有余量的情況下，也可進行并行處理。
上述行波呈現(xiàn)與放電噪聲相同的頻譜，分布在很寬的頻率范圍，有一定能量，但有時出現(xiàn)與絕緣不良相伴隨的電暈放電時所特有的頻率分布，與此同時，為了限制無用頻帶，提高相對于外來噪聲的信噪比(S/N)，利用帶通濾波器來限制頻帶，具有很好的效果。
如此利用帶通濾波器進行實驗時，將所檢測的頻率范圍設定在20千赫至200兆赫，最好設定在300千赫至50兆赫，而若設定在300千赫至5兆赫就更好了，這樣可以獲得良好的結果。所通過的具體頻率，必須使用頻譜分析器等確定最適合于這種情況的頻率。至于說到濾波器，當然可以使用上述的單調諧式的，此外還可以使用多點調諧的串聯(lián)式濾波器。
其次，關于在圖6所示的電路中，利用圖8所示的傳感器進行的檢測電纜的絕緣體劣化相伴隨的電暈放電所引起的行波的實驗結果，與圖11一起說明。曲線圖中，J是設置在電纜上的傳感器S1的信號特性曲線，Q是設置在母線上的傳感器SF的信號特性曲線。當電纜上有損傷時，行波便向兩個方向行進，行波電流分別沿相反的方向通過傳感器SF和傳感器S1，因此J和Q的相位大致相反，由此可知存在行波，即電纜上有損傷。
其次，根據(jù)圖13及圖14說明實際的測定波形。
圖13表示從測定點看，在遠處產生行波時的情況，被電動機等的末端負載反射的行波周期性地出現(xiàn)。
然而還可能照樣觀察到伴隨電暈放電產生的脈沖，但因這種脈沖只在極短的時間內出現(xiàn)，所以捕捉它往往很困難。于是在脈沖檢測電路中插進了一個諧振電路，這就使捕捉脈沖變得容易了。圖14所示就是采用這種電路時所得到的波形，J1是伴隨電暈放電的脈沖，此后該脈沖激發(fā)諧振電路，呈現(xiàn)出特定頻率的衰減波形J2。
再者，上述的實施例沒有限定鐵心K的尺寸、形狀及材料，自然可以根據(jù)檢測條件進行適當?shù)淖兏?br> 如上所述，如果采用本發(fā)明的話，可以在正常帶電的狀態(tài)下監(jiān)視電氣設備及電纜的絕緣狀態(tài)。
另外，當絕緣狀態(tài)異常時，可以確定該異常狀態(tài)的位置。
因此，在絕緣不良的輕微階段就能檢測出來，則可防止因絕緣不良而引起的事故于未然。
權利要求
1.一種檢測具有兩條或兩條以上從公共母線分支出的輸電線路的供電系統(tǒng)中絕緣狀態(tài)的方法，包括當輸電線路中有一條絕緣性能下降時，通過比較設于公共母線上一基準點處的行波相位和從公共母線分支出來的各輸電線路上的所述行波相位，來檢測由所述這一條輸電線路的檢測部位產生的電暈放電或局部放電在所述供電系統(tǒng)中引起的行波方向，並確定絕緣性能下降的那條輸電線路以及絕緣性能下降處離所述行波被檢測方向的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，將從公共母線分支出來的各條輸電線路上的所述行波相位信號以分時方式輸入運算裝置，進行運算處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，將從公共母線分支出來的各條輸電線路上的所述行波相位信號以并行方式輸入運算裝置，進行運算處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的絕緣狀態(tài)的檢測方法，其中，用分別安裝在電氣基準點及各輸電線路上的傳感器檢測在某一絕緣性能已下降的輸電線路的一個部位產生的電暈放電或局部放電所引起的行波，上述各傳感器由繞在環(huán)形鐵心上的第2線圈和兩端短路了的第1線圈構成，所述環(huán)形鐵心具有約呈線性的BH特性，其磁導率從低頻區(qū)到高頻區(qū)大致恒定，所述各傳感器提供來自第2線圈的測量信號。
5.一種檢測具有兩條或兩條以上從公共母線分支出的輸電線路的供電系統(tǒng)中絕緣狀態(tài)的裝置，包括多個傳感器，用來檢測絕緣性能已下降的輸電線路一個部位所產生的電暈放電或局部放電引起的行波，所述多個傳感器中的各個均與相應的輸電線路或所述公共母線工作上相關聯(lián)，測定部分來自所述傳感器的輸出信號由此輸入，並將由各個與輸電線路相聯(lián)的傳感器輸出的所述信號和由與所述公共母線相聯(lián)的傳感器輸出的信號相比較，各傳感器由繞在環(huán)形鐵心上的第2線圖和兩端短路的第1線圈構成，所述環(huán)形鐵心具有約呈線性的BH特性、且磁導率從低頻區(qū)到高頻區(qū)大致恒定。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述鐵心是用以鈷為主要成分的非晶形金屬合金制成的。
全文摘要
判別流過測定對象的電流是否疊加有絕緣劣化信號的方法和裝置。方法之一通過檢測在該部位因絕緣性下降所致的電暈放電或局部放電引起的行波來確定該絕緣劣化的輸電線路。之二由對母線上基準點處的行波相位和由母線分出的多條輸電線上各行波相位進行比較來定行波發(fā)生部位。其裝置有在磁通勢和磁通密度大致成比例的鐵心上繞以匝數(shù)、繞向相同的初線、次級線圈構成的第一線圈，在同質鐵心上繞以初、次線圈構成的第二線圈及阻抗電路。
文檔編號G01R31/02GK1067317SQ9210426
公開日1992年12月23日 申請日期1992年6月3日 優(yōu)先權日1987年8月7日
發(fā)明者斉鄉(xiāng)晃, 前澤重武, 山知章, 石藏敬三郎, 漱良昭男, 末宏潤次 申請人:三井石油化學工業(yè)株式會社