CN105548847A - 一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及输变电高压绝缘测试技术领域，特指一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法，其采用变压器油纸套管、干式套管和油气套管形成一个闭合回路，通过高压电源模拟运行工况电压作用于套管回路中，通过大电流装置模拟运行工况负荷电流作用于套管回路中，形成一套检测试验平台，可对近工况条件下多种结构套管的绝缘状态同时开展在线监测和离线测试，并可开展近工况条件下浸入式套管热稳定试验。

Description

一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法
技术领域
本发明涉及输变电高压绝缘测试技术领域，特指一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法。
背景技术
输变电设备使用的高压(油纸、干式、油气)套管是输变电设备的重要附件，随着电力输送电压等级的升高和输电容量的增加，对输变电设备及其附件的安全可靠性的要求日益提高，对现有输变电设备及其附件的设计、制造和试验过程中存在的工艺、结构和机理上的缺陷，也日益受到高度的关注。高压套管在制造过程中，由于生产工艺水平问题，可能出现电容芯子纸板间气隙过大、电容芯子干燥不彻底等绝缘缺陷；在运行过程中，由于运行时间长，可能出现介质受潮、裂化变质等老化问题。这些缺陷会直接影响套管的绝缘性能，使得其介质损耗(介质损耗因数用tanδ表示)和电容量异常变化。依据套管的热稳定性能对介质损耗进行测量，诊断其异常变化，可以有效地发现套管绝缘老化、受潮等缺陷状况，但是，该方法检测手段单一，且不能检测运行工况条件下套管绝缘状态变化特征。
对于套管这样的少油高压设备，预试和在线检测的手段较少，其爆炸事故的后果极为恶劣，其绝缘状态的评估显得尤为重要。但是由于套管的特殊结构和少油特性，除介损检测以外的传统绝缘状态检测方法都因取样困难而不适合套管绝缘状态检测，因此，对套管绝缘状态进行离线无损检测技术是十分重要的。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法，其采用变压器油纸套管、干式套管和油气套管形成一个闭合回路，通过高压电源模拟运行工况电压作用于套管回路中，通过大电流装置模拟运行工况负荷电流作用于套管回路中，形成一套检测试验平台，可对近工况条件下多种结构套管的绝缘状态同时开展在线监测和离线测试，并可开展近工况条件下浸入式套管热稳定试验。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多元结构高压套管性能考核检测平台，检测平台由油气套管、干式套管与变压器油纸套管构成闭合回路，油气套管通过升高筒支撑,所述油气套管一端通过试验油箱软连接于变压器油纸套管下端，连接端选取对应防电晕均压罩，油气套管另一端通过SF6气体绝缘罐体硬连接于干式套管下端,连接端选取防电晕均压罩，油气套管外层套设有大电流装置，变压器油纸套管对应配置有电流互感器，干式套管上端与变压器油纸套管上端通过直线型铝管导电杆进行短接，直线型铝管导电杆通过弯曲型铝管导电杆连接有电容分压器，弯曲型铝管导电杆通过保护电阻连接有试验变压器。
进一步而言，所述检测平台连接有套管绝缘状态监测平台，套管绝缘状态监测平台包括监测局部放电试验数据、热稳定试验数据、长期带电监测数据、介损频率与介损温度特性数据。
进一步而言，所述大电流装置由前级电源开关柜、单相柱式调压器、大电流变压器及控制测量系统组成。
进一步而言，所述试验油箱上部通过上盖支撑座连接法兰支撑变压器油纸套管，试验油箱中部开孔加入玻璃钢视窗，通过油盖封装，试验油箱内部套管采用防电晕均压罩，并通过油气套管导杆引入升高座，试验油箱内部底座上设有内置加热器。
本发明还提供了一种用上述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，监测局部放电试验数据的测试方法步骤如下：局放试验采用传统电流法，以考核变压器油纸套管为例，通过干式套管和油气套管构成试验回路，在热稳定试验前后分别进行局放试验，接入油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗、油气套管末屏引出局放检测阻抗和干式套管末屏引出局放检测阻抗，可以定量检测局部放电放电量，将油纸电容式套管作为试品，通过断开油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗直接接地，以油气套管末屏引出局放检测阻抗和干式套管末屏引出局放检测阻抗作为信号采集端。
进一步而言，所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，热稳定试验数据的测试方法步骤如下：首先将温度逐步升至70℃，维持0.5h，然后在1h内升温至90℃，维持1h，通过高压试验电源施加高电压至440kV，最后通过大电流装置施加试验回路电流至2500A。
进一步而言，所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，长期带电监测数据的测试方法步骤如下：在油气套管、干式套管与变压器油纸套管的末屏端口分别串联接入介损测试单元，同时接入基于罗氏线圈的高频局放检测单元，形成油纸电容式套管末屏引出介损和高频局放检测单元、油气套管末屏引出介损和高频局放检测单元和干式套管末屏引出介损和高频局放检测单元，监测套管1000h介损和局部放电情况，试验全过程记录介损和局放数据。
进一步而言，所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，介损频率特性和介损温度特性的测试方法步骤如下：采用绝缘诊断分析仪IDAX-300测试试验油箱在不同油温条件下的套管介损频率特性与套管温度特性，对变压器油纸套管开展套管绝缘介损频率特性测试，与数据库比对，进行套管油纸含水量评估。
本发明有益效果：
本发明采用变压器油纸套管、干式套管和油气套管形成一个闭合回路，通过高压电源模拟运行工况电压作用于套管回路中，通过大电流装置模拟运行工况负荷电流作用于套管回路中，形成一套检测试验平台，可对近工况条件下多种结构套管的绝缘状态同时开展在线监测和离线测试，并可开展近工况条件下浸入式套管热稳定试验。
附图说明
图1是本发明所述试验检测平台整体结构图；
图2是本发明所述大电流装置组件示意图；
图3是本发明所述试验油箱结构图；
图4是套管试验局部放电检测回路；
图5是套管长期带电试验在线监测回路；
图6是套管低压介损特性测试回路。
1、试验油箱；2、升高筒；3、SF6气体绝缘罐体；4、大电流装置；5、油气套管；6、干式套管；7、变压器油纸套管；8、直线型铝管导电杆；9、保护电阻；10、电容分压器；11、试验变压器；12、电流互感器；13、套管绝缘状态监测平台；14、弯曲型铝管导电杆；20、连接法兰；21、上盖；22、油盖；24、油气套管导杆；25、升高座；30、油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗；31、油气套管末屏引出局放检测阻抗；32、干式套管末屏引出局放检测阻抗；40、油纸电容式套管末屏引出介损和高频局放检测单元；41、油气套管末屏引出介损和高频局放检测单元；42、干式套管末屏引出介损和高频局放检测单元。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述一种多元结构高压套管性能考核检测平台及测试方法，检测平台由油气套管5、干式套管6与变压器油纸套管7构成闭合回路，油气套管5通过升高筒2支撑,油气套管5一端通过试验油箱1软连接于变压器油纸套管7下端，连接端选取对应防电晕均压罩，油气套管5另一端通过SF6气体绝缘罐体3硬连接于干式套管6下端,连接端选取防电晕均压罩，油气套管5外层套设有大电流装置4，变压器油纸套管7对应配置有电流互感器12，干式套管6上端与变压器油纸套管7上端通过直线型铝管导电杆8进行短接，直线型铝管导电杆8通过弯曲型铝管导电杆14连接有电容分压器10，弯曲型铝管导电杆14通过保护电阻9连接有试验变压器11。以上所述构成本发明基本结构。
更具体而言，所述检测平台连接有套管绝缘状态监测平台13，套管绝缘状态监测平台13包括监测局部放电试验数据、热稳定试验数据、长期带电监测数据、介损频率与介损温度特性数据。
更具体而言，如图2所示，所述大电流装置4由前级电源开关柜、单相柱式调压器、大电流变压器及控制测量系统组成。
本发明所述关键设备为大电流变压器，实现在试验检测平台回路中产生0-4000A电流。从系统回路长度先确定回路电感，再由感抗与流过的4000A电流计算大电流变压器的输出电压回路是由一个单独矩形组成，根据电感线圈设计的经验正常计算值比实测值最大可-5％，故在计算大电流4000A的电压时校核电感偏差。
更具体而言，如图3所示，所述试验油箱1上部通过上盖21支撑座连接法兰20支撑变压器油纸套管7，试验油箱1中部开孔加入玻璃钢视窗，通过油盖22封装，试验油箱1内部套管采用防电晕均压罩，并通过油气套管导杆24引入升高座25，试验油箱1内部底座上设有内置加热器。
更具体而言，所述监测局部放电试验数据的测试方法：以考核变压器油纸套管7为例，使用绝缘状态良好的干式套管6和油气套管5构成试验回路，在热稳定试验前后分别进行局放试验，验证绝缘状态变化情况，其中，局放试验电压为1.0Um，局放试验采用传统电流法，如图4所示，接入油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗30、油气套管末屏引出局放检测阻抗31和干式套管末屏引出局放检测阻抗32，可以定量检测局部放电放电量，将油纸电容式套管作为试品，可通过断开油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗30直接接地，以油气套管末屏引出局放检测阻抗31和干式套管末屏引出局放检测阻抗32作为信号采集端。
更具体而言，所述热稳定试验数据的测试方法：在热稳定试验中，环境温度不低于10℃，首先进行预热，将温度逐步升至70℃，保持0.5h，然后在1h内升温至90℃±2℃，维持温度时间1h，使变压器油纸套管7油纸绝缘和试验油箱1中油温达到热平衡，通过高压试验电源施加高电压至440kV，然后通过大电流装置4施加试验回路电流至2500A，在试验过程中记录tanδ随温度变化数据，稳态温度下tanδ变化数据，升压过程中tanδ变化数据，降压过程中tanδ变化数据，按照套管考核标准规定，当套管的tanδ在稳态温度90℃±2℃条件下连续5h无明显变化趋势时，套管即达到热稳定，热稳定时套管tanδ每小时的变化量Δtanδ应不大于0.0002，且当套管的温度自然冷却至常温后，其tanδ和电容量与热稳定性能试验前的测量结果相比不应出现明显变化。
更具体而言，所述长期带电监测数据的测试方法：如图5所示，在三支套管末屏端口，分别串联接入介损测试单元，同时接入基于罗氏线圈的高频局放检测单元，检测频带为3MHz～30MHz，形成油纸电容式套管末屏引出介损和高频局放检测单元40、油气套管末屏引出介损和高频局放检测单元41和干式套管末屏引出介损和高频局放检测单元42，监测套管1000h介损和局部放电情况，监测期间，试验油箱1内套管端部附近油温保持在40℃±2℃、50℃±2℃、60℃±2℃、70℃±2℃、80℃±2℃、90℃±2℃，在相应温度点分别持续100h，共计600h；然后，停止加热使油温自然冷却至常温，再继续加热至90℃±2℃，再到自然冷却至常温，反复过程共持续400h，试验全过程记录介损和局放数据。
更具体而言，所述介损频率特性和介损温度特性的测试方法：如图6所示，采用绝缘诊断分析仪IDAX-300，测试试验油箱1不同油温条件下的套管介损频率特性，即0.001Hz～1000Hz范围内频域介电响应数据，套管温度特性，即试验油箱1内套管端部附近油温保持在40℃±2℃、50℃±2℃、60℃±2℃、70℃±2℃、80℃±2℃、90℃±2℃，对变压器油纸套管7开展套管绝缘介损频率特性测试，与数据库比对，进行套管油纸含水量评估。
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多元结构高压套管性能考核检测平台，包括检测平台，其特征在于，所述检测平台由油气套管(5)、干式套管(6)与变压器油纸套管(7)构成的闭合回路组成，所述油气套管(5)通过升高筒(2)支撑,所述油气套管(5)一端通过试验油箱(1)软连接于变压器油纸套管(7)下端，连接端选取对应防电晕均压罩，所述油气套管(5)另一端通过SF6气体绝缘罐体(3)硬连接于干式套管(6)下端,连接端选取防电晕均压罩，所述油气套管(5)外层套设有大电流装置(4)，所述变压器油纸套管(7)对应配置有电流互感器(12)，所述干式套管(6)上端与变压器油纸套管(7)上端通过直线型铝管导电杆(8)进行短接，所述直线型铝管导电杆(8)通过弯曲型铝管导电杆(14)连接有电容分压器(10)，所述弯曲型铝管导电杆(14)通过保护电阻(9)连接有试验变压器(11)。
2.根据权利要求1所述一种多元结构高压套管性能考核检测平台，其特征在于，所述检测平台连接有监测局部放电试验数据、热稳定试验数据、长期带电监测数据、介损频率与介损温度特性数据的套管绝缘状态监测平台(13)。
3.根据权利要求1所述一种多元结构高压套管性能考核检测平台，其特征在于，所述大电流装置(4)由前级电源开关柜、单相柱式调压器、大电流变压器及控制测量系统组成。
4.根据权利要求1所述一种多元结构高压套管性能考核检测平台，其特征在于，所述试验油箱(1)上部通过上盖(21)支撑座连接法兰(20)支撑变压器油纸套管(7)，所述试验油箱(1)中部开孔加入玻璃钢视窗，通过油盖(22)封装，所述试验油箱(1)内部套管采用防电晕均压罩，并通过油气套管导杆(24)引入升高座(25)，所述试验油箱(1)内部底座上设有内置加热器。
5.一种权利要求1所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，其特征在于，监测局部放电试验数据的测试方法步骤如下：局放试验采用传统电流法，以考核变压器油纸套管(7)为例，通过干式套管(6)和油气套管(5)构成试验回路，在热稳定试验前后分别进行局放试验，接入油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗(30)、油气套管末屏引出局放检测阻抗(31)和干式套管末屏引出局放检测阻抗(32)，可以定量检测局部放电放电量，将油纸电容式套管作为试品，通过断开油纸电容式套管末屏引出局放检测阻抗(30)直接接地，以油气套管末屏引出局放检测阻抗(31)和干式套管末屏引出局放检测阻抗(32)作为信号采集端。
6.根据权利要求5所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，，其特征在于，热稳定试验数据的测试方法步骤如下：首先将温度逐步升至70℃，维持0.5h，然后在1h内升温至90℃，维持1h，通过高压试验电源施加高电压至440kV，最后通过大电流装置(4)施加试验回路电流至2500A。
7.根据权利要求5所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，其特征在于，长期带电监测数据的测试方法步骤如下：在油气套管(5)、干式套管(6)与变压器油纸套管(7)的末屏端口分别串联接入介损测试单元，同时接入基于罗氏线圈的高频局放检测单元，形成油纸电容式套管末屏引出介损和高频局放检测单元(40)、油气套管末屏引出介损和高频局放检测单元(41)和干式套管末屏引出介损和高频局放检测单元(42)，监测套管1000h介损和局部放电情况，试验全过程记录介损和局放数据。
8.根据权利要求5所述多元结构高压套管性能考核检测平台的测试方法，其特征在于，介损频率特性和介损温度特性的测试方法步骤如下：采用绝缘诊断分析仪IDAX-300测试试验油箱(1)在不同油温条件下的套管介损频率特性与套管温度特性，对变压器油纸套管(7)开展套管绝缘介损频率特性测试，与数据库比对，进行套管油纸含水量评估。
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