CN105403818A - 一种基于变压器套管的变压器局部放电检测的方法及系统 - Google Patents

一种基于变压器套管的变压器局部放电检测的方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种基于变压器套管的变压器局部放电检测方法,所述方法包括:将耦合装置串联至变压器套管的末屏与末屏接地位置之间;将变压器套管安装于变压器上,以电力变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器;将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号;根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。本申请简化了变压器放电检测的电路,将变压器套管当做耦合电容使用,简化了变压器放电检测回路,节省了成本,实现了变压器局部放电准确、可靠的在线检测。使得变压器放电在线检测更加方便,准确,节约了大量的人力、物力,提高了电力变压器运行状态下的检测水平,保障了电力变压器的可靠、安全。

Description

一种基于变压器套管的变压器局部放电检测的方法及系统
技术领域
[0001] 涉及一种高电压技术,具体地是一种电力变压器运行状态下的局部放电检测方法及系统。
背景技术
[0002] 变压器局部放电是电力变压器常见的一种故障类型。是指在高电压条件下,变压器间隙,导体,油膜的边缘出现的非贯穿的放电。由于变压器局部放电会产生积累效应,弓丨发变压器组件的老化,是影响变压器稳定工作和正常状态的重要故障类型。
[0003] 变压器局部放电的原因比较复杂,设计不当,绝缘中有气泡,油质裂化,机械振动,热胀冷缩,变压器局部开裂等原因都会在高压的情况下引起放电。影响变压器的正常运行。
[0004] 测量变压器局部放电的方法分为电测法和非电测法两大类,电测法灵敏度高,广泛应用。
[0005] 电测法的原理是,变压器每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质引起试样外部电极上的电压变化。每一次放电的时间很短,在气隙中每一次放电时间10ns量级,在油隙中一次放电时间只有1ms,如此短时间的脉冲会产生高频电磁信号向外辐射。电测法就是基于这些原理,进行检测。电测法包括脉冲电流法,无线电干扰电压法,介质损耗分析法等等。
[0006] 脉冲电流法,应用广泛,测量局部放电引起的在试样两端所产生的电压(瞬时)变化或者脉冲电流变化。通过检测阻抗接入测量回路而检测。
[0007] 其原理是,当变压器内部发生一次内部局部放电时,会产生一个放电脉冲电流,该脉冲电流通过一个耦合电容及检测阻抗构成的接地回路时,会在检测阻抗两端产生一个电压,该电压与变压器局部放电放电量的大小成正比关系,该脉冲电压经过特定计算后可得知相应的变压器内部的局部放电量。
[0008] 也就是说,当采用脉冲电流法时,必须要用到耦合电容及耦合装置,耦合装置是局部放电测量的重要部分,GB/T 7354-2003、IEC 60270:2000局部放电测量标准对于耦合装置的定义为一个有源或者无源的二端网络,它把输入的电流信号转换成输出电压信号。GB/T 7354-2003、IEC 60270:2000局部放电测量标准规定的耦合方式需要在试品两端并联或者串联耦合电容Ck,如附图1,附图2,附图3所示。
[0009] 图1中,耦合电容Ck与匹配电路⑶串联连接;
[0010] 图2中,耦合电容Ck与匹配电路⑶并联连接;
[0011] 图3中,Ck与Cm串联,然后再与Ca与并联;
[0012] 现有技术,放电检测都需要用到耦合电容。
[0013] 上述耦合方式需要使用能够承受高电压的大型耦合电容器Ck,由于特定的试验回路,使得整个的变压器放电检测电路,不能够在变压器运行时进行局部放电试验。当运行现场变压器需要进行局部放电检测时,必须停电操作,还必须在现场提供高压电源设备。导致变压器运行现场试验操作复杂,需投入较多的人力物力资源,所以只能在试验室或者离线环境(变压器脱离运行状态)下使用,不能够在变压器运行状态下进行局部放电检测。
发明内容
[0014] 为了解决上述问题,本发明提供了变压器运行状态下的局部放电检测的方法及系统。
[0015] 一种基于变压器套管的变压器局部放电检测方法,所述方法包括:
[0016] 将耦合装置串联至变压器套管的末屏与末屏接地位置之间;
[0017] 将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器;
[0018] 将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号;
[0019] 根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
[0020] 可选地,将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号,具体包括:
[0021] 提取电流脉冲信号;
[0022] 根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
[0023] 可选地,根据所述电压信号的电压值解析出放电量之后,所述方法还包括:
[0024] 存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。
[0025] 可选地,所述方法包括:所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
[0026] 一种基于变压器套管的变压器局部放电检测系统,所述系统包括:
[0027] 变压器套管、耦合装置、处理装置;
[0028] 所述耦合装置串联至所述变压器套管的末屏与末屏接地位置之间;
[0029] 将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器;
[0030] 所述耦合装置用于将流经所述变压器套管与所述耦合装置的变压器放电脉冲电流信号转换为电压信号;
[0031 ] 所述处理装置,用于根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
[0032] 可选地,所述耦合电路包括并联的第一电路、第二电路;
[0033] 所述第一电路串联在变压器套管的末屏与末屏接地位置之间,
[0034] 所述第二电路的一端与第一电路并联,另一端连接处理装置,
[0035] 所述第二电路,还用于根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
[0036] 可选地,所述处理装置,还用于存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。
[0037] 可选地,所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
[0038] 本发明的技术方案,简化了变压器放电检测的电路,变压器套管就能作为耦合电容器,并将耦合装置串联在变压器套管末屏及末屏接地点之间。极大的简化了变压器局部放电检测回路,满足了变压器运行状态下局部放电监测的使用要求,解决了变压器在运行现场进行局部放电检测的技术难题。当变压器套管为多个时,耦合装置也为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管相对应,可以实现变压器放电的位置的具体定位,为后续的维修提供方便。
附图说明
[0039] 图1为现有技术中应用耦合电容Ck的示意图;
[0040] 图2为现有技术中应用耦合电容Ck示意图;
[0041] 图3为现有技术中应用耦合电容Ck示意图;
[0042] 图4为本发明的一种基于变压器套管的变压器局部放电的检测方法流程图;
[0043] 图5为本发明的一种基于变压器套管的变压器局部放电的测试系统图;
[0044] 图6为本发明的第一种实施方式示意图;
[0045] 图7为本发明的第二种实施方式示意图;
[0046] 图8为本发明的第三种实施方式示意图;
[0047] 图9为本发明的第四种实施方式示意图。
具体实施方式
[0048] 下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
[0049] 需要说明的是,如果不冲突,本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合,均在本发明的保护范围之内。另外,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0050] 图4为本发明的一种基于变压器套管的变压器局部放电的检测方法流程图;
[0051] 步骤S01:将耦合装置串联至变压器套管的末屏与末屏接地位置之间;
[0052] 步骤S02:将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器;
[0053] 步骤S03:将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号;
[0054] 步骤S04:根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
[0055] 变压器套管的结构一般为,一端连接高压线缆,另一端连接变压器绕组。
[0056] 本发明的技术方案,去掉了親合电容器,将变压器套管作为变压器局部放电检测的耦合电容器;简化了变压器局部放电检测回路,实现了变压器运行状态下变压器局部放电的在线检测,能够不间断连续的对变压器的绝缘状态进行诊断,为保障变压器的可靠、安全运行提供了有效、准确的依据。
[0057] 可选地,将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号,具体包括:
[0058] 提取电流脉冲信号;
[0059] 根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
[0060] 可选地,根据所述电压信号的电压值解析出放电量之后,所述方法还包括:
[0061] 存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。
[0062] 可选地,所述方法包括:所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
[0063] 图5为本发明的一种基于变压器套管的变压器局部放电的测试系统图;
[0064] 一种基于变压器套管的变压器局部放电检测系统,所述系统包括:
[0065] 变压器套管501、耦合装置502、处理装置503 ;
[0066] 所述耦合装置502串联至所述变压器套管501的末屏与末屏接地位置之间;
[0067] 将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管501作为变压器局部放电检测设备的親合电容器;
[0068] 所述耦合装置502用于将流经所述变压器套管501与所述耦合装置502的变压器放电脉冲电流信号转换为电压信号;
[0069] 所述处理装置503,用于根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
[0070]结合图 6-9,
[0071] 图6为本发明的第一种实施方式示意图;
[0072] 图7为本发明的第二种实施方式示意图;
[0073] 图8为本发明的第三种实施方式示意图;
[0074] 图9为本发明的第四种实施方式示意图;
[0075] 可选地,所述耦合电路502,包括并联的第一电路5021、第二电路5022 ;
[0076] 所述第一电路5021串联在变压器套管501的末屏与末屏接地位置之间;
[0077] 所述第二电路5022的一端与第一电路5021并联,另一端连接处理装置503,用于根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
[0078] 并且根据电路原理,放电电流作为一个脉冲电流,当耦合装置502存在,
[0079] 并且与变压器套管串联时,放电电流必然会流经耦合装置502,可以认为耦合装置502就起到了一个提取放电电流的作用。
[0080] 根据电路原理,第二电路5022与第一电路5021并联。放电电流的一部分电流必然会流经第一电路5021,另一部分电流必然会流经第二电路5022,第一电路产生的电压等于第二电路产生的电压。
[0081] 用第二电路生成电压信号,为后续的检测工作提供电压参数。
[0082] 第一电路5021的位置,可以认为,第一电路,是串联至变压器套管的末屏与末屏接地位置之间;
[0083] 第一电路5021,可以看成是一个匹配网络,匹配网络可以作为套管的一部分,在套管制造过程中与套管本体制造为一体,也可以在套管制造完成后作为独立部分安装,安装位置不限于套管本体。
[0084] 第二电路5022,可以采用一个二端口网络,一端与第一电路5021并联,另一端连接处理装置503。
[0085] 第二电路5022的作用,是用于根据脉冲电流生成电压信号并输出电压信号;
[0086] 第二电路5022生成电压信号,然后输出给处理装置503。
[0087] 处理装置503依据所述耦合装置502输出的电压信号解析出局部放电的放电量,检测、存储局部放电放电量,或者显示放电电量,或者上传给用户管理层。可选地,所述处理装置503,还用于存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。用户管理层,可以是与处理装置相连的计算机,获得放电电量的信息后,就可以根据放电量的大小进行分析判断,分析变压器的绝缘状态,判断是否需要停电维修。并且可以判断出变压器的具体放电位置及故障类型,为后续的维修提供了方便。
[0088] 可选地,所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
[0089] 比如,对于一台三相变压器,一般为6-条引线,每一条引线都穿过变压器套管与变压器绕组相连,一台三相变压器就需要6组耦合装置,当变压器的某处发生放电时,可以用本发明的装置进行定位,及时确定变压器的放电位置,为判断故障原因提供依据。从而提高了检测与维修的效率。
[0090] 实施例一
[0091] 图6为本发明的第一种实施方式示意图;
[0092] 本实施例提供了一种电力变压器局部放电在线监测系统,该系统至少包括变压器套管501、耦合装置502及处理装置503。
[0093] 图中,耦合装置502用字母⑶表示。
[0094] 耦合装置502串联在套管的末屏及地之间,其实现了变压器局部放电信号的耦合,将局部放电电流信号转化为电压信号输出至处理装置单503。耦合装置502CD具备一定的信号选择能力,至少能够抑制工频信号及其谐波进入到处理装置503。
[0095] 显示存储单元,根据耦合装置502输入的不同幅度的电压值,解析出不同局部放电放电量。
[0096] 优选地,处理装置503还可以实现局部放电量的显示及存储,也可以将数据传输至其他系统进行显示及存储。
[0097] 耦合装置502的安装位置不限,其可以安装于变压器套管上,也可以安装于本系统中的其他合适位置;
[0098] 实施例二
[0099] 图7为本发明的第二种实施方式示意图;
[0100] 本实施例提供了一种电力变压器局部放电在线监测系统,该系统至少包括变压器套管501、耦合装置502及处理装置503。
[0101] 耦合装置502包括两部分,一部分为匹配网络NET1,记为第一电路5021,另一部分为二端网络NET2,记为第二电路5022。
[0102] 图中,变压器套管501,在电气性能上看,可以等效看成是一个电容,用Ca表示,
[0103] 在变压器套管的末屏及地之间串联匹配网络NET1,NET1与并联在其两端的二端网络NET2构成親合装置502,实现变压器局部放电信号的親合,将局部放电电流信号转化为电压信号输出至处理装置503。
[0104] 所述第一电路5021串联在变压器套管的末屏与末屏接地位置之间,用于提取电流脉冲信号;
[0105] 所述第二电路5022,一端与第一电路并联,另一端连接处理装置,用于根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。耦合装置502具备一定的信号选择能力,至少能够抑制工频信号及其谐波进入到处理装置503。
[0106] 处理装置503,根据耦合装置502输入的不同幅度的电压值,解析出不同局部放电放电量。
[0107] 优选地,处理装置503还可以实现局部放电量的就地显示及存储,也可以将数据传输至其他系统进行显示及存储。
[0108] 需要说明的是本实施案例中NET1由电容Cm实现,且Cm与变压器套管主电容Ca在制造过程制作为一体。Cm与Ca制作材料及工艺完全相同。
[0109] 实施例三
[0110] 图8为本发明的第三种实施方式示意图;
[0111] 本实施例提供了一种电力变压器局部放电在线监测系统,该系统至少包括变压器套管501、耦合装置502及处理装置503。
[0112] 耦合装置502包括两部分,一部分为匹配网络NET1,记为第一电路5021,另一部分为二端网络NET2,记为第二电路5022。
[0113] 其中NET1由Cm实现。
[0114] 图中,变压器套管501,在电气性能上看,可以等效看成是一个电容,用Ca表示。
[0115] 在变压器套管501的末屏及地之间串联匹配网络NET1,NET1与并联在其两端的二端网络NET2构成親合装置502,实现变压器局部放电信号的親合,将局部放电电流信号转化为电压信号输出至处理装置503。耦合装置502具备一定的信号选择能力,至少能够抑制工频信号及其谐波进入到处理装置503。
[0116] 处理装置503,根据耦合装置502输入的不同幅度的电压值,解析出不同局部放电放电量。
[0117] 优选地,处理装置503还可以实现局部放电量的就地显示及存储,也可以将数据传输至其他系统进行显示及存储。
[0118] 需要说明的是本实施案例中NET1由电容Cm实现,其中Cm是在套管制作完成后加装的,这也就是图8与图7的主要区别,图7中,可以认为,NET1嵌入到了变压器套管内部,与变压器套管融为了一体,可以认为是变压器套管的一部分,
[0119] 但是图8中,NET 1独立于变压器套管之外,可以认为,NET 1与变压器套管是两个独立的互相连接的实体,NET1并不是变压器套管的一部分。
[0120] 对于电容Cm,其材质及工艺不做具体限定。Cm的安装位置可以位于套管本体上,也可以安装到本系统的其他合适位置。
[0121] 实施例四
[0122] 图9为本发明的第四种实施方式示意图。
[0123] 本实施例提供了一种电力变压器局部放电在线检测系统,该系统至少包括变压器套管501、耦合装置502及处理装置503。
[0124] 耦合装置502包括两部分,一部分为匹配网络NET1,记为第一电路5021,另一部分为二端网络NET2,记为第二电路5022。图中,变压器套管501,在电气性能上看,可以等效看成是一个电容,用Ca表示,其中NET1由Lm实现。
[0125] 在变压器套管末屏及地之间串联匹配网络NET1,NET1与并联在其两端的二端网络NET2构成親合装置502,实现变压器局部放电信号的親合,将局部放电电流信号转化为电压信号输出给处理装置503。耦合装置502具备一定的信号选择能力,至少能够抑制工频信号及其谐波进入到处理装置503。
[0126] 处理装置503,根据耦合装置502输入的不同幅度的电压值,解析出不同局部放电放电量。
[0127] 优选地,处理装置503还可以实现局部放电量的就地显示及存储,也可以将数据传输至其他系统进行显示及存储。
[0128] 需要说明的是本实施案例中NET1由电感Lm实现,其中Lm是在套管制作完成后加装的,其材质及工艺不做具体限定。Lm的安装位置可以位于套管本体上,也可以安装到本系统的其他合适位置。
[0129] 由于电感L的计算公式为:
[0130] ZL = 2 31 fL
[0131] 电力系统的工作频率下,一般为50Hz或者60Hz,为低阻。而变压器局部放电的检测频率一般为ΙΟΚΗζ以上,其在变压器检测频段为高阻。所以其在工频信号及其谐波频段内相当于是短路状态,其天然具备了短路即滤除工频信号及其谐波的能力。
[0132] 本申请的技术方案,去掉了耦合电容,将变压器套管当做耦合电容使用,
[0133] 极大的简化了变压器套管及变压器局部放电试验回路,节约了试验装置的生产成本;扩大了变压器套管及变压器局部放电检测的应用面,实现了变压器套管及变压器局部放电在变压器运行过程中的测量。
[0134] 本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
[0135]当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于变压器套管的变压器局部放电检测方法,其特征在于,所述方法包括: 将耦合装置串联至变压器套管的末屏与末屏接地位置之间; 将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器; 将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号; 根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,将流经所述变压器套管与所述耦合装置的电流脉冲信号转换为电压信号,具体包括: 提取电流脉冲号; 根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述电压信号的电压值解析出放电量之后,所述方法还包括: 存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
5.一种基于变压器套管的变压器局部放电检测系统,其特征在于,所述系统包括: 变压器套管、耦合装置、处理装置; 所述耦合装置串联至所述变压器套管的末屏与末屏接地位置之间; 将变压器套管安装于变压器上,以变压器套管作为变压器局部放电检测设备的耦合电容器; 所述耦合装置用于将流经所述变压器套管与所述耦合装置的变压器放电脉冲电流信号转换为电压信号; 所述处理装置,用于根据所述电压信号的电压值解析出所述变压器局部放电的放电量。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述耦合电路包括并联的第一电路、第二电路; 所述第一电路串联在变压器套管的末屏与末屏接地位置之间, 所述第二电路的一端与第一电路并联,另一端连接处理装置, 所述第二电路,还用于根据提取的电流脉冲信号,生成并输出电压信号。
7.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述处理装置,还用于存储并且显示所述放电量,和/或者,将所述放电量上传给用户管理层。
8.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述耦合装置为多个,所述变压器套管为多个,每一个耦合装置与每一个变压器套管一一对应。
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