[发明专利]三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法

说明书

本发明涉及一种三维弱磁传感器，其为三分量垂直结构，所述三维弱磁传感器设置有三个测磁传感器，用于测量空间中任意方向上放电产生的磁场；本发明还提供一种开关柜局部放电弱磁检测方法，包括：在开关柜前设置一个三维弱磁传感器；测量所述三维弱磁传感器与开关柜之间的距离；根据所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴三个方向的磁场分量之间的差值来检测局部放电的放电方向；通过所述三维弱磁传感器检测到磁场大小来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型；本发明还提供另一种包含两个三维弱磁传感器的局部放电弱磁检测方法，检测精度更高。本发明检测精度高，检测过程无需人工参与。

技术领域

本发明涉及局部放电检测技术领域，特别是涉及三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法。

背景技术

随着经济的高速发展，电力系统在不断的发展和更新换代，电力系统在运行过程中，开关柜及线缆都会存在“局部放电”现象。

所谓“局部放电”是指在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电而并没有形成贯穿性放电通道的一种放电。产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电，而其它区域仍然保持绝缘的特性。大型电气设备的绝缘结构比较复杂，使用的材料多种多样，整个绝缘系统电场分布很不均匀。由于设计或制造工艺上不尽完善使绝缘系统中含有气隙，或是在长期运行过程中绝缘受潮，水分在电场作用下发生分解产生气体而形成气泡。因为空气的介电常数比绝缘材料的介电常数小，即使绝缘材料在不太高的电场作用下，气隙气泡部位的场强也会很高，当场强达到一定值后就会发生局部放电。另外绝缘内部存在缺陷或混入各种杂质，或者在绝缘结构中存在某些电气连接不良，都会使局部电场集中，在电场集中的地方就有可能发生固体绝缘表面放电和悬浮电位放电。局部放电会形成瞬时电流。根据电生磁的原理，局部放电形成电厂的同时，在放电部位就会形成瞬时磁场。

局部放电原理：

在开关柜内部，不同区域的电场强度是不同的，因为某些原因，局部区域场强较大，造成绝缘局部短路发生放电但是没有形成持续的放电通道，绝缘没有被击穿，这种现象被称为局部放电。一般来说，局部放电对绝缘介质的电气性能影响较小，但是当局部放电强度较大且长时间得不到维修时，尤其是在高压开关柜中，对绝缘损害较大。局部放电的发生位置受到开关柜内电场分布和绝缘性能的影响，通常发生在电场强度大，绝缘性能低的位置。

局部放电的原因主要有三类：

(1)绝缘内部或表面存在气隙或者气泡。在交变电场中，电场强度反比于介电常数，因为气体的介电常数比液体和固体的介电常数小，所以气隙或者气泡的电场强度大于周围的液体和固体，而一般情况下气体的击穿场强又小于液体和固体，因此在气隙或者气泡处容易发生局部放电。绝缘内部存在的气泡可能是生产过程中产生的，或者在运行过程中因为发生化学反应等产生的。

(2)绝缘内部存在杂质，导体存在尖端导致电场集中，非带电导体形成悬浮电位体，与其他部分之间存在很高的电位差，从而造成局部放电。

(3)与空气直接接触的高压端面和空气的交界面上发生局部放电。

一般放电源都在开关柜内部，而检测传感器一般在柜体的内部或者外部。有可能安放在开关柜上，也有可能安装在距离开关柜一定距离的地面上。

局部放电的检测方法：

局部放电发生过程经常伴有声、光、电和热等物理现象以及化学分解。依照表征这些现象的不同的物理量，例如：电脉冲、超声波、电磁波、光和热等。通过检测这些物理量，对应不同的检测方法，实现放电现象的检测和分析，进而分析局部放电的严重程度和绝缘状态。

目前，国内外常用的局部放电检测方法有两类，一类是电检测法，一类是非电检测法。其中，电检测方法有着较高的灵敏度，能够实现定量检测；而非电检测法，其灵敏度较低，不能实现定量检测。实际应用中，通常将电检测法和非电检测法相结合。