電氣設備絕緣惡化監視裝置的製作方法
2023-05-03 13:26:16 2
專利名稱：電氣設備絕緣惡化監視裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用以監視電氣設備絕緣惡化的檢測裝置，更準確地說，涉及能斷定電力傳輸線路中絕緣有問題的電纜或電氣裝備絕緣有缺損的電氣設備絕緣惡化監視裝置。
一般，電力電纜和與其連接的電力裝備可由於各種不同的原因而造成局部的絕緣不良。
可能造成這種絕緣不良的原因有由於受外部的機械力，由於絕緣材料的化學變化，由於所謂的水樹(water tree)和/或電樹(electric tree)效應等，而且因為約有百分之八十的重大事故都可歸因於這樣的絕緣惡化，所以直到現在已提出了各種不同的絕緣檢查方法。在這裡，所謂水樹脂由電場中的水所產生的一種絕緣惡化，該惡化含象樹枝一樣擴大開來。同樣，電樹也是一種絕緣惡化，由於它是在電纜絕緣部分的內部或是在半導體層與絕緣部分之間的邊界部分中的部分的強電場中所產生的，所以最初只在開頭部位發生部分的惡化，其後，該惡化就象樹枝一樣擴大開來。
按照絕緣檢查方法的一個實例，定期對供電系統在停電狀態下進行絕緣檢查。在該檢查方法中，首先，將直流電壓加到線路上，然後按以下順序完成第一，部分放電的測量;第二，通過剩餘電壓、放電電流、剩餘電荷測定介電鬆弛現象;第三，通過電位衰減、漏洩電流測定絕緣性能等。
在將交流電壓加到線路的檢查方法中，可按以下順序完成第一，部分放電的測量;第二，通過介質損耗正切測定介電鬆弛現象。
除此之外，作為在帶電狀態下對電力電纜進行檢查的方法，可用可攜式或固定式測量裝置來測定絕緣電阻或分布直流電流。
然而，在上述的先有的檢測方法中，涉及定期在停電狀態下對供電系統進行測試時，因為必須對構成系統的全部電力線路順次進行測定，所以很費時間，而且，由於一次停電期間能測定點的個數也是有限制的。因此，存在著即使其絕緣狀態已有潛在惡化的情況下，也無法知道該傾向因而不能及時採取予防措施之類的問題。
另一方面，在帶電狀態用可攜式測量裝置檢查電力電纜的絕緣電阻的方法中，在進行檢測時，必須進行使系統的接地型儀表用變壓器的中性點與大地直流絕緣的操作，不言而喻，這需要準備工作和測定方面的勞動力，特別因為不精心操作難以確保安全，所以在測定中有要求富有經驗的熟練操作之類的問題，同時，用該方法不能連續不斷地監視供電系統的絕緣狀態。
另外，使用在帶電狀態用固定式測量裝置檢查電力電纜的分布直流電流的方法，在進行測定時，必須進行使電纜鎧裝的接地點與大地直流絕緣的操作，也不適用於連續不斷地監視供電系統的絕緣狀態。
在上述帶電狀態下進行檢查的方法中，檢測絕緣惡化的對象僅限於高壓電纜，而且，不能檢測絕緣物中的孔隙放電那樣的局部缺陷。
鑑於上述事實本發明的目的是提供一種能夠在帶電狀態下恆定地監視電力設備和電力電纜的絕緣狀態那樣的電氣設備絕緣惡化監視裝置。
為了解決上述技術課題，本發明的電氣設備絕緣惡化監視裝置在具有一條或多條電力傳輸路由的電力傳輸系統中，是這樣構成的。即含有在電力傳輸路由中絕緣狀態下降時，用以檢測由在該部位發生的部分放電而發生的行波的第一傳感器(S);
用以在檢測所述發生行波的相位的同時檢測外來噪聲的第二傳感器(SR);
用以檢測用於判定所述行波進行方向的基準信號的第三傳感器(SF或SG)，以及用以處理來自所述第一傳感器(S)、第二傳感器(SR)和第三傳感器(SF或SG)的信號的測定部分(3)。
所述測定部分(3)通過對來自所述第一傳感器(S)和第三傳感器(SF、SG)的信號的相位進行比較，在它檢測到電力電纜(L)或電氣裝備因出現的絕緣惡化而發生的行波時，判定是否存在絕緣惡化，並在根據來自第二傳感器(SR)的信號探測該信號是外來噪聲還是絕緣惡化的同時，在確定是絕緣惡化的情況下探測出該陷入絕緣惡化的相位，這樣便構成電氣設備惡化監視裝置。
更具體地說，最好在與所述電力電纜(L)連接的母線的各相與大地之間分別設置電容器(CT或C)，所述第一傳感器(S)把構成電力傳輸路由的電力電纜(L)作為檢測的目標，所述第二傳感器(SR)把所述各相的電容器(CT、C)連接到大地的各條線路作為檢測的目標所述第三傳感器(SF、SG)把所述全部電容器(CT、C)與大地連接的線路作為檢測的目標。
這樣，所述第一傳感器(S)是通過圍繞環形鐵芯配置一檢測繞組而構成的，使構成電力傳輸路由的電力電纜(L)貫穿環形鐵芯，因此，可把該電力電纜(L)作為所謂的一次繞組。
第二傳感器(SR)也是通過圍繞環形鐵芯配置一檢測繞組而構成的，使把各相的電容器(CT、C)連接到大地的各線路貫穿過環形鐵芯，由此，可把該各線路作為所謂的一次繞組。
所述第三傳感器(SF、SG)也是通過圍繞環形鐵芯配置一檢測繞組而構成的，使把所述全部電容器(CT或C)連接到大地的線路貫穿過環形鐵芯，因此可把該電線作為所謂的一次繞組。
另外，在所述檢測部分(3)中，根據來自第二傳感器(SR)的信號已判斷其為外來噪聲的情況下，不可再根據行波進行判定絕緣惡化的處理，或者，即使已在進行絕緣惡化判定處理時，也能取消該處理。
同時，最好第一傳感器(S)、第二傳感器(SR)和第三傳感器(SF、SG)是在磁通勢與磁通密度間有大致比例關係近似線性的BH特性，並且，在從低頻區直到高頻區範圍內磁導率近似恆定的環形鐵芯(K)上纏繞一檢測繞組而構成的。所述鐵芯(K)最好是用非晶金屬，特別是用以鈷作為其主要成分的非晶金屬製成的。當然，並不限於此例，用高磁導率線性磁滯特性的矽鋼和透磁合金或鐵氧體等磁性材料製成的鐵芯也是可適用的。
另外，鐵芯(K)也可用兩個半環形鐵芯組裝而構成環狀。這樣結構的第一傳感器(S)就能夠安裝到帶電狀態的電纜上。
而且，可使所述第一傳感器(S)具有可檢測市電頻率的接地電流的零相變流器的功能。
因而，所述第一傳感器(S)、第二傳感器(SR)和第三傳感器(SF、SG)可通過配置兩端短路的第一繞組(M1)和第二繞組(M2)而構成，可將第二繞組(M2)作為檢測繞組。
另外，第一傳感器(S)、第二傳感器(SR)和第三傳感器(SF、SG)也可以不設置第一繞組(M1)，而把阻抗Z連接到第二繞組(M2)上作為檢測繞組。
還有，所述電容器(CT、C)可用介質陶瓷材料成型為例如絕緣子的形狀，具體地說，可把多個由介質陶瓷材料構成的電容元件串聯並用環氧樹脂模製成型為絕緣子形狀。把電容器(CT、C)成型為絕緣子形狀，使之具有機械及耐壓強度，就能兼作母線和其他電線的支持絕緣子。
另外，所述電容器(CT、C)也可取別種形態，即裝在塑料等製成的絕緣筒中，設置高壓側測頭和接地側接地線，便能夠直接連接到帶電狀態的母線上。
又，所述電容器(CT、C)的介質陶瓷的組份可以是SrTiO3或者MgTiO3。
如果電力傳輸路由上產生絕緣缺陷時，在該部位就會發生局部放電。
於是這种放電就引起一種從故障點沿電路向兩方向進行的行波。從而，通過檢測該行波的方向就可指出絕緣性能已下降的傳輸路由。
於是，作為檢測所述行波方向的方法，通過對設在公共母線上的基準點的行波進行方向，與從公共母線分支出的各電力傳輸路徑中行波進行方向的相位進行比較，也可鑑定存在絕緣缺陷的系統和裝備。
另外，由於注意到在各相中外來噪聲(共態噪聲)情況下的電特性與絕緣惡化情況下的電特性有顯著不同的緣故，所以能夠由此精確地判定絕緣惡化。
下面，通過參照
圖1和2將對該技術的一實例加以說明，首先，在P點由於出現絕緣惡化發生的行波電流全部通過第一傳感器(S)。此外設定，以通過設置在第一公共母線(LF)上電容器(C、CT)近旁的第三傳感器(SF)的行波的方向作為基準，就觀察通過設置在各電纜(L)的傳感器(S)的行波電流而言，僅僅是絕緣產生惡化的電纜(L1)中的傳感器(Si)才檢測到有相反方向的行波。
同樣地，若以通過位於第二公共母線(LG)與接地線GND之間的第三傳感器(SG)的行波方向作為基準，就觀察通過設置在各電纜(L)的傳感器(S)的行波電流而言，僅僅是絕緣發生惡化的電纜(L1)中的傳感器(S4)檢測到有相反方向的行波。
作為另外一個實例如圖2所示，將與電容器(CT)和大地連接的電線｛LF(R、S、T)｝作為一次繞組的三個第二傳感器SR進行並聯配置，用以對通過各電線的電流的相位進行比較，可便利地判別超出給定電平以上的信號是共態噪聲還是絕緣惡化信號，而且，還容易檢測絕緣惡化的相位。
因此，通過用測定部分3測定由第一、第二、第三傳感器所檢測的信號，可以準確檢出絕緣不良的位置。
就各傳感器的作用來看，如圖3(A)所示，在纏繞於各傳感器的環形鐵芯K上、從其檢測信號的電纜(L)中流有低頻電流和高頻電流，由此在鐵芯k中產生了磁動勢。
由於第一繞組(M1)與第二繞組(M2)相對於電纜L(一次線圈)起到二次線圈的作用，在第一繞組(M1)中產生與該磁動勢相應的電動勢。然而，由於第一繞組的兩端進行了短路，所以取消環形鐵芯K中磁通變化的電流流經第一繞組(M1)。應當指出，如果環形鐵芯(K)有一高磁導率，該磁導率從低頻區至高頻區的整個範圍內大致保持恆定，並且，如果其剩磁和矯頑磁力兩者都很小且具有近似線性的BH特性，即，其磁動勢和磁通密度互相大致上呈比例關係，則第一繞組(M1)的感應電抗對低頻將變成很小而對高頻變得很大。
因此，由於低頻分量實際上已完全抵消，所以只有高頻分量可從第2繞組(M2)取得。
實際上，如圖3(B)所示，被檢測線(L)只要插過鐵芯(k)內就行。
另外，作為其他的構成實例，如圖3(C)所示第二繞組(M2)與阻抗(Z)相連接，若適當選定阻抗(Z)的頻率特性，就可省略第一繞組(M1)。
圖1至圖13說明
具體實施例方式圖1是第一實施例的方框圖，圖2表示圖1實施例的傳感器和檢測部分的組合電路圖，
圖3(A)～(C)是不同的傳感器的正視圖，圖4是傳感器鐵芯的BH特性曲線圖，圖5是圖4傳感器鐵芯的頻率特性曲線圖，圖6是表示行波檢測結果的自動記錄實例圖，圖7是表示在電纜絕緣惡化的情況下，行波檢測結果的自動記錄實例圖，圖8是表示在電動機絕緣惡化的情況下，行波檢測結果的自動記錄實例圖，圖9是檢測結果的曲線圖，圖10(a)～(c)和圖11(a)～(c)是不同的電容器的平面圖、正視圖和底視圖，圖12是表示第二實施例的傳感器部分和檢測部分的組合電路圖，圖13是表示第三實施例的傳感器部分和檢測部分的組合電路圖，圖14是表示按可攜式結構的本發明裝置的實施的電路圖，圖15是表示將構成帶電線路的電纜芯線與電纜鎧裝之間的間隔用作電容器的另一實施例的電路圖。
根據圖1至圖15說明本發明的實施例。
圖中，1為變電所，2為需要供電的場所，3為檢測部分，S(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S21、S22、S23、S32、S33)為第一傳感器，SF、SG為第三傳感器，SR為第二傳感器，M1為第一繞組，M2為第二繞組，K為鐵芯，C、CT為電容器，P為絕緣惡化點;L(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L21、L22、L23、L32、L33)為電纜，T1、T2、T3為變壓器，M為電動機，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B21、B31為斷路器。
圖12中，240為輸入電路，241為觸發電平設定裝置，242為濾波電路，245為脈衝輸出電路，246為計數器電路，247為判定絕緣惡化的輸出電路，248為時限整定電路。
圖13中，140、150為輸入電路;141、151為觸發電平設定裝置，143、153為濾波器電路，145、155為脈衝輸出電路，146、156為計數器電路，147、157為判定絕緣惡化的輸出電路，148、158為時限整定電路。
首先，已證實了在電力傳輸路由中發生絕緣惡化時，相應部位就會生部分放電，伴隨這樣的放電在電力傳輸路由中就會產生行波。
下面，就根據所述行波用以檢測電力傳輸路由中絕緣惡化部分的裝置加以說明。
圖1中，首先，將交流電源AC供電給變電所1，在該變電所1中通過傳輸線連接變壓器T1和斷路器B1以構成第一公共母線LF，該第一公共母線LF通過電容器C接地(GND)。
環形的第三傳感器SF環繞裝載在電容器C與接地部分之間的線路上，來自該第三傳感器SF的輸出信號構成設置在公共母線上基準點信號。
在所述第一公共母線LF上通過各斷路器B2、斷路器B3、斷路器B4、斷路器B21、分別連接到輸電電纜L1、L2、L3、L21、L22、L23，在這些電纜上各自環繞裝載了環形的第一傳感器S1、S2、S3、S21、S22、S23。
然後，所述電纜L1延長到電力消耗現場Z。
將所述第一傳感器S1、S2、S3的輸出信號和第三傳感 F的輸出信號輸入到絕緣惡化狀態的檢測部分3。
在電力消耗現場2，電纜L1上裝載了第一傳感器S4，並通過斷路器B5連接到第二公共母線LG。
所述第二公共母線LG通過電容器C接地(GND)。環形的第三傳感器SG環繞裝載在該電容器C與接地部分之間的線路上，將來自該第三傳感器SG的輸出信號構成在第二公共母線LG的基準點信號。
所述第二公共母線LG通過斷路器B6、斷路器B7連接到輸電電纜L4、電纜L5，在這些電纜上各自環繞裝載了第一傳感器S5、S6。
然後，所述電纜L4連接到電動機M上，電纜L5連接到變壓器T2上。
所述第一傳感器S4、S5、S6的輸出信號和第三傳感器SG的輸出信號輸入到電力消耗現場2所設置的絕緣狀態的檢測部分3。
由於故障點P的部分放電而產生的行波電流，在變電所1由第一傳感器S1、第三傳感器SF、檢測部分3進行檢測，同時，在電力消耗現場2由第一傳感器S4、第三傳感器SG、測定部分3進行檢測。
因此，根據對由圖1的故障點P的部分放電而產生的行波電流的檢測，就可知道在電纜L1中存在故障點P。
另外，如果故障點P是在電力消耗現場2所設置的電動機M內的情況下，則由第一傳感器(SF)、第三傳感器(SG)和檢測部分3進行檢測。
同樣，如果故障點P是在變壓器T2之內的情況下，就由第一傳感器S6、第三傳感器SG、檢測部分3進行檢測。
因此，並不限於檢測電纜的絕緣惡化，而且還能夠檢測到電氣裝備的絕緣惡化。
接著，說明第一傳感器S和電路的工作原理。
所述第一傳感器S如圖5所示，從低頻到高頻範圍內其磁導率大致保持恆定，如圖4所示，其剩磁和矯頑磁力兩者都很小，而且，它是在由具有近似線性的BH特性鈷基非晶金屬製成的鐵芯K上纏繞線圈而構成的。又如圖3所示，所述線圈在由在鐵芯K上纏繞一兩端短路的第一繞組M1和兩端開路的第二繞組M2構成的。該鐵芯K其寬度為10mm，內徑為150mm，高度為5mm，所述第一繞組M1的圈數為3匝，第二繞組M2的圈數為10匝。
由於採用這樣的結構，該傳感器能識別伴隨所述部分放電而產生的行波電流和電源頻率，及其高次諧波的低頻電流。
鐵芯K用鈷基非晶合金製成的具有所述結構和第一傳感器S，即使在2.5安培市電頻率電流情況下鐵芯K也不會出現磁飽和。
接著，圖2表示在傳輸三相交流線路上的實施例，據此說明確定已發生絕緣狀態惡化的線路的實況。
在此，行波的進行速度呆由下式得到V＝[(磁導率×介電常數)1/2]-1在此當從聚乙烯絕緣電纜的絕緣體內部發生部分放電的情況下，行波的傳輸路由變成通過電纜的導體和電纜的鎧裝，由於聚乙烯絕緣體的介電常數為空氣的4倍左右，在傳輸路由的傳播速度約為光速的1/2，V大致為150m/μS。另外，當從電力裝備發生部分放電的情況下，由於行波的傳輸路由變成通過電纜的導體和大地，所以該場合的傳播速度接近於光速。
行波以這樣的高速通過鐵芯產生尖銳的脈衝磁動勢。在傳感器的鐵芯K中，由電源的頻率及其高次諧波的低頻電流的零相電流IE和所述由部分放電產生的行波電流ip產生的磁動勢，但第一繞組M1的感應電抗對低頻變小，對脈衝變大。因此，由於低頻電流iE的磁動勢磁通變化大致能動完全抵消，但由於行波ip的通過由脈衝電流的磁動勢引起的磁通變化保留未消。
因此，從第二繞組M2的兩端只能得到伴隨行波電流的通過而引起的信號。在該場合所獲得的電壓檢測信號由於第一傳感器S的短路繞組M1的效果將如圖7、圖8、圖9所示呈交變衰減振動波形。
圖7示出通過第一傳感器S所檢測出由電纜的絕緣體中部分放電所引起的行波電流的實例，該電流不含高次諧波。圖8示出通過在電纜上所設置的第一傳感器S檢測到由電動機繞組的絕緣體所產生的部分放電而引起的行波電流的實例，該場合在檢出波形的波前部分含有大量的高次諧波。
如前所述，當在電力裝備內部發生部分放電時，由於行波的傳播路由變成電纜導體和大地，所以浪湧阻抗很大，同時，行波的傳播速度也變成很大，因此，在波前部分含有很多高次諧波。
所以，通過觀察由第一傳感器S檢測出的波形，就有可能判定絕緣惡化部分是發生在電纜內還是在象電動機那樣的電氣裝備內。
另外，可藉助於插在設置於圖2母線LF上的電容器CT的各相中、用以確定絕緣惡化相位的第二傳感器SR，能夠得到鑑別行波電流通過哪一個相位的絕緣惡化相鑑別信號。更進一步，無論任何相出現絕緣惡化，或系統內作何況出現絕緣惡化行波電流都按相同方向通過傳感器，依靠設置在電容器CT的公共線上的第三傳感器SF，能夠得到構成行波方向基準的信號。
在實際系統中，如圖2所示，高頻共態噪聲電流in可流經第一傳感器S和在各相所設置的第二傳感器SR，在該情況下，共態噪聲電流in均以相同相位通過在各相母線設置的各相的第二傳感器SR，而因系統絕緣狀態惡化由部分放電引起的行波電流ip卻以不同的相位通過各相的第二傳感器SR而加以區別。因此，可預防噪聲電流in的影響。
用圖2示出的電路進行伴隨電纜絕緣體的惡化由部分放電引起行波的檢測實驗，下面，結合圖6對實驗結果加以說明。曲線圖中，J為在電纜上設置的第一傳感器S的信號特性曲線，Q為在母線上設置的第三傳感器(SF、SG)的信號特性曲線。若電纜中存在缺陷，行波如圖1P點所示那樣向兩個方向進行，但因為通過第一傳感器S和第三傳感器(SF、SG)的行波電流方向各異，所以J與Q的相位大體上相反。據此，可確定行波的存在，即電纜中有缺陷。
接著，對圖2中絕緣狀態的檢測部分3的動作加以說明。將來自第一傳感器S、各相的第二傳感器SR、第三傳感器SF各檢測線圈的信號輸入到絕緣狀態檢測部分3。
在檢測部分3中，第一傳感器S、第三傳感器SF的檢測信號輸入到輸入電路40，只有檢出頻帶超過觸發電平設定器41的設定值的信號，允許通過帶通濾波器電路42、43並饋給相位比較電路44。
在相位比較電路44中，對來自電纜的第一傳感器S的信號和公共母線的第三傳感器SF的信號的相位進行比較，當相位比較指出從裝載第一傳感器S的電纜中傳播著行波ip時，就把表示該相位關係的信號輸入到脈衝輸出電路45。
另一方面，將來自各相的第二傳感器SR的檢測信號輸入到輸入電路50，並將超過觸發電平設定器51的測定值的信號輸入到共態噪聲檢測電路52，在共態噪聲檢測電路52中檢測來自各相的第二傳感器SR的信號的值和相位，在檢出可視為共態噪聲in的場合，通過輸出封鎖電路57禁止輸出所述脈衝形成輸出電路45的輸出。因此，不再執行根據行波判定絕緣惡化的操作。
同時，若在共態噪聲檢測電路52確定是由部分放電引起的絕緣惡化信號的場合，絕緣惡化相位檢測電路53根據來自各相 第二傳感器SR的信號電平值檢測出絕緣惡化的相位。
將脈衝輸出電路45的輸出輸入到計數電路46。
計數電路46的計數值超出時限整定電路48重複整定時間之內的設定值時，將信號送到判定絕緣惡化的輸出電路47，由所述輸出電路47顯示判定結果並輸出到外部。
另一方面，將脈衝輸出電路45的輸出和絕緣惡化相位檢測電路53的輸出輸入到AND門54，將AND門54的輸出信號輸入到計數電路55。
在由時限帶定電路48的重複設定時間之內，當計數電路55中的計數值超出設定的預定值時，由計數電路55將信號饋給判定絕緣惡化的輸出電路56，由所述輸出電路56顯示判定結果並輸出到外部。
因此，依靠檢測部分3的動作能夠確定絕緣狀態已惡化的電力傳輸系統和惡化的相位。
接著，參照圖9對實際測定波形的實例加以說明。伴隨部分放電而發生的脈衝雖也可能照其原樣進行觀察，但由於它是在極短時間內發生的，所以對其捕捉是有困難的。因此通過在脈衝電路中插入諧振電路以便於脈衝捕捉，圖9表示使用這種電路所獲得的波形，圖中，J1是伴隨部分放電而產生的脈衝，其後，該脈衝激勵諧振電路呈現出有特定頻率的衰減波形J2。
還有，應當指出鐵芯K的尺寸形狀及材料並不局限於上述實施例，可根據檢測條件進行適當的變更。
接著，在圖10和圖11中示出本發明使用的電容器CT的製作實例。圖10的電容器的電容量為500pF。圖11的電容器的電容量為1000pF。圖11的電容器是按照可兼作母線支持絕緣子的樣式進行製作的，因而可節省安裝所需的空間。每個電容器都是通過將多個介質陶瓷材料製成的電容元件Fd進行串聯並用環氧樹脂覆蓋在元件上模製成型為絕緣子形狀而製成的。
本發明中使用的電容器CT由於本發明既定的目的，除了行波高侵入性和部分放電的高初始電壓之外，因為它們是長久地安裝在實際系統中的，所以還要求高耐壓特性、高電氣絕緣性能，長使用壽命等電氣和機械方面的高度可靠性。
經本發明人進行一系列實驗以後，實驗證明，就高侵入行波和高耐壓特性而言，用於本發明的電容器元件最好用具有組分為SrTiO3或MgTiO3或BaTiO3的介質陶瓷材料製成。因此，在本發明中最好使用具有這樣組分的介質陶瓷材料。
此外，加速惡化試驗的實驗已經證明，由於部分放電呈現高的初始電壓、以及要求高耐壓特性和良好的絕緣特性，將電容器元件串聯排列並模製成型於環氧樹脂中是適宜的。因此，最好在本發明中使用如上結構的電容器元件。
下面，參照圖12-圖15，示出本發明另外的應用實施例。
圖12示出系統中無噪聲時的絕緣惡化監視裝置的適用實例，在該情況下，由於沒必要在公共母線上設置電容器，所以可採用簡潔而廉價的結構。
圖13示出除經常性監視系統的絕緣惡化之外，也適用於檢測系統與地發生短路的實例，第一傳感器S代替以往的零相電流互感器，因此不必要再裝備零相電流互感器和接地繼電器，設備費用變得便宜起來，同時還能節省安置空間。
圖14示出由可攜式裝置構成的另一實施例。
第一傳感器S用半環形鐵芯製成，並可拆卸地裝載到電纜上。
另外，在連接到電纜(L)的母線的各相上，設置有可裝可卸的接線端子312的三根電線311，在這些電線311上分別連接著保險絲F和電容器CT。於是，各電容器CT分別包含在塑料制的絕緣筒310中，通過保險絲(F)和接線端子312連接到高壓母線上。
電容器CT的接地側電線311通過裝在可攜帶式盒子300中的第二傳感器SR和第三傳感器SF與地GND相接。
可攜帶式盒子300還包含檢測部分3，它接收第一傳感器S、第二傳感器SR、第三傳感器SF的輸出信號。
象這樣按可攜式構成的本發明的電氣設備絕緣惡化監視裝置可以在帶電狀態安裝到並從電氣裝備上拆下而不必停電進行裝卸。
接著，在圖15中示出利用單芯電纜或三芯電纜的芯線與鎧裝間的靜電電容作為電容器(CT)的情況。
由於這種情況下不需在電線上設陶瓷電容器，所以特別適合於10KV以上的電力傳輸系統。
如上所說明的，按照本發明能夠經常在帶電狀態下監視電力裝備和電纜等的電氣設備的絕緣狀態。
權利要求
1.用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，它包括在電力傳輸路由中絕緣狀態下降時，用以檢測由在該部位發生的部分放電而發生的行波的第一傳感器，用以在檢測所述發生行波的相位的同時檢測外來噪聲的第二傳感器，用以檢測為判定所述行波的方向用的基準信號的第三傳感器，以及用以處理來自所述第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器的信號的檢測部分，其特徵在於，所述檢測部分通過對來自所述第一傳感器和第三傳感器的信號的相位進行比較，在它探測到電力電纜或電氣裝備因出現的絕緣惡化而發生的行波時，判定是否存在絕緣惡化，並在根據來自第二傳感器的信號探測該信號是外來噪聲還是絕緣惡化的同時，在確定是絕緣惡化的情況下探測出該陷入絕緣惡化的相位。
2.根據權利要求1所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，在和所述電力電纜連接的公共母線與各相母線的接地線之間設置電容器，所述第一傳感器適合於在包含多個電力傳輸路由的電力電纜中檢測行波，所述第二傳感器適合於檢測在各相的電容器連接到大地的各條線路中檢測行波的相位，所述第三傳感器適合於在把所有電容器連接到大地的線路中檢測基準信號。
3.根據權利要求1或2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器都是通過圍繞環形鐵芯配置一檢測繞組而構成的，而且，分別把其檢測對象貫穿過環形鐵芯作為一次繞組。
4.根據權利要求1或2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述檢測部分在根據來自第二傳感器的信號判斷該信號為外來噪聲的情況下，不再根據行波執行判定絕緣惡化的處理。
5.根據權利要求3所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，構成所述第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器的環形鐵芯，磁動勢與磁通密度間有大致比例關係、近似線性的BH特性，並且，在從低頻區到高頻區範圍內磁導率近似恆定。
6.根據權利要求1或2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述第一傳感器具有用於檢測市電頻率的接地電流的零相電流互感器的功能。
7.根據權利要求5所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述鐵芯是用非晶金屬製成的。
8.根據權利要求7所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述非晶金屬是以鈷為主要成分的非晶金屬。
9.根據權利要求3所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器纏繞構成第一繞組和第二繞組，把第一繞組兩端短路，把第二繞組作為檢測繞組。
10.根據權利要求2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述電容器是用介質陶瓷材料製成的。
11.根據權利要求10所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述介質陶瓷材料的組成部分是SrTiO3或MgTiO3或BaTiO3。
12.根據權利要求10所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述電容器成型為絕緣子形狀，具有機械和電氣的強度，是按可兼作所述電線或電線的支持絕緣子而構成的。
13.根據權利要求12所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述電容器是把多個由介質陶瓷材料構成的電容元件串聯，並用環氧樹脂模製成型為絕緣子形狀的。
14.根據權利要求2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，將構成母線的芯線與覆蓋該芯線的鎧裝之間的靜電電容用作所述電容器。
15.根據權利要求2所述的用於監視電氣設備絕緣惡化的裝置，其特徵在於，所述第一傳感器的環形鐵芯，是用半環形鐵芯製成，並可拆卸地裝載到檢測目標的電纜上，另外，在連接到所述電力電纜的母線的各相上，設置有可裝可卸的接線端子的電線，在各電線上設置所述電容器的同時，在各電容器的接地側電線上設置所述第二傳感器和所述第三傳感器，第二傳感器和第三傳感器及檢測部分都裝進可攜帶式框盒中以構成便攜型的裝置。
全文摘要
一種可在帶電狀態下臨視電力裝備及電纜的絕緣狀態的電氣設備絕緣惡化監視裝置。它含有用以檢測在該部位發生部分放電而發生的行波的第一傳感器；用以檢測行波相位及外來噪聲的第二傳感器；用以檢測基準信號的第三傳感器；及處理所述第一、第二和第三傳感器的信號的檢測部分，該檢測部分比較所述第一和第三傳感器的信號的相位，根據行波判定是否有絕緣惡化，並在探測第二傳感器的信號是外來噪聲還是絕緣惡化的同時，探測出在確定是絕緣惡化的情況下絕緣惡化的相位。
文檔編號G01R31/02GK1049229SQ9010664
公開日1991年2月13日 申請日期1990年7月31日 優先權日1989年7月31日
發明者齊卿晃, 前沢重成, ∴山知章, 瀨良昭雄, 照永福三 申請人:三井石油化學工業株式會社