一種電容性套管、電流互感器的檢測系統及其檢測方法
2023-04-24 22:59:16
專利名稱：一種電容性套管、電流互感器的檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及電工學電力系統輸變電領域，尤其涉及的是一種電容性套管、電流互 感器的狀態檢測方法及系統。
背景技術：
變壓器和電流互感器是電力系統變電站中廣泛使用的核心設備。變壓器內部繞組 要通過高壓套管才能聯接到其它高電壓設備。高壓套管的結構請參見
圖1，套管1包括高電 壓大電流導電桿10，瓷瓶13，導電桿10與瓷瓶13之間的電容層11，電容層的末屏12和末 屏接地端子。電容層11採用鋁箔和電絕緣紙介質以圓筒狀交替卷制，主要作用是使導電桿 10與瓷瓶13之間的電場均勻分布，以獲取所要求的電位梯度。最外一層鋁箔稱為末屏。導 電桿10對末屏呈現電容的性質，電容量一般在600 1300pF。運行中末屏需要可靠接地。 電流互感器的結構與變壓器套管的結構類似，其高壓導電部分與地電位之間也是通過電容 層來均勻分部內部場強，防止局部場強過大擊穿損壞設備。以套管為例，套管事故是變壓器事故的常見類型，統計稱佔變壓器事故總數的 40%。南方電網超高壓輸電公司近年的變壓器事故中，有5起屬於套管事故事故造成套管 爆炸著火，繼而燒毀變壓器，擴大事故。套管事故主要是套管電容層由於絕緣老化、電場畸 變等導致的紙質絕緣擊穿引起。電容鋁箔和絕緣紙在卷制過程中可能產生皺摺，運行過程 中可能產生層與層之間的滑動錯位等，都將導致套管內部的電場畸變，造成局部擊穿，繼而 貫穿放電引起爆炸起火等，其發展速度極快。變壓器目前本體保護中的差動保護、過流保護 裝置等基本是在套管完全擊穿後才啟動，保護速度過慢，最終使變壓器嚴重受損。運行中的變壓器要求對套管的電容量和介質損耗角tg δ定期進行試驗檢測。如 果套管的電容量或介質損耗角增大，則說明套管的電容層可能出現了局部擊穿，需要注意。 在確認套管故障的條件下要更換套管。按照預防性試驗規程(DL/T 596-1996，《電力設備預 防性試驗規程》)，在檢測試驗中發現電容型套管的電容值變化達到出廠值或者上一次試驗 值5%時，或者tgS變化超過0.3%時，就應該引起足夠的重視。但是預防性試驗不能徹底 杜絕套管擊穿的事故，主要是電容層的電壓擊穿大部分是在兩個試驗周期之間快速發展。近年來快速發展了套管在線絕緣技術，通過監測套管末屏接地引線中的電流，來 推算套管的電容量變化和介損變化，起到預警作用。但是，由於監測套管末屏電流的小電流 互感器在小電流下的角度誤差大，導致測量的介質損耗角tgS比實際的大，可能引起誤判 斷。因此，這種方式下一般不將其做為保護跳間信號，而是將介質損耗的變化情況做為套管 是否完好的狀態監測信號。因此，電力生產的實際過程中，迫切需要一種能夠準確快速檢測套管故障，並迅速 報警，嚴重時立即跳閘的保護監測裝置。
發明內容
本發明的目的在於提供一種電容性套管、電流互感器的狀態檢測方法和系統，旨在解決現有的套管電容層由於絕緣老化、電場畸變等導致的絕緣擊穿引起的套管事故；另 外，解決目前變壓器本體保護速度過慢，最終使變壓器嚴重受損的問題。本發明的技術方案如下一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，包括套管、告警模塊和斷路器，還包 括檢測套管內電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將 檢測到的電壓和電流送入監測與保護處理模塊處理；所述監測與保護處理模塊利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否產 生故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管末屏，輸出端連接監測與保護處理模 塊，所述監測與保護處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其中，所述電壓和電流檢測電路 包括第一電容和小電流互感器，所述第一電容與小電流互感器串聯；第一電容連接套管的 末屏，所述小電流互感器接地。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一放電間隙，所述放電間隙並聯在第一電容的兩端，放電間隙的放電起始電壓值低 於第一電容的耐壓水平。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一避雷器或一壓敏電阻，所述避雷器或壓敏電阻並聯在第一電容的兩端。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一光電隔離器，所述光電隔離器並聯在第一電容的兩端。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其中，所述第一電容為一微法級 電容，所述第一電容C1的選擇公式為
權利要求
一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，包括套管、告警模塊和斷路器，所述套管包括導電桿、電容層和瓷瓶，其特徵在於，所述系統還包括檢測套管內電容層電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將檢測到的電壓和電流送入監測與保護處理模塊處理；監測與保護處理模塊，利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否出現故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管末屏，輸出端連接監測與保護處理模塊，所述監測與保護處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。
2.根據權利要求1所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 電壓和電流檢測電路包括第一電容和小電流互感器，所述第一電容與小電流互感器串聯； 第一電容連接套管的末屏，所述小電流互感器接地。
3.根據權利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 電壓和電流檢測電路還包括一放電間隙，所述放電間隙並聯在第一電容的兩端，放電間隙 的放電起始電壓值低於第一電容的耐壓水平。
4.根據權利要求3所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 電壓和電流檢測電路還包括一避雷器或一壓敏電阻，所述避雷器或壓敏電阻並聯在第一電 容的兩端。
5.根據權利要求4所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 電壓和電流檢測電路還包括一光電隔離器，所述光電隔離器並聯在第一電容的兩端。
6.根據權利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 第一電容為一微法級電容，所述第一電容C1的選擇公式為 C1=(Uo/U1-1)Co 其中，Utl為套管的導電桿電壓值，Ctl為套管出廠時的初始電容值，U1為測量電壓值，所 述測量電壓值U1的選取等於系統母線電壓互感器的二次電壓值Us。
7.根據權利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 第一電容的耐壓水平高於2千伏特。
8.根據權利要求1所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，其特徵在於，所述 電壓和電流檢測電路包括套管的電壓抽頭、小電流互感器和光電隔離器，所述電壓抽頭從 套管的電容層中引出；所述小電流互感器一端連接電容層末屏，另一端接地；所述光電隔 離器並聯在所述檢測電路上。
9.一種電容性套管、電流互感器的檢測方法，其特徵在於，通過檢測測量電壓U1和測量 電流I。來監測套管電容層的電場變化；其具體步驟為獲取測量電壓U1和測量電流Ic;通過修正係數k 將測量電壓U1修正為Ux,其中係數k 的整定按照套管正常時的測量 電壓U1和系統母線電壓互感器的二次電壓Us來確定 ku = VU1同時利用母線電壓互感器的變比ks及其二次電壓Us，並結合套管電容的出廠值Ctl和第 一電容的安裝值C1,計算出套管完好狀態下的基準電流Iai ；設定系統發出告警或跳閘信號的四個整定值Ai、A2, A3, A4,其中，A1 > A2 > 1 > A3 >A4 ；若Ux/Us≥Al，或IC/ICQ≥A1,則跳閘；UX/US≥A2,或IC/ICQ≥A2,則告警；若Ux/Us≤A3, 或 IC/ICQ ≤ A3,則告警；若 Ux/Us ≤A4,或 IC/ICQ ≤A4,則跳閘。
10.根據權利要求9所述的電容性套管、電流互感器的檢測方法，其特徵在於，還包括 利用測量電壓U1和測量電流I。推算出測量導納或阻抗值與系統第一電容的初始導納 或阻抗值的比值是否是在相對誤差整定值範圍內，來判斷第一電容是否正常；並利用計算 測量電壓變化百分比與測量電流變化百分比的比值是否是在相對誤差整定值範圍內，判斷 檢測系統的二次電路是否正常。
全文摘要
本發明公開了一種電容性套管、電流互感器的檢測系統，包括套管、告警模塊和斷路器，還包括檢測套管內電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將檢測到的電壓和電流送入監測與保護處理模塊處理；所述監測與保護處理模塊利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否產生故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管的末屏，輸出端連接監測與保護處理模塊，所述監測與保護處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。採用本發明可實現對套管狀態進行監測，並對電容性電力設備提供可靠的保護。
文檔編號G01R31/08GK101944719SQ20101026046
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月20日 優先權日2010年8月20日
發明者夏谷林, 張楠, 程江平, 肖遙, 鄭望其 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心