气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置及方法

摘要

本发明公开了气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置，其特征在于，包括气体绝缘组合电器外壳、激振器、示波器，所述气体绝缘组合电器外壳内部设置有试验腔体，所述试验腔体的内部沿水平方向设置有导杆，所述导杆上设置有发射传感器，所述发射传感器与所述激振器相连接；所述气体绝缘组合电器外壳的上部设置有若干个接收传感器，所述接收传感器与所述示波器相连接；所述气体绝缘组合电器外壳的两端设置有端部盖板；所述气体绝缘组合电器外壳的下端分别设置有用来测量试验腔体内部压力的气压表、用来充SF6气体的阀门。本发明可实现气体绝缘组合电器中机械振动信号传播特性的实验室测试及分析。

说明书

技术领域

本发明涉及气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置及方法，属于电气设备试验技术领域。

背景技术

封闭式气体绝缘组合电器（GasInsulatedSwitchgear，GIS）具有占地面积小、良好的绝缘性能而在电网中得到了广泛的应用。但是由于其的全封闭结构特点，一旦出现事故，造成的后果比分离敞开式设备严重得多，其故障修复尤为复杂。

GIS往往采用现场组装的方式进行安装，由于现场环境恶劣，组装周期短，易于出现机械故障，如触头接触不良、导体不对心等。机械故障会导致GIS在运行过程中产生振动，长期的振动会导致GIS密封不良、漏气等现象，严重时会导致悬浮电位的产生，造成放电性故障。因此对GIS的机械故障进行准确检测，是实现其缺陷早期诊断的有效方法。

之前的研究对GIS放电性故障的检测研究较多，但机械故障不同于放电性故障，其早期不会产生放电信号，因此诸如特高频、超声波及脉冲电流等放电性故障检测方法对机械故障的检测均无效。

发明内容

本发明针对GIS机械故障的振动信号检测，提供了气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置及方法，实现了采用机械振动信号检测可有效检测GIS的机械故障。

本发明采用如下技术方案：气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置，其特征在于，包括气体绝缘组合电器外壳、激振器、示波器，所述气体绝缘组合电器外壳内部设置有试验腔体，所述试验腔体的内部沿水平方向设置有导杆，所述导杆上设置有发射传感器，所述发射传感器与所述激振器相连接；所述气体绝缘组合电器外壳的上部设置有若干个接收传感器，所述接收传感器与所述示波器相连接；所述气体绝缘组合电器外壳的两端设置有端部盖板；所述气体绝缘组合电器外壳的下端分别设置有用来测量试验腔体内部压力的气压表、用来充SF6气体的阀门。

优选地，试验腔体的两端采用声子晶体材料进行密封，导杆与声子晶体材料紧密接触。

优选地，声子晶体材料的厚度为150mm。

优选地，试验腔体的中间设置有盆式绝缘子，试验腔体包括左端试验腔体、右端试验腔体，左端试验腔体与右端试验腔体通过盆式绝缘子连接成一段腔体；盆式绝缘子为可更换式。

优选地，左端试验腔体与右端试验腔体的长度均为1300mm，左端试验腔体与右端试验腔体的端面直径为560mm，导杆的直径为100mm，导杆的长度为1000mm。

优选地，示波器采用泰克4104，示波器的频率特性为四通道、1G带宽、5GHz采样率。

优选地，激振器采用高压脉冲发生器，激振器可产生的高压脉冲的电压不超过20kV。

优选地，发射传感器与接收传感器的频率范围均为0~20kHz。

本发明还提出气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1将试验腔体中间的盆式绝缘子采用中空的金属圆筒代替，保持试验腔体长度不变，保证机械振动信号不通过盆式绝缘子传播，此时利用激振器和发生传感器发射出机械振动信号，通过接收传感器和高速度的示波器进行机械振动信号的接收，获得没有经过盆式绝缘子的机械振动信号；

步骤SS2将盆式绝缘子装上，换掉中空的金属圆筒，重复步骤SS1，获得经过盆式绝缘子的机械振动信号；

步骤SS3将步骤SS1和步骤SS2获得的机械振动信号分别在时域和频域上进行比较，时域信号主要比较信号的最大幅值、平均幅值及信号能量三个特征参数，频域信号主要比较信号的频率分布特征；

步骤SS4通过时域对比和频域对比获得盆式绝缘子对机械振动信号传播特性的影响，比较不同位置处接收传感器接收到的机械振动信号，进而获得机械振动信号在GIS中的传播特性；

步骤SS5更换不同类型、不同材料的盆式绝缘子，重复步骤SS1~步骤SS4，进而获得经过盆式绝缘子时的机械振动信号，从而研究盆式绝缘子对机械振动信号传播特性的影响。

本发明所达到的有益效果：本发明可实现在实验室中对气体绝缘组合电器中机械振动信号的传播特性进行测试，掌握机械振动信号在气体绝缘组合电器中传播时的衰减特征，为现场使用机械振动方法进行气体绝缘组合电器机械故障的准确检测奠定实验室基础。

附图说明

图1是本发明的气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置的结构示意图。

图2是本发明的气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验方法的流程示意图。

图中标记的含义：1-激振器，2-发射传感器，3-气体绝缘组合电器外壳，4-声子晶体材料，5-接收传感器，6-盆式绝缘子，7-示波器，8-导杆，9-端部盖板，10-气压表，11-阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明的气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置的结构示意图，本发明提出气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置，包括气体绝缘组合电器外壳3、激振器1、示波器7，气体绝缘组合电器外壳3内部设置有试验腔体，试验腔体的内部沿水平方向设置有导杆8，导杆8上设置有发射传感器2，发射传感器2与激振器1相连接；气体绝缘组合电器外壳3的上部设置有若干个接收传感器5，接收传感器5与示波器相连接；气体绝缘组合电器外壳3的两端设置有端部盖板9，端部盖板9采用金属材料制作；气体绝缘组合电器外壳3的下端分别设置有用来测量试验腔体内部压力的气压表10、用来充SF6气体的阀门11。

试验腔体的两端采用声子晶体材料4进行密封，导杆8与声子晶体材料4紧密接触。试验腔体的中间设置有盆式绝缘子6，试验腔体包括左端试验腔体、右端试验腔体，左端试验腔体与右端试验腔体通过盆式绝缘子6连接成一段腔体；盆式绝缘子6为可更换式。

声子晶体材料4的厚度为150mm；左端试验腔体与右端试验腔体的长度均为1300mm，左端试验腔体与右端试验腔体的端面直径为560mm，导杆8的直径为100mm，导杆8的长度为1000mm。

示波器7采用泰克4104，示波器7的频率特性为四通道、1G带宽、5GHz采样率；激振器1采用高压脉冲发生器，用来作为机械振动信号发生装置，通过导杆8上的发射传感器2将机械振动信号传输到导杆8上，导杆8采用铝制金属材料制作，激振器1可产生的高压脉冲的电压不超过20kV；发射传感器2与接收传感器5的频率范围均为0~20kHz；接收传感器5用来接收来自发射传感器传递的机械振动信号。

本发明还提出气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验装置的方法，如图2所示的是本发明的气体绝缘组合电器中振动信号传播特性试验方法的流程示意图，具体包括如下步骤：

步骤SS1将试验腔体中间的盆式绝缘子6采用中空的金属圆筒代替，保持试验腔体长度不变，保证机械振动信号不通过盆式绝缘子6传播，此时利用激振器1和发生传感器2发射出机械振动信号，通过接收传感器5和高速度的示波器7进行机械振动信号的接收，获得没有经过盆式绝缘子6的机械振动信号；

步骤SS2将盆式绝缘子6装上，换掉中空的金属圆筒，重复步骤SS1，获得经过盆式绝缘子6的机械振动信号；

步骤SS3将步骤SS1和步骤SS2获得的机械振动信号分别在时域和频域上进行比较，时域信号主要比较信号的最大幅值、平均幅值及信号能量三个特征参数，频域信号主要比较信号的频率分布特征；

步骤SS4通过时域对比和频域对比获得盆式绝缘子6对机械振动信号传播特性的影响，比较不同位置处接收传感器5接收到的机械振动信号，进而获得机械振动信号在GIS中的传播特性；

步骤SS5更换不同类型、不同材料的盆式绝缘子6，重复步骤SS1~步骤SS4，进而获得经过盆式绝缘子6时的机械振动信号，从而研究盆式绝缘子6对机械振动信号传播特性的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。