專利名稱：一種檢測阻抗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及局部放電檢測，尤其涉及一種檢測阻抗。
背景技術(shù)：
檢測阻抗是脈沖電流法局部放電測量中的一個(gè)重要的傳感單元。目前局部放電測 量儀生產(chǎn)廠家出品的檢測阻抗僅適用于高壓小電容量或低壓大電容量試品。根據(jù)電力生產(chǎn) 現(xiàn)場要求需進(jìn)行高壓大電容量試品現(xiàn)場局部放電測量，對檢測阻抗提出新的要求，應(yīng)達(dá)到 大電流、高靈敏度的指標(biāo)。 檢測阻抗又稱輸入單元，有電阻式、電阻電容式和電阻電容電感式幾種。檢測阻抗 的種類和連接方式、位置對局部放電脈沖檢測的靈敏度、分辨能力及波形變化都有影響。常 見的檢測阻抗采用的是電阻電容電感式，初次級線圈間采用高頻變壓器耦合的雙調(diào)諧輸入回 路。其初級繞組電感量在局部放電檢測儀的放大器頻帶內(nèi)與試驗(yàn)電路的等效電容相調(diào)諧。在 串聯(lián)法和并聯(lián)法時(shí)，調(diào)諧電容量可由耦合電容CK和試品電容Cx的串聯(lián)值來決定。在平衡法 時(shí)，若兩試品電容量一致時(shí)(CX1 = CX2 = Cx)則調(diào)諧電容量可按試品電容量Cy的一半來計(jì)算。
目前檢測阻抗多用于小容量設(shè)備的局部放電檢測，如變壓器的集中對地電容約為 0. 1 0.4iiF，檢測時(shí)檢測阻抗通流不大于10A，互感器的電容為幾千pF，檢測時(shí)流經(jīng)檢測 阻抗的電流不大于IOA，因此檢測阻抗調(diào)諧電容量C最大范圍也僅在0. 4 6 ii F，各類檢測 阻抗參數(shù)見圖l，其為現(xiàn)有技術(shù)中的各類檢測阻抗參數(shù)表。而高壓并聯(lián)電容器的電容約為 30 50ii F，如檢測阻抗不進(jìn)行改進(jìn)，檢測的靈敏度將很低，無法滿足測時(shí)需要。另外，對于 高壓并聯(lián)電容器局部放電測試時(shí)，流經(jīng)檢測阻抗的電流均大于IOOA，而目前檢測阻抗最大 僅能通流60A，將導(dǎo)致測試時(shí)因?yàn)殡娏魈蠖鴵p壞檢測阻抗磁芯，數(shù)據(jù)也不會準(zhǔn)確。
如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)檢測阻抗方案電路原理示意圖，其檢測阻抗電容測量范 圍小，初級繞組S由于用的是一般導(dǎo)線，通流能力低；高頻變壓器磁芯A的結(jié)構(gòu)尺寸小，一般 選擇直徑①=12mm 15mm，開口尺寸30mmX 15mm，磁芯磁導(dǎo)率一般為800 1000 y 。 (u。 為真空磁導(dǎo)率，u。 = 4 Ji X 10—7H/m)，在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上無法制作大容量高靈敏度的檢測阻抗， 必須重新設(shè)計(jì)。 目前解決大容量設(shè)備局部放電測試的一個(gè)辦法是采用穿芯式高頻線圈，該穿芯線
圈套在被試電容器低壓側(cè)接地端，利用磁路耦合過來的電信號判斷內(nèi)部局部放電。 穿芯式高頻線圈由于初級為一匝，通流問題容易解決，選擇合適截面的銅線即
可，但因?yàn)槌跫墳橐辉褜?dǎo)線，等值電感很小L〈liiH，對應(yīng)的調(diào)諧電容很大，一般在60
250iiF。而目前現(xiàn)場要求的電容試品范圍在4 60iiF。當(dāng)試品電容大于60 y F時(shí)，測量靈
敏度很低，范圍在35 50pC，而此時(shí)現(xiàn)場對電力電容器局部放電的控制標(biāo)準(zhǔn)為小于50pC。
由此可見，此方案信噪比低，很難滿足對檢測阻抗提出的應(yīng)達(dá)到高靈敏度指標(biāo)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是為了解決高壓大電容量試品現(xiàn)場局部放電測量的問題。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種檢測阻抗，所述檢測阻抗包括初級繞組、次級繞組，以及 與所述次級繞組并聯(lián)的一輸出電阻，所述初級繞組具有高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯，且所述 初級繞組選用預(yù)定載流量以上的金屬繞制。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述預(yù)定載流量為載流量100A以上。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述初級繞組的輸入端與被測試品電容低壓端相
連，用于輸入脈沖電流信號；所述檢測阻抗與所述輸出電阻兩端相連的輸出端，與局部放電
測量主機(jī)相連，用于輸出經(jīng)過所述檢測阻抗處理的脈沖電流信號。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述初級繞組包括相連接的第一線圈和第二線圈， 所述第一線圈和第二線圈的不相連的另一端&、 X3分別作為輸入端與所述被測試品電容低 壓端相連，且所述第一線圈和第二線圈均選用載流量100A以上的金屬繞制，其中，所述載 流量100A以上的金屬包括直徑9mm的紫銅棒，所述直徑9mm的紫銅棒的電感量為3 4 y H。
本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述次級繞組包括相連接的第三線圈和第四線圈， 電感量均為380 ii H。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述第一線圈和所述第二線圈相連的部分與所述 第四線圈和所述輸出電阻相連的部分，也相連接并接地，所述接地端還與所述檢測阻抗的 外殼相連。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述第一線圈和所述第二線圈相連的部分還連接
有輸入端子X2，所述&、 X2、 X3均選用600A大電流端子。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述輸出電阻的電阻值為75Q 。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯的磁導(dǎo)率為2000
3000ii。，其中，u。 = 4ji X10—7H/m ;頻率響應(yīng)為500kHz以上。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯包括高頻U型鐵淦 氧磁芯，所述高頻U型鐵淦氧磁芯的對接磁芯之間墊有非磁性介質(zhì)。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述高頻U型鐵淦氧磁芯的直徑為22mm，開口尺寸 為62mmX25mm。 本發(fā)明所述檢測阻抗，較佳的，所述輸出端經(jīng)高頻電纜與所述局部放電測量主機(jī) 相連。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的檢測阻抗適合于高壓大電容量(4 60iiF)試品，允許 較大的測量電流(0 200A)，具有較高的靈敏度(可達(dá)8 10pC)。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的各類檢測阻抗參數(shù)表；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)檢測阻抗方案電路原理示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例檢測阻抗方案電路原理示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例圖3中的&與X3與被測試品電容低壓端相連接的示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例圖3中的高頻U型鐵淦氧磁芯放大示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例圖3中的檢測阻抗的頻響特性曲線 圖7為本發(fā)明實(shí)施例另一檢測阻抗方案電路原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附 圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本發(fā) 明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1 : 根據(jù)高壓電力電容器現(xiàn)場局部放電測量的基本要求，檢測阻抗基本指標(biāo)應(yīng)達(dá)到通 流100A， 20kHz 300kHz范圍內(nèi)信號檢測靈敏度應(yīng)小于30pC。 本發(fā)明實(shí)施例圖3與現(xiàn)有技術(shù)例圖2的檢測阻抗原理圖是一樣的，但實(shí)際結(jié)構(gòu)尺 寸，導(dǎo)體截面，磁芯截面，磁芯材料特性不同。 平衡檢測阻抗輸入初級線圈和L2電感量與試驗(yàn)回路所具有的調(diào)諧電容相匹配。
對應(yīng)電容范圍4 60ii F， k = L2 = 3 4ii H，中心諧振頻率設(shè)在調(diào)諧電容范圍的中間值
附近，而盡量不要選在其兩邊緣值附近，因?yàn)樵陔娙萘枯^大的邊緣值附近要引起靈敏度的
降低，而在電容量較小的邊緣值附近可能弓I起脈沖的波形產(chǎn)生不對稱。 初級電感量對工頻電源的電壓是一個(gè)低阻抗，由于電感量較小可以屏蔽低頻干擾
和工頻電壓(工頻電壓指試驗(yàn)電源經(jīng)被測試品在初級線圈上產(chǎn)生的50Hz電壓降)，且對低
頻電源有足夠的抗過載能力和良好的濾波特性。 圖3中初級繞組Y(包括和L2)根據(jù)通流要求，均需選用載流量100A以上的金 屬繞制，可以選用直徑①=9mm紫銅棒繞制，其載流量可達(dá)200A 250A，&、X2、X3均選用 600A大電流端子。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例圖3中的&與X3與被測試品電容低壓端 相連接的示意圖。正常測量時(shí)&與X3分別與試品電容低壓端CX1、CX2相連接，引線盡量短， 以減小空間干擾，X2端選用合適的截面導(dǎo)線接地。 圖3中B為高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯，選用高磁導(dǎo)率材料ii = 2000 3000 iiO，頻 率響應(yīng)可達(dá)500kHz以上，可選用符合條件的高頻U型鐵淦氧磁芯。如圖5所示，為本發(fā)明實(shí) 施例圖3中的高頻U型鐵淦氧磁芯放大示意圖，在U型對接磁芯之間可以墊上適當(dāng)?shù)姆谴?性介質(zhì)，用來調(diào)節(jié)LpL2電感量，磁芯的結(jié)構(gòu)尺寸為直徑①=22mm，開口尺寸62mmX25mm。 圖中L3、L4為次級繞組。每只繞組的電感量約為380 ii H， R為并聯(lián)輸出匹配電阻，其電阻值 為75Q 。 Xm輸出端經(jīng)高頻電纜與局部放電測量主機(jī)相連。 0端子為接地端，與檢測阻抗屏蔽外殼相連，防止電磁雜散干擾。 g為放電間隙，防止高壓耦合到主機(jī)低壓去。 本發(fā)明實(shí)施例的檢測阻抗實(shí)際性能測試結(jié)果如圖6所示，其為本發(fā)明實(shí)施例圖3 中的檢測阻抗的頻響特性曲線圖。經(jīng)使用標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖校準(zhǔn)器與局放儀聯(lián)合測試結(jié)果表 明本檢測阻抗靈敏度達(dá)到8 10pC。本發(fā)明實(shí)施例的檢測阻抗頻率響應(yīng)特性結(jié)果表明在 測試頻段20-300kHz曲線平滑，另通過方波進(jìn)行比對，其靈敏度較高，滿足設(shè)計(jì)需要。將該 檢測阻抗集成到整個(gè)測試回路中，測試結(jié)果表明本發(fā)明實(shí)施例的檢測阻抗能有效分辨被測 試品局部放電信號及外部干擾信號。 本發(fā)明的檢測阻抗是放電試驗(yàn)回路中局部放電信號檢測出來的重要單元，符合國標(biāo)GB7354-87所推薦的幾種局部放電檢測方法(串聯(lián)法、并聯(lián)法、平衡法)。
由于高壓電力電容器局放測量存在檢測靈敏度低，易接收外界干擾，試驗(yàn)電流大 等問題，最小可測的視在放電量Aq = C* AU(局部放電測量中所指的放電量均為視在放 電量)，直接和電容量的大小成正比，所以當(dāng)試品電容量較大時(shí)，靈敏度降低。在這種試驗(yàn)條 件下，不僅測量儀器輸入級的基本噪聲對靈敏度有影響，而且在整個(gè)測量系統(tǒng)中感應(yīng)的干 擾電壓也會使靈敏度降低。在現(xiàn)場為了對大電容量高壓電容器的局放進(jìn)行測量，本發(fā)明上 述實(shí)施例推薦的平衡橋式法檢測回路具有較高的干擾抑制能力，衰減干擾倍數(shù)可達(dá)l : 20 到l : 25。本發(fā)明上述實(shí)施例的檢測阻抗適合于高壓大電容量(4 60iiF)試品，允許較 大的測量電流(0 200A)，且具有較高的靈敏度(可達(dá)8 10pC)。 現(xiàn)有技術(shù)檢測阻抗允許通流僅50A，靈敏度約15 20pC ;而本發(fā)明實(shí)施例的上述 檢測阻抗允許通流達(dá)到200A，靈敏度達(dá)到8 10pC，已能滿足200kVar 500kVar， 5500V
12000V范圍內(nèi)的六種電壓(12kv，12/V^ kv，12/2kv， Hkv，n/^kv，H/2kv)和三種容量 (200kvar， 334kvar， 500kvar)組合共有十八種規(guī)格的電力電容器現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)。
實(shí)施例2 : 值得注意的是，本發(fā)明的初級繞組和次級繞組也可以均為一個(gè)線圈，如圖7所示，
為本發(fā)明實(shí)施例另一檢測阻抗方案電路原理示意圖，其初級線圈為L/，次級線圈為L/，其
中，所述初級線圈L/也選用載流量100A以上的金屬繞制。X/與V為與被測試品電容低
壓端相連接的檢測阻抗輸入端，X/與X/也均選用600A大電流端子。Xm'為經(jīng)高頻電纜與
局部放電測量主機(jī)相連的輸出端，還包括與所述次級線圈L/并聯(lián)的一輸出電阻R'，B'為高
磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯，也選用高磁導(dǎo)率材料y = 2000 3000 ii 。，頻率響應(yīng)可達(dá)500kHz
以上的磁芯。0'端子為接地端，與檢測阻抗屏蔽外殼相連，防止電磁雜散干擾。 通過本發(fā)明研制成功的檢測阻抗，使得高壓電力電容器在現(xiàn)場進(jìn)行局部放電測量
得以實(shí)施，解決了局部放電測量中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。經(jīng)過現(xiàn)場測試已成功發(fā)現(xiàn)多臺高壓
電力電容器局放超標(biāo)(不合格)，為確保電力設(shè)備安全運(yùn)行提供了可靠保證。 以上所述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步
詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明
的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含
在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種檢測阻抗，所述檢測阻抗包括初級繞組、次級繞組，以及與所述次級繞組并聯(lián)的一輸出電阻，其特征在于所述初級繞組具有高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯，且所述初級繞組選用預(yù)定載流量以上的金屬繞制。
2. 如權(quán)利要求l所述檢測阻抗，其特征在于，所述預(yù)定載流量為載流量100A以上。
3. 如權(quán)利要求l所述檢測阻抗，其特征在于，所述初級繞組的輸入端與被測試品電容低壓端相連，用于輸入脈沖電流信號；所述檢 測阻抗與所述輸出電阻兩端相連的輸出端，與局部放電測量主機(jī)相連，用于輸出經(jīng)過所述 檢測阻抗處理的脈沖電流信號。
4. 如權(quán)利要求2所述檢測阻抗，其特征在于，所述初級繞組包括相連接的第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈的不相連 的另一端^、X3分別作為輸入端與所述被測試品電容低壓端相連，且所述第一線圈和第二 線圈均選用載流量100A以上的金屬繞制，其中，所述載流量100A以上的金屬包括直徑9mm 的紫銅棒，所述直徑9mm的紫銅棒的電感量為3 4ii H。
5. 如權(quán)利要求4所述檢測阻抗，其特征在于，所述次級繞組包括相連接的第三線圈和第四線圈，電感量均為380 ii H。
6. 如權(quán)利要求5所述檢測阻抗，其特征在于，所述第一線圈和所述第二線圈相連的部分與所述第四線圈和所述輸出電阻相連的部 分，也相連接并接地，所述接地端還與所述檢測阻抗的外殼相連。
7. 如權(quán)利要求6所述檢測阻抗，其特征在于，所述第一線圈和所述第二線圈相連的部分還連接有輸入端子X2，所述&、 X2、 X3均選用 600A大電流端子。
8. 如權(quán)利要求7所述檢測阻抗，其特征在于， 所述輸出電阻的電阻值為75 Q 。
9. 如權(quán)利要求l所述檢測阻抗，其特征在于，所述高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯的磁導(dǎo)率為2000 300 ii 。，其中，u。 = 4 Ji X 10—7H/m ;頻 率響應(yīng)為500kHz以上。
10. 如權(quán)利要求9所述檢測阻抗，其特征在于，所述高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯包括高頻U型鐵淦氧磁芯，所述高頻U型鐵淦氧磁芯的 對接磁芯之間墊有非磁性介質(zhì)。
11. 如權(quán)利要求10所述檢測阻抗，其特征在于，所述高頻U型鐵淦氧磁芯的直徑為22mm，開口尺寸為62mmX25mm。
12. 如權(quán)利要求3所述檢測阻抗，其特征在于， 所述輸出端經(jīng)高頻電纜與所述局部放電測量主機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測阻抗，所述檢測阻抗包括初級繞組、次級繞組，以及與所述次級繞組并聯(lián)的一輸出電阻，所述初級繞組具有高磁導(dǎo)率高頻響特性磁芯，且所述初級繞組選用預(yù)定載流量以上的金屬繞制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的檢測阻抗適合于高壓大電容量試品，允許較大的測量電流，具有較高的靈敏度。
文檔編號G01R31/12GK101769947SQ20091007609
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者劉少宇, 袁亦超, 陸新原, 馬繼先 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;北京華科興盛電力工程技術(shù)有限公司