CN104515941A - 基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，变压器输出两端接依次串联的高压硅堆、保护电阻、电阻分压器高低压臂电阻，可控放电球隙和阻尼振荡电路两端都并联在电阻分压器高低压臂电阻两端，阻尼振荡电路由串联的阻尼电阻、主电容、电抗器试品组成，控制器单元根据电阻分压器高低压臂电阻两端电压，来可控放电球隙放电和变压器输出电压，在球隙放电的过程中电抗器试品上形成脉冲振荡，然后通过并联在电抗器试品两端的电容分压器将电抗器上所形成的脉冲振荡波信号送至示波器，实现对电抗器匝间绝缘的诊断。本发明解决目前对电抗器匝间绝缘长期不能监管的被动局面，对促进电抗器制造厂家产品质量提高及确保整个电网的安全运行将起到积极的作用。

Description

基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置

技术领域

本发明涉及一种绝缘检测装置，特别涉及一种基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置。

背景技术

干式空心电抗器一般由多个同轴绕组包封组成，所有包封在电气上是并联的，在每个包封中有若干个并联连接的线圈，每层线圈又有数根小截面金属导线(一般为铝导线)并绕而成，每根导线上包有聚酷薄膜或玻璃丝作匝绝缘，每个包封用浸有环氧树脂的长玻璃丝纤维包绕.电抗器绕制完毕后，经加热固化，整个绕组包封形成一个坚固的整体。

干式空心电抗器与传统的油浸式铁心电抗器相比，具有结构简单、重量轻、体积小、线性度好、损耗低、维护方便等优点，因此得到了迅速发展和广泛应用。随着干式空心电抗器在电网中大量使用，由于产品质量潜在隐患或绝缘老化等原因，其故障逐步增加，电抗器着火燃烧事故时有发生，给电网造成了巨大的经济损失。国内外空心电抗器的运行情况和大量资料表明，线圈的匝间绝缘损坏事故在空心电抗器运行时出现的故障中占多数，而且，由于这种事故往往会造成电抗器发生匝间绝缘直接短路，导致电抗器烧毁，造成很大的直接和间接经济损失。

目前，对于高压干式电抗器的绝缘检测主要集中在绕组电阻检测、绝缘电阻检测和外施耐压等方法。当电抗器局部匝间发生短路时，对于整体的直流电阻、电感量和对地绝缘强度的影响很小，这造成这些方法在应用的过程中对于匝间故障的检测不是十分有效，尤其是当匝间短路的线圈匝数很少时（如只有1匝的情况下）。针对于上述的情况，本发明采用脉冲振荡原理设计出适合于电抗器匝间绝缘检测的试验系统，并给出相应的诊断方法，根据所测得试验数据实现对电抗器匝间绝缘状态的诊断，将匝间绝缘出现损坏、劣化、老化的电抗器检测出来，及时更换，防止其在运行中损坏造成供电中断事故。

发明内容

本发明是针对现有高压干式电抗器的绝缘检测不适用电抗器匝间绝缘检测的问题，提出了一种基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，采用脉冲振荡原理设计出适合于电抗器匝间绝缘检测的装置，解决电抗器匝间绝缘难以检测的问题。

本发明的技术方案为：一种基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，包括控制单元、调压器、高压试验变压器、整流硅堆、保护电阻、电阻分压器高压臂电阻、电阻分压器低压臂电阻、可控放电球隙、阻尼电阻、主电容、电抗器试品、电容分压器高压臂电容、电容分压器低压臂电容、示波器；

调压器输出两端接高压试验变压器一次绕组，高压试验变压器二次绕组两端接依次串联的高压硅堆、保护电阻、电阻分压器高压臂电阻、电阻分压器低压臂电阻；

可控放电球隙并联在串联的电阻分压器高压臂电阻和电阻分压器低压臂电阻两端，串联的阻尼电阻、主电容、电抗器试品组成阻尼振荡电路，可控放电球隙两端并联在阻尼振荡电路两端；

串联的电容分压器高压臂电容和电容分压器低压臂电容并联在电抗器试品两端进行振荡检测，示波器并联接在电容分压器低压臂的两侧；

电阻分压器高压臂电阻和电阻分压器低压臂电阻组成的电阻分压器将输出的直流高压进行分压，并将分压所得的信号输入到控制单元，控制单元根据电压分压器所得的信号调节控制信号，实现对调压器输出电压和球隙放电电压的调节控制。

本发明的有益效果在于：本发明基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，解决目前对电抗器匝间绝缘长期不能监管的被动局面，对促进电抗器制造厂家产品质量提高及确保整个电网的安全运行将起到积极的作用。

附图说明

图1为脉冲振荡波形产生原理图；

图2为基于脉冲振荡原理的标准检测装置结构示意图；

图3为本发明基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置结构示意图。

具体实施方式

1、脉冲振荡波形产生原理：

充满电荷的充电电容器经球隙对电抗器放电时形成RLC振荡，如图1所示原理图。设充电电容初始充电电压为U_C0，电感的初始电流为零。在t=0时将开关S闭合，电容器通过回路给电阻R和电抗器电感L放电，则可以建立如下电压方程：

解此二阶微分方程，在满足的振荡条件下：

式中：称为固有振荡角频率，为阻尼系数，为实际振荡频率，为初相位。显然，电抗器上能够得到高频脉冲振荡电压波形。

干式空心电抗器的品质因数满足足够小的条件，此时，电感上的电压波形和振荡频率为：

当被测电抗器匝间绝缘出现薄弱的环节时，在高压的试验状态下绝缘薄弱点会发生击穿，导致电抗器的电感量减小和衰减系数的增加，故通过对低压和高压状态下波形的测量，高压状态下电感上的电压波形和振荡频率相对于低压状态下均会变化。

2、根据如图2原理图可延伸出电抗器匝间绝缘检测装置结构示意图，充电电容C _c通过放电球隙接待测电抗器，通过电容充放电，在振荡的过程中，采用示波器通过由C₁和C₂串联组成的电容分压器实现对振荡波的测量。

3、如图3所示基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置结构示意图，为了更好对电抗器匝间绝缘进行检测，根据上述的脉冲振荡原理，对电抗器匝间绝缘试验系统进行了设计，装置包括控制单元、调压器T₁、高压试验变压器T₂、整流硅堆D、保护电阻R、电阻分压器高压臂电阻R_H、电阻分压器低压臂电阻R_L、可控放电球隙S、阻尼电阻R₁、主电容C、电抗器试品L、电容分压器高压臂电容C_H、电容分压器低压臂电容C_L、示波器。调压器T₁输出两端接高压试验变压器T₂一次绕组，高压试验变压器T₂二次绕组两端接依次串联的高压硅堆D、保护电阻R、电阻分压器高压臂电阻R_H、电阻分压器低压臂电阻R_L，可控放电球隙S并联在串联的电阻分压器高压臂电阻R_H和电阻分压器低压臂电阻R_L两端，可控放电球隙S两端并联依次串联的阻尼电阻R₁、主电容C、电抗器试品L，串联的电容分压器高压臂电容C_H和电容分压器低压臂电容C_L并联在电抗器试品L两端进行振荡检测，示波器接在C_L的两侧。R_H和R_L组成的电阻分压器将直流高压的输出信号输入到控制单元，控制单元根据输入的信号调节控制信号，实现对调压器T₁输出电压和球隙s放电电压的控制。

首先利用高压试验变压器T₂将输入的交流升压到高压交流，然后通过高压硅堆D和保护电阻R，将交流高压变为直流高压，并通过由R_H和R_L组成的电阻分压器将输出的直流高压输入到控制单元，控制单元根据所设定的值对调压器T₁进行控制，使输出的直流高压稳定在一定的值上。接着将得到的直流高压通过阻尼电阻和高压电容C对其进行充电，达到试验电压，充电完成后，通过控制单元控制停止高压直流电源的输出，同时控制球隙s放电，电容C与被试线圈L、阻尼电阻R₁形成阻尼振荡。当振荡放电电压衰减到足够小时，电弧熄灭，启动直流高压电源，电容C又开始充电，循环上述过程。在振荡的过程中，采用示波器通过由C_H和C_L组成的电容分压器实现对振荡波的测量。

所设计的装置其放电球隙由原来的串联模式转变成了并联模式，其一端接地，方便了球隙的控制，由原来的不可控球隙转变为可控球隙，大大增加了放电间隙，提高了系统的放电可控性；在装置工作过程中，其控制系统采用了同时对直流高压的输出和球隙触发放电的控制，实现了在控制球隙放电过程中，停止了直流高压的输出，大大减少了系统在运行过程中电源的输出容量。

Claims (1)

1.一种基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，其特征在于，包括控制单元、调压器、高压试验变压器、整流硅堆、保护电阻、电阻分压器高压臂电阻、电阻分压器低压臂电阻、可控放电球隙、阻尼电阻、主电容、电抗器试品、电容分压器高压臂电容、电容分压器低压臂电容、示波器；

调压器输出两端接高压试验变压器一次绕组，高压试验变压器二次绕组两端接依次串联的高压硅堆、保护电阻、电阻分压器高压臂电阻、电阻分压器低压臂电阻；

可控放电球隙并联在串联的电阻分压器高压臂电阻和电阻分压器低压臂电阻两端，串联的阻尼电阻、主电容、电抗器试品组成阻尼振荡电路，可控放电球隙两端并联在阻尼振荡电路两端；

串联的电容分压器高压臂电容和电容分压器低压臂电容并联在电抗器试品两端进行振荡检测，示波器并联接在电容分压器低压臂的两侧；

电阻分压器高压臂电阻和电阻分压器低压臂电阻组成的电阻分压器将输出的直流高压进行分压，并将分压所得的信号输入到控制单元，控制单元根据电压分压器所得的信号调节控制信号，实现对调压器输出电压和球隙放电电压的调节控制。