[发明专利]保护间隙测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电压与绝缘技术领域，特别是涉及到绝缘设备过电压保护技术领域。

背景技术

在电网中普遍存在大量中性点不接地运行的变压器设备，当发生雷击或者短路、断线故障都会造成中性点过电压，为限制此类变压器中性点过电压的发生，一般采取装设保护间隙或者同时并联装设保护间隙和金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistors，MOV)的措施。

所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差。其间隙的结构有棒型、球型和角型三种。棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；球型间隙虽然伏秒特性最平坦，保护性能也很好，但它与棒型间隙一样，都存在着间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离增大，不能保证动作的准确性；角型间隙放电时，电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长，因而容易自行灭弧，间隙不会严重烧伤，所以，近年来角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护。由于一般保护间隙的间隙距离较小(8～25mm)，易为昆虫、鸟类或其他外物偶然碰触而引起短路，因此常在接地引下线上串接一个小角型辅助间隙。在正常情况下，保护间隙对地是绝缘的，并且绝缘强度低于所保护线路的绝缘水平，因此，当变压器端口遭受过电压波入侵并在在保护间隙两端产生超出绝缘耐受水平的过电压时，保护间隙击穿以限制过电压幅值，从而保护与之并联绝缘结构，进而起到保护电气设备的作用。

在变压器实际运行过程中，由于多方面因素，会导致保护间隙整定距离改变，严重时，甚至无法起到保护作用，使变压器正常运行存在安全隐患。为保证中性点间隙起到良好的过电压限制作用，需要对保护间隙长度进行相对频繁的监测。另一方面，出于对电力系统运行可靠性的考虑，通常不允许因为保护间隙长度测量而停运变压器，又因经济原因，对于普通保护间隙不宜装设在线检测装置。因此，对保护间隙长度的带电测量成为变压器日常检修项目中必不可少的一个环节。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种保护间隙测量装置及方法，该保护间隙测量装置及方法满足以下的要求：

1)出于系统电能质量以及供电可靠性的考虑，保护间隙测量装置及方法必须带电在线运行；

2)变压器中性点保护间隙多装设于高于地面2-3m处，同时考虑变压器运行时，操作人员的安全距离要求，需采用远距离测量手段；

3)保护间隙的击穿电压与间隙宽度有着密切的关系，并且对间隙宽度变化非常敏感，因此要求本发明保护间隙测量装置及方法精度高，测量误差为±2mm以内；

4)出于日常检修考虑，需要保护间隙测量装置及方法易于操作，同时能够相对快速测量以确保常规检修、维护的工作效率。

为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。

一种保护间隙测量装置，包括光学测距单元、间隙距离匹配单元、控制单元和壳体，控制单元连接至光学测距单元和间隙距离匹配单元，间隙距离匹配单元连接至光学测距单元，其中，

壳体包括固定段和匹配段；

间隙距离匹配单元连接至壳体，根据控制单元的控制改变壳体匹配段的移动距离；

光学测距单元测量壳体匹配段的移动距离。

其中所述光学测距单元包括光学发射元件、位置敏感探测器、信号处理电路、震荡电路、稳压电路和输出电路，其中，

光学发射元件和位置敏感探测器安装于壳体的固定段；

震荡电路连接至光学发射元件、位置敏感探测器；

稳压电路连接至位置敏感探测器；

信号处理电路连接至位置敏感探测器和输出电路；

稳压电路连接至信号处理电路。

特别地，所述光学测距单元的光学发射元件为红外发射单元，相应地，所述位置敏感探测器为红外测距传感器。

另外，所述间隙距离匹配单元包括步进电机、传动齿轮组、匹配段连接杆，壳体匹配段内表面上有接触槽，其中，

步进电机与传动齿轮组耦合，带动匹配段连接杆旋转；

匹配段连接杆上下端与壳体匹配段内表面上的接触槽啮合，带动壳体匹配段沿远离或接近壳体固定段的方向移动。

所述步进电机的步进角度与光学测距单元的测量时序匹配。

所述壳体密封隔光封装光学测距单元、间隙距离匹配单元和控制单元，且所述壳体内表面具有金属屏蔽层。