CN103529359A - 一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法 - Google Patents

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彭翔
聂洪岩
张良
王永红
吴德贯
魏新劳
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Abstract

一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，本发明属于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位领域。本发明解决了现有脉冲振荡电压法仅能发现干式空心电抗器是否存在匝间绝缘缺陷，而无法对匝间绝缘缺陷的位置进行定位的问题。本发明首先对干式空心电抗器的线圈施加脉冲电压U1使干式空心电抗器的线圈周围产生与外施脉冲电压U1同一频率变化的交变磁通，其次使探测线圈沿干式空心电抗器的线圈的一端移动到另一端，干式空心电抗器产生的磁场使探测线圈产生感应电动势，获得探测线圈的电动势变化曲线，再根据电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。本发明主要用于对干式空心电抗器匝间绝缘故障定位。

Description

一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法
技术领域
本发明属于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位领域。
背景技术
为调节电网的无功功率，在超高压、大电网变电站的设计标准中要求串联或并联一定数量的电抗器，此外在电网中电抗器也常用于滤波、限流等场合。与传统的油浸式铁芯电抗器相比，干式空心电抗器具备电抗值线性、结构简单、重量轻、不易磁饱和等优点，因而其投运数量迅速增加。随着干式电抗器投运数量及投运时间的增加，故障也逐步增多。线圈受潮、材料缺陷、局部过热、投切频繁及局部电弧等故障最终会导致电抗器的匝间短路烧毁电抗器，甚至造成更大的事故。传统用于检验电抗器匝间是否存在缺陷的是雷电冲击电压法，但由于雷电冲击电压法存在着故障前后波形变化不明显，容易造成误判的缺点。近年脉冲振荡电压法被越来越多的国家用来检验干式空心电抗器的匝间绝缘状况，然而脉冲振荡电压法虽能通过波形比较，很好的确定电抗器是否存在着绝缘缺陷，但并不能对匝间绝缘故障进行精确的定位。而有些时候是需要了解匝间短路的具体位置的，比如，对于有些可修复性的绝缘损伤或者想要了解短路的具体原因和过程的情况。
发明内容
本发明是为了解决现有脉冲振荡电压法仅能发现干式空心电抗器是否存在匝间绝缘缺陷，而无法对匝间绝缘缺陷的位置进行定位的问题，本发明提出了一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法。
一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，它的具体步骤为，
第一步，对干式空心电抗器的线圈施加脉冲电压U1使干式空心电抗器的线圈周围产生与外施脉冲电压U1同一频率变化的交变磁通，所述的脉冲电压U1的幅值范围为从47kv到160kv，脉冲电压U1的频率范围为从10kHz到100kHz，
第二步，使探测线圈沿干式空心电抗器的线圈的一端移动到另一端，所述的探测线圈为由漆包线缠绕的线圈，该线圈的匝数大于5；干式空心电抗器产生的磁场使探测线圈产生感应电动势，在移动过程中，监测探测线圈的电动势，获得探测线圈的电动势变化曲线，
第三步，根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
所述的第三步中根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置的具体过程为，
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0迅速增大到-U2，然后由-U2减小到0，再由0增大到U3并保持稳定，最后由U3减小到0，且∣U2∣＞∣U3∣；则：电动势为-U2时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U4后保持稳定，然后由U4突然减小至0，随后反向增大到-U5，之后由-U5减小至0，再由0增大到U4并保持稳定，最后由U4减小至0，且∣U5∣＞∣U4∣，则：电动势为-U5时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U6后保持稳定，然后由U6迅速减小到0，之后再由0增大到-U7后又减小到0，且∣U7∣＞∣U6∣，则：电动势为-U7时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
原理分析：
根据楞次定律，当穿过某闭合导体的磁通发生变化时，将会在导体中产生感应电流，并且感应电流所产生的磁通是阻碍原磁通的变化趋势的；当干式空心电抗器的线圈中的一匝线圈发生短路时，整个干式空心电抗器的其它完好线圈在空间中产生的磁场会穿过短路匝，此时短路匝将会产生反向磁通，来阻碍短路匝中磁通的变化。短路匝产生的磁通会穿过与其相邻的线圈，那么与短路匝相交链的线圈也被短路（互感的作用），那么相当于此时的短路线圈已不是一匝，而是以短路匝为中心的几匝线圈。例如，当短路线圈位于干式空心电抗器线圈的一端和另一端之间时，该干式空心电抗器整个线圈的磁场分布的示意图如附图2所示，整个线圈变成了三个线圈的串联，变成S-N，N-S，S-N三段线圈。
并且由于干式空心电抗器其它完好线圈的磁通都与短路匝间形成交链，所以短路匝中的磁通应该是最大的，并且与其它线圈中磁通方向相反；从附图2中还可以看出，在短路匝与非短路匝的分界区域，由于存在着相反的两个方向的磁通，矢量相加后可知这两个区域的磁感应强度减弱。而在分界区域以外线圈的其它区域内，由于受短路匝的影响较小，与不存在短路匝时区别不大。
由法拉第电磁感应定律可知，当穿过一闭合导体的磁通发生变化时，在导体中会出现电流。导体中会出现的电流是导体中存在的某种电动势的反映，这种由电磁感应引起的电动势叫做感应电动势。闭合回路中的感应电动势ε与穿过此回路的磁通φm随时间的变化率
Figure BDA0000390306710000031
成正比。
这里规定感应电动势的方向与穿过该回路磁通φm的参考方向符合右手螺旋关系。本发明根据变化的磁通在探测线圈中感生出电势，由此来反映干式空心电抗器的线圈各点处的磁场的情况。
干式空心电抗器在有、无匝间绝缘故障时其周围的电场分布是不一样的，本发明根据干式空心电抗器匝间绝缘故障时周围的磁场分布情况使探测线圈沿干式空心电抗器的线圈的一端向另一端移动，干式空心电抗器的线圈周围的磁场会在探测线圈上产生感应电动势，通过测量探测线圈电动势的大小确定干式空心电抗器匝间绝缘故障的位置。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法的流程图。
图2为当短路线圈位于干式空心电抗器线圈的一端和另一端之间时，该干式空心电抗器整个线圈的磁场分布的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，它的具体步骤为，
第一步，对干式空心电抗器的线圈施加脉冲电压U1使干式空心电抗器的线圈周围产生与外施脉冲电压U1同一频率变化的交变磁通，所述的脉冲电压U1的幅值范围为从47kv到160kv，脉冲电压U1的频率范围为从10kHz到100kHz，
第二步，使探测线圈沿干式空心电抗器的线圈的一端移动到另一端，所述的探测线圈为由漆包线缠绕的线圈，该线圈的匝数大于5；干式空心电抗器产生的磁场使探测线圈产生感应电动势，在移动过程中，监测探测线圈的电动势，获得探测线圈的电动势变化曲线，
第三步，根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法的区别在于，所述的第三步中根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置的具体过程为，
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0迅速增大到-U2，然后由-U2减小到0，再由0增大到U3并保持稳定，最后由U3减小到0，且∣U2∣＞∣U3∣；则：电动势为-U2时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U4后保持稳定，然后由U4突然减小至0，随后反向增大到-U5，之后由-U5减小至0，再由0增大到U4并保持稳定，最后由U4减小至0，且∣U5∣＞∣U4∣，则：电动势为-U5时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U6后保持稳定，然后由U6迅速减小到0，之后再由0增大到-U7后又减小到0，且∣U7∣＞∣U6∣，则：电动势为-U7时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
具体实施方式三：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法的区别在于，所述的由漆包线缠绕形成的线圈的匝数小于100匝。

Claims (3)

1.一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，其特征在于，它的具体步骤为，
第一步，对干式空心电抗器的线圈施加脉冲电压U1使干式空心电抗器的线圈周围产生与外施脉冲电压U1同一频率变化的交变磁通，所述的脉冲电压U1的幅值范围为从47kv到160kv，脉冲电压U1的频率范围为从10kHz到100kHz，
第二步，使探测线圈沿干式空心电抗器的线圈的一端移动到另一端，所述的探测线圈为由漆包线缠绕形成的线圈，该线圈的匝数大于5；干式空心电抗器产生的磁场使探测线圈产生感应电动势，在移动过程中，监测探测线圈的电动势，获得探测线圈的电动势变化曲线，
第三步，根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，其特征在于，所述的第三步中根据探测线圈的电动势变化曲线确定干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置的具体过程为，
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0迅速增大到-U2，然后由-U2减小到0，再由0增大到U3并保持稳定，最后由U3减小到0，且∣U2∣＞∣U3∣；则：电动势为-U2时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U4后保持稳定，然后由U4突然减小至0，随后反向增大到-U5，之后由-U5减小至0，再由0增大到U4并保持稳定，最后由U4减小至0，且∣U5∣＞∣U4∣，则：电动势为-U5时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置；
如果所述电动势变化曲线为：电动势由0增大到U6后保持稳定，然后由U6迅速减小到0，之后再由0增大到-U7后又减小到0，且∣U7∣＞∣U6∣，则：电动势为-U7时探测线圈所对应的干式空心电抗器的线圈位置即为干式空心电抗器的线圈存在匝间绝缘缺陷的位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障定位的方法，其特征在于，所述的由漆包线缠绕形成的线圈的匝数小于100匝。
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