基于广义探头的绝缘子表面电荷在线监测研究.pdf

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1、2011年第30卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)59基于广义探头的绝缘子表面电荷在线监测研究汪讽，刘汉兵(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：通过对静电探头法测量表面电荷分布的原理进行分析，提出了一种基于广义静电探头法的表面电荷在线监测新方法。研究表明：当气体绝缘开关设备(GIS)中绝缘子表面存在静电荷时，会在金属导体上感应明显的电压信号。通过测量这个电压信号可以实时检测绝缘子表面电荷积聚的严重程度。进而可以大大减少绝缘子表面的闪络几率，提高电力系统的安全。关键词：气体

2、绝缘开关设备；绝缘子；表面电荷；广义探头；在线检测中图分类号：TM835文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)08-0059-03Studyonon-linemonitoringofsurfacechargeofinsulatorbasedongeneralizedprobeWANGFeng，LIUHan—bing(SchoolofElectricandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Thetheoryofelectrostaticp

3、robemethodusedtomeasuresurfacechargedistributionisanalyzedandanewmethodusedtomonitorsurfacechargeonlinewhichisbasedongeneralizedelectrostaticprobeispresented．ItshowsthatwhenstaticchargeisloadedontheinsulatorinGIS，voltagesignalwillbeinducedonthemetalconductor．Throughmeasuringthevo

4、hagesignal，accumulationdegreeofthesurfacechargeontheinsulatorcanbedetectedinrealtime．Sotheflashoveronsurfaceoftheinsulatorcanbereducedgreatlyandthesafetyofthepowersystemcanbeincreased．Keywords：gasinsulatedswitchgear(GIS)；insulator；surfacecharge；generalizedprobe；onlinedetecting0引言

5、行状态下，不可能将里面的绝缘子取出测量其表面上的电为了适应负荷的增长和电源距离负荷越来越远的状荷分布。以目前的检测原理来看，还不能实现绝缘子表面况，需要逐步提高输送电压的等级”J。气体绝缘开关设备电荷在线监测。(gasinsulatedswitchgear，GIS)由于其所占土地面积小已经本文通过对静电探头法测量绝缘子表面电荷原理的研为很多国家所青睐。但在外施电压的作用下，GIS中的究，提出了一种基于广义静电探头原理的表面电荷在线监绝缘子表面可以积聚大量的电荷。而绝缘子表面的电荷又测的新方法。并通过对实际的GIS中的绝缘子施加表面电会影响绝缘子表面的沿面

6、放电。严重时将导致闪络。目前荷，采用有限元分析软件Ansofl计算表面电荷在屏蔽环在我国新建的330kV与500kV变电站，多采用GIS。研究上引起的悬浮电位数值，验证了本文提出方法的有效性。表明：绝缘子的沿面闪络是影响GIS运行可靠性的一个重1传统静电探头感应原理要原因。影响绝缘子沿面闪络的因素很多，其中的一个电容探头法是用来测量绝缘子表面电荷分布的一种常关键因素就是绝缘子表面电荷积聚。用的方法。电容探头法分为动电容探头法与静电容探头法关于绝缘子表面电荷积聚问题国内外进行了大量的研2种。动电容探头法实际上是将静电信号转换为动态信号究，研究表明：绝缘子表

7、面电荷的积聚主要取决于气体侧的来测量，因此，不用考虑前置运算放大器偏置电流对运放输法向场强。另外，介质的介电常数、电导率、电压的幅出的影响。但由于受探针面积较小和探头运动幅度不可能值、空气的湿度也会影响绝缘子表面的电荷积聚J。而很大的限制，电容探头在运动过程中探针与绝缘子表面之在表面电荷的测量上，东京大学KumadaA等人开展了表间的电容变化非常小，为了提高测量系统的分辨率，要求电面电荷准确标度问题的研究l8J。但是，GIS通常都是在运容探头本身的电容值和测试线路的入口电容值极为稳定，收稿日期：201l_o6_o9传感器与微系统第3O卷这在探头高速振动过

8、程中是非常难实现的。另外，由于在行仿真，求出金属导体上的电位，并且为r便于比较，