一種在線監測電容套管絕緣狀態的裝置及其方法
2023-04-28 01:22:31
專利名稱：一種在線監測電容套管絕緣狀態的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及的一種裝置及其方法，具體涉及的是一種在線監測電容套管絕緣狀態的裝置及其方法。
背景技術：
電容套管是高壓電站電器的一個重要部分，主要與變壓器、電抗器和電站穿牆配套，作為導電載流和高壓對地絕緣與機械支撐用。電容套管的運行條件極為苛刻，受到電壓、電流、風力、拉力、震動和大氣汙穢等多方面影響，一旦產生故障，極易造成重大電網事故，所帶來的經濟損失將遠大於電容套管自身價值。現有電容套管的結構示意圖，參見圖1，中心導管1與母線相連接，不同的電壓等級，電容芯子極板2的層數不同，運行時，末屏抽頭3接地或接傳統的在線測量裝置，運行時，安裝法蘭接地。為監測運行中的電容套管絕緣狀況，行業上目前普遍一種容性設備介質損耗在線監測系統。通過它監測電容設備的電容量和介質損耗因數的變化，判斷絕緣設備的早期劣化程度，避免突發性事故發生。電容套管帶電後，洩漏電流較電壓相角提前90°。因此，如絕緣性能下降，洩漏電流中則出現與電壓相位相同的阻性分量。因此，容性設備電容量及介損(tan δ)的任何改變也導致洩漏電流的變化。容性設備在線監測系統通過安裝在電容套管測試抽頭的末屏傳感器連續檢測一組三相電容套管的洩漏電流，隨後通過對洩漏電流的矢量分析表徵電容量及介損的變化，並通過與系統初始值的比較而得到洩漏電流的在線趨勢顯示。系統初始值可通過電容套管的出廠測試或現場的離線測試獲得。但由於電容套管的介質損耗因數很小，而且周圍的電磁環境複雜，存在很大的電磁幹擾，因此要準確、穩定地在現場測量其介質損耗因數有比較大的難度。因此，如何準確的定性電容套管絕緣故障， 避免電容套管事故發生，已成為電力行業急需解決的問題。
發明內容
針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在於提供一種可準確、穩定地的在線監測電容套管絕緣狀態的裝置及其方法。為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現本發明包括與電容套管相併聯的電容分壓器，電容套管和電容分壓器上分別引出有第一電壓抽頭和第二電壓抽頭，分別提供一電壓信號，第一電壓抽頭及第二電壓抽頭的輸出端連接有在線測量裝置；在線測量裝置包括光電互感器和與光電互感器輸出端相連接的數據採集裝置，由於第一電壓抽頭和第二電壓抽頭輸出的電壓一般都比較高，特別是電容分壓器，其輸出電壓達到15kV左右，所以光電互感器通過降壓分壓電容與第一電壓抽頭及第二電壓抽頭相連接，並聯電容分壓器可消除由於電網系統電壓存在一定的不穩定性而帶來的負面影響。上述電容分壓器包括多個相互串聯的電容單元。串聯電容單元將高壓平均分配，使電壓分布均勻，降低了整體場強。上述第一電壓抽頭從電容套管的倒數第二層電容芯子極板引出，第二電壓抽頭從電容分壓器的倒數第二個電容單元弓I出。上述電容分壓器可以是耦合電容器或電容式電壓互感器。本發明裝置的監測方法，包括以下幾個步驟(1)首先將電容套管和電容分壓器接地，然後將第一電壓抽頭和第二電壓抽頭引的高電壓信號通過降壓分壓電容按照相同的比例分別降為第一低電壓信號和第二低電壓信號；接地可以提高一次設備運行的可靠性。(2)將第一低電壓信號和第二低電壓信號通過光電互感器轉為第一光信號和第二光信號；(3)將第一光信號和第二光信號通過數據採集裝置進行比較，得到監測結果。本發明可準確的定性電容套管絕緣故障，避免了電容套管的事故發生，且本發明結構簡單、易於監測。
下面結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發明；圖1為現有電容套管的結構示意圖；圖2為帶第一電壓抽頭的電容套管結構示意圖；圖3為本發明的電容分壓器的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。本發明包括與電容套管相併聯的電容分壓器。並聯電容分壓器可消除由於電網系統電壓存在一定的不穩定性而帶來的負面影響。參見圖3，電容分壓器包括五個相互串聯的電容單元，根據電容分壓原理，串聯電容單元將高壓平均分配，使電壓分布均勻，降低了整體場強。參見圖2，電容套管和電容分壓器上分別引出有第一電壓抽頭4和第二電壓抽頭 5，分別提供一電壓信號。其中，第一電壓抽頭4從電容套管的倒數第二層電容芯子極板2 引出，第二電壓抽頭5從電容分壓器的倒數第二個電容單元弓I出。第一電壓抽頭4及第二電壓抽頭5的輸出端連接有在線測量裝置。在線測量裝置包括光電互感器和與光電互感器輸出端相連接的數據採集裝置，由於第一電壓抽頭4和第二電壓抽頭5輸出的電壓一般都比較高，特別是電容分壓器，其輸出電壓達到15kV左右，所以光電互感器通過降壓分壓電容與第一電壓抽頭4及第二電壓抽頭5相連接。本發明的電容分壓器可以是耦合電容器或電容式電壓互感器。本發明的監測方法，包括以下幾個步驟(1)將電容套管的末屏抽頭3和電容分壓器的倒數第一個電容單元接地，接地可以提高一次設備運行的可靠性；然後，將第一電壓抽頭4和第二電壓抽頭5弓丨的高電壓信號通過降壓分壓電容按照相同的比例分別降為第一低電壓信號和第二低電壓信號；
(2)將第一低電壓信號和第二低電壓信號通過光電互感器轉為第一光信號和第二光信號；(3)將第一光信號和第二光信號通過數據採集裝置進行比較，得到監測結果。當系統出現過電壓或電壓不穩定時，第二電壓抽頭5電壓將會隨第一電壓抽頭4處電壓一起波動，當電容套管電容芯子出現層間擊穿現象時，第一電壓抽頭4處的電壓將升高，而第二電壓抽頭5處電壓不會改變，通過比較可判斷電容套管電容芯子是否出現層間擊穿，從而避免了因電容套管故障引發大的電網事故發生。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種在線監測電容套管絕緣狀態的裝置，其特徵在於，包括與電容套管相併聯的電容分壓器，所述電容套管和電容分壓器上分別引出有第一電壓抽頭(4)和第二電壓抽頭 (5)，所述第一電壓抽頭(4)及第二電壓抽頭(5)的輸出端連接有在線測量裝置；所述在線測量裝置包括光電互感器和與光電互感器輸出端相連接的數據採集裝置，所述光電互感器通過降壓分壓電容與第一電壓抽頭(4)及第二電壓抽頭( 相連接。
2.根據權利要求1所述在線監測電容套管絕緣狀態的裝置，其特徵在於，所述電容分壓器包括多個相互串聯的電容單元。
3.根據權利要求2所述在線監測電容套管絕緣狀態的裝置，其特徵在於，所述第一電壓抽頭(4)從電容套管的倒數第二層電容芯子極板O)引出，所述第二電壓抽頭( 從電容分壓器的倒數第二個電容單元弓I出。
4.根據權利要求1所述在線監測電容套管絕緣狀態的裝置，其特徵在於，所述電容分壓器可以是耦合電容器或電容式電壓互感器。
5.根據權利要求1至3任意一項所述裝置的監測方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟(1)首先將電容套管和電容分壓器接地，然後將第一電壓抽頭(4)和第二電壓抽頭(5) 引的高電壓信號通過所述降壓分壓電容按照相同的比例分別降為第一低電壓信號和第二低電壓信號；(2)將第一低電壓信號和第二低電壓信號通過所述光電互感器轉為第一光信號和第二光信號；(3)將第一光信號和第二光信號通過所述數據採集裝置進行比較，得到監測結果。
全文摘要
本發明公開了一種在線監測電容套管絕緣狀態的裝置及其方法，包括與電容套管相併聯的電容分壓器，所述電容套管和電容分壓器分別引出有第一電壓抽頭(4)和第二電壓抽頭(5)，所述第一電壓抽頭(4)及第二電壓抽頭(5)的輸出端連接有在線測量裝置；所述在線測量裝置包括光電互感器和與光電互感器輸出端相連接的數據採集裝置，所述光電互感器通過降壓分壓電容與第一電壓抽頭(4)及第二電壓抽頭(5)相連接。本發明可準確的定性電容套管絕緣故障，避免了電容套管的事故發生，且本發明結構簡單、易於監測。
文檔編號G01R31/12GK102262203SQ20111010360
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者虞育號 申請人:南京智達電氣有限公司