CN102262203A - 一种在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法，包括与电容套管相并联的电容分压器，所述电容套管和电容分压器分别引出有第一电压抽头(4)和第二电压抽头(5)，所述第一电压抽头(4)及第二电压抽头(5)的输出端连接有在线测量装置；所述在线测量装置包括光电互感器和与光电互感器输出端相连接的数据采集装置，所述光电互感器通过降压分压电容与第一电压抽头(4)及第二电压抽头(5)相连接。本发明可准确的定性电容套管绝缘故障，避免了电容套管的事故发生，且本发明结构简单、易于监测。

Description

一种在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法

技术领域

本发明涉及的一种装置及其方法，具体涉及的是一种在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法。

背景技术

电容套管是高压电站电器的一个重要部分，主要与变压器、电抗器和电站穿墙配套，作为导电载流和高压对地绝缘与机械支撑用。电容套管的运行条件极为苛刻，受到电压、电流、风力、拉力、震动和大气污秽等多方面影响，一旦产生故障，极易造成重大电网事故，所带来的经济损失将远大于电容套管自身价值。

现有电容套管的结构示意图，参见图1，中心导管1与母线相连接，不同的电压等级，电容芯子极板2的层数不同，运行时，末屏抽头3接地或接传统的在线测量装置，运行时，安装法兰接地。

为监测运行中的电容套管绝缘状况，行业上目前普遍一种容性设备介质损耗在线监测系统。通过它监测电容设备的电容量和介质损耗因数的变化，判断绝缘设备的早期劣化程度，避免突发性事故发生。电容套管带电后，泄漏电流较电压相角提前90°。因此，如绝缘性能下降，泄漏电流中则出现与电压相位相同的阻性分量。因此，容性设备电容量及介损(tanδ)的任何改变也导致泄漏电流的变化。容性设备在线监测系统通过安装在电容套管测试抽头的末屏传感器连续检测一组三相电容套管的泄漏电流，随后通过对泄漏电流的矢量分析表征电容量及介损的变化，并通过与系统初始值的比较而得到泄漏电流的在线趋势显示。系统初始值可通过电容套管的出厂测试或现场的离线测试获得。但由于电容套管的介质损耗因数很小，而且周围的电磁环境复杂，存在很大的电磁干扰，因此要准确、稳定地在现场测量其介质损耗因数有比较大的难度。因此，如何准确的定性电容套管绝缘故障，避免电容套管事故发生，已成为电力行业急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种可准确、稳定地的在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明包括与电容套管相并联的电容分压器，电容套管和电容分压器上分别引出有第一电压抽头和第二电压抽头，分别提供一电压信号，第一电压抽头及第二电压抽头的输出端连接有在线测量装置；在线测量装置包括光电互感器和与光电互感器输出端相连接的数据采集装置，由于第一电压抽头和第二电压抽头输出的电压一般都比较高，特别是电容分压器，其输出电压达到15kV左右，所以光电互感器通过降压分压电容与第一电压抽头及第二电压抽头相连接，并联电容分压器可消除由于电网系统电压存在一定的不稳定性而带来的负面影响。

上述电容分压器包括多个相互串联的电容单元。串联电容单元将高压平均分配，使电压分布均匀，降低了整体场强。

上述第一电压抽头从电容套管的倒数第二层电容芯子极板引出，第二电压抽头从电容分压器的倒数第二个电容单元引出。

上述电容分压器可以是耦合电容器或电容式电压互感器。

本发明装置的监测方法，包括以下几个步骤：

(1)首先将电容套管和电容分压器接地，然后将第一电压抽头和第二电压抽头引的高电压信号通过降压分压电容按照相同的比例分别降为第一低电压信号和第二低电压信号；接地可以提高一次设备运行的可靠性。

(2)将第一低电压信号和第二低电压信号通过光电互感器转为第一光信号和第二光信号；

(3)将第一光信号和第二光信号通过数据采集装置进行比较，得到监测结果。

本发明可准确的定性电容套管绝缘故障，避免了电容套管的事故发生，且本发明结构简单、易于监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为现有电容套管的结构示意图；

图2为带第一电压抽头的电容套管结构示意图；

图3为本发明的电容分压器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明包括与电容套管相并联的电容分压器。并联电容分压器可消除由于电网系统电压存在一定的不稳定性而带来的负面影响。

参见图3，电容分压器包括五个相互串联的电容单元，根据电容分压原理，串联电容单元将高压平均分配，使电压分布均匀，降低了整体场强。

参见图2，电容套管和电容分压器上分别引出有第一电压抽头4和第二电压抽头5，分别提供一电压信号。其中，第一电压抽头4从电容套管的倒数第二层电容芯子极板2引出，第二电压抽头5从电容分压器的倒数第二个电容单元引出。

第一电压抽头4及第二电压抽头5的输出端连接有在线测量装置。在线测量装置包括光电互感器和与光电互感器输出端相连接的数据采集装置，由于第一电压抽头4和第二电压抽头5输出的电压一般都比较高，特别是电容分压器，其输出电压达到15kV左右，所以光电互感器通过降压分压电容与第一电压抽头4及第二电压抽头5相连接。

本发明的电容分压器可以是耦合电容器或电容式电压互感器。

本发明的监测方法，包括以下几个步骤：

(1)将电容套管的末屏抽头3和电容分压器的倒数第一个电容单元接地，接地可以提高一次设备运行的可靠性；然后，将第一电压抽头4和第二电压抽头5引的高电压信号通过降压分压电容按照相同的比例分别降为第一低电压信号和第二低电压信号；

(2)将第一低电压信号和第二低电压信号通过光电互感器转为第一光信号和第二光信号；

(3)将第一光信号和第二光信号通过数据采集装置进行比较，得到监测结果。当系统出现过电压或电压不稳定时，第二电压抽头5电压将会随第一电压抽头4处电压一起波动，当电容套管电容芯子出现层间击穿现象时，第一电压抽头4处的电压将升高，而第二电压抽头5处电压不会改变，通过比较可判断电容套管电容芯子是否出现层间击穿，从而避免了因电容套管故障引发大的电网事故发生。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种在线监测电容套管绝缘状态的装置，其特征在于，包括与电容套管相并联的电容分压器，所述电容套管和电容分压器上分别引出有第一电压抽头(4)和第二电压抽头(5)，所述第一电压抽头(4)及第二电压抽头(5)的输出端连接有在线测量装置；

所述在线测量装置包括光电互感器和与光电互感器输出端相连接的数据采集装置，所述光电互感器通过降压分压电容与第一电压抽头(4)及第二电压抽头(5)相连接。

2.根据权利要求1所述在线监测电容套管绝缘状态的装置，其特征在于，所述电容分压器包括多个相互串联的电容单元。

3.根据权利要求2所述在线监测电容套管绝缘状态的装置，其特征在于，所述第一电压抽头(4)从电容套管的倒数第二层电容芯子极板(2)引出，所述第二电压抽头(5)从电容分压器的倒数第二个电容单元引出。

4.根据权利要求1所述在线监测电容套管绝缘状态的装置，其特征在于，所述电容分压器可以是耦合电容器或电容式电压互感器。

5.根据权利要求1至3任意一项所述装置的监测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)首先将电容套管和电容分压器接地，然后将第一电压抽头(4)和第二电压抽头(5)引的高电压信号通过所述降压分压电容按照相同的比例分别降为第一低电压信号和第二低电压信号；

(2)将第一低电压信号和第二低电压信号通过所述光电互感器转为第一光信号和第二光信号；

(3)将第一光信号和第二光信号通过所述数据采集装置进行比较，得到监测结果。

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