CN105738776B - 一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统，属于电器设备检测技术领域。所述系统包括：并联在待测电抗器两端的局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统，局部放电检测子系统包括由变频电源组成的并联谐振回路，并联谐振回路用于为待测电抗器提供变频电压并检测待测电抗器的匝间电压波形变化，匝间过电压震荡检测子系统包括直流高压发生器和串联震荡回路，直流高压发生器通过串联震荡回路在为待测电抗器提供震荡电压。本发明填补了目前的电抗器设备的交接和测试规程中对匝间绝缘性能的空白，能够有效避免因匝间绝缘破坏而引发的电抗器短路起火的事故，有利于提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，从而减少事故引起的直接和间接经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统和方法，属于电器设备检测技术领域。
背景技术
电力行业是国民工业的先行行业，电力行业的稳定发展是国民经济可持续发展的基础。电抗器是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响系统的安全性。随着超高压和特高压技术的迅速发展，电网容量加大和覆盖面增广，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。
在现有技术中，电容器组的串联电抗器在系统中能够启到限制合闸电流并且抑制电网中的高次谐波的作用，正常运行的串联电抗器的端电压较低，但是当系统出现故障或投切线路时可能会承受系统电压，因此对串联电抗器的匝间绝缘提出了较高的要求，而目前的电抗器设备的交接和测试规程中尚没有对匝间绝缘性能的测试，由于匝间绝缘破坏而引发的电抗器短路起火的事故也有发生。因此，为了提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，亟需对一种对电抗器的匝间绝缘性能进行检测的技术方案。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统和方法，以填补目前的电抗器设备的交接和测试规程中对匝间绝缘性能的空白。
本发明提供的技术方案包括：
一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统，包括：并联在待测电抗器两端的局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统，所述局部放电检测子系统包括由变频电源组成的并联谐振回路，所述并联谐振回路用于为所述待测电抗器提供变频电压并检测所述待测电抗器电压波形变化，所述匝间过电压震荡检测子系统包括直流高压发生器和串联震荡回路，所述直流高压发生器通过所述串联震荡回路在为所述待测电抗器提供震荡电压。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，所述并联谐振回路包括波形检测器、变压器和变频电容，所述变压器的初级线圈的第一端与所述待测电抗器的第一端连接，所述变压器的初级线圈的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述变频电容并联在所述变压器和所述待测电抗器之间的电路上，所述波形检测器的第一端与所述变压器的次级线圈的第一端连接，所述波形检测器的第二端与所述变压器的次级线圈的第二端连接。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，在所述变压器的初级线圈的第一端与所述待测电抗器的第一端之间的电路上串联有电感器。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，所述串联震荡回路包括控制单元、直流升压单元、高压电子开关和储能电容，所述控制单元的电源输出端与所述直流升压单元的电源输入端连接，所述直流升压单元的电源输出端与所述高压电子开关的第一端连接后再与所述待测电抗器的第一端连接，所述高压电子开关的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述控制单元的开关控制信号输出端与所述高压电子开关的开关信号控制输入端连接。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，所述串联震荡回路还包括充电电阻，所述充电电阻设置在所述直流升压单元的第一端和所述直流升压单元与所述高压电子开关的连接点之间的电路上。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，所述串联震荡回路还包括测试分压器和波形参数检测器，所述测试分压器的第一端与所述待测电抗器的第一端连接，所述测试分压器的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述测试分压器的波形信号输出端与所述波形参数检测器的波形信号输入端连接。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，所述串联震荡回路还包括上位机，所述上位机用于发送控制所述控制单元运行的控制信号，以及接收并显示所述控制单元和所述波形参数检测器的运行状态及控制结果。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统中，在所述待测电抗器的第一端与所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统的连接点之间的电路上串联有补偿电容。
一种串联电抗器匝间缺陷的检测方法，包括：
按待测电抗器的空心电感的容量配置补偿电容和谐振频率，通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第一电压；
通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第二电压，并在所述第二电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
通过匝间过电压震荡检测子系统将所述待测电抗器加到第三电压，获取所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数，再通过局部放电检测子系统将所述待测电抗器加到第四电压，在所述第四电压状态下获取所述待测电抗器的放电量和波形参数；
保持对所述待测电抗器加所述第四电压预定时间后，断开所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统加在所述待测电抗器的电压，并通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第五电压，在所述第五电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
若所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数变化超过第一阈值、若所述待测电抗器在所述第四电压状态下的波形参数与所述第三电压状态下的波形参数相比的变化超过第二阈值或者若所述待测电抗器在所述第四电压或第五电压状态下的放电量超过所述待测电抗器在所述第二电压状态下的放电量的预定倍数，则确定所述待测电抗器存在匝间缺陷。
在本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测方法中，所述波形参数包括震荡波衰减周期、频率或电感量中的任意一种。
本发明的有益效果是：通过串联电抗器的匝间绝缘缺陷检测，对串联电抗器的匝间绝缘提出较高的要求，填补了目前的电抗器设备的交接和测试规程中对匝间绝缘性能的空白，能够有效避免因匝间绝缘破坏而引发的电抗器短路起火的事故，有利于提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，从而减少事故引起的直接和间接经济损失。
附图说明
图1以示例的方式示出了本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统的整体结构图。
图2以示例的方式示出了本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统的详细结构图。
图3以示例的方式示出了本发明所述的匝间过电压震荡检测子系统的结构图。
图4以示例的方式示出了本发明所述的串联电抗器匝间缺陷的检测方法的流程图。
图5是实施例一中的匝间过电压震荡波检测波形示意图，其中的波形a表示待测电抗器在第一电压状态下校正后的波形，波形b表示待测电抗器在待测电抗器在由匝间过电压震荡检测子系统加压至第三电压状态下的波形。
具体实施方式
目前运行单位对串联电抗器的运维仍比较粗放，而串联电抗器的感抗普遍较小，一般为几十mH左右，而耐压测试电压值相对较高，因此耐压测试需要配合大量的电容器组以及足够容量的电源，通常难以实现，并且在目前的规程中也未对耐压测试做出明确要求，导致了电抗器匝间绝缘存在隐患。因此本具体实施方式考虑在不改变原电抗器结构参数的前提下，增大其感抗值，从而减少对耐压测试系统的要求，以实现对电抗器匝间绝缘性能的检测。
由于串联电抗器匝间电压很低，绝缘缺陷难以发现，经常在长期运行过程中进一步发展导致电抗器发生匝间短路故障，对于匝间缺陷的检测需要提高匝间电压，又要保证电抗器设备的安全，不对匝间绝缘造成永久性损伤。因此，本具体实施方式提出了一种通过局部放电的方法提高匝间电压，并且在此基础上叠加震荡波进一步提高试验电压，并避免设备绝缘损伤，同时观察该电抗器的局部放电和震荡波衰减情况，以此为依据来检测该串联电抗器是否存在可能引发匝间故障的缺陷。
本具体实施方式首先提出了一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统，结合图1所示，包括：并联在待测电抗器11两端的局部放电检测子系统12和匝间过电压震荡检测子系统13，所述局部放电检测子系统12包括由变频电源组成的并联谐振回路，所述并联谐振回路用于为所述待测电抗器11提供变频电压并检测所述待测电抗器11的匝间电压波形变化，所述匝间过电压震荡检测子系统13包括直流高压发生器和串联震荡回路，所述直流高压发生器通过所述串联震荡回路在为所述待测电抗器11提供震荡电压。
现有的串联电抗器通常采用空心结构，若对其进行局放测试，同时尽可能的减小电源容量和谐振电容的容量，因此可以提高电源频率，使用变频电源进行测试，同时进行匝间过电压震荡波检测。
本具体实施方式提供的串联电抗器匝间缺陷的检测系统由局部放电检测子系统12和匝间过电压震荡检测子系统13组成。所述放电检测系统12由并联谐振回路组成，采用变频电源，用于尽量减小所需试验电源容量。所述匝间过电压震荡检测子系统13包括直流高压发生器和串联震荡回路，所述直流高压发生器通过所述串联震荡回路在为所述待测电抗器11提供震荡电压。
进一步优选的，结合图2所示，所述局部放电检测子系统12可以包括波形检测器21、变压器22和变频电容23，所述变压器22的初级线圈的第一端与所述待测电抗器11的第一端连接，所述变压器22的初级线圈的第二端与所述待测电抗器11的第二端连接，所述变频电容23并联在所述变压器22和所述待测电抗器11之间的电路上，所述波形检测器21的第一端与所述变压器22的次级线圈的第一端连接，所述波形检测器21的第二端与所述变压器22的次级线圈的第二端连接。
进一步优选的，结合图2所示，所述局部放电检测子系统12的并联谐振回路还可以包括电感器24，所述电感器24串联在所述变压器22的初级线圈的第一端与所述待测电抗器11的第一端之间的电路上。所述电感器24用于滤除所述并联谐振回路中的波形震荡，以使检测结果更加准确。
进一步优选的，结合图2和图3所示，所述串联震荡回路可以包括控制单元31、直流升压单元32、高压电子开关33和储能电容34，所述控制单元31的电源输出端与所述直流升压单元32的电源输入端连接，所述直流升压单元32的电源输出端与所述高压电子开关33的第一端连接后再与所述待测电抗器11的第一端连接，所述高压电子开关33的第二端与所述待测电抗器11的第二端连接，所述控制单元31的开关控制信号输出端与所述高压电子开关33的开关信号控制输入端连接。
进一步优选的，结合图2和图3所示，所述串联震荡回路还可以包括充电电阻35，所述充电电阻35设置在所述直流升压单元32的第一端和所述直流升压单元32与所述高压电子开关33的连接点之间的电路上。
进一步优选的，结合图2和图3所示，所述串联震荡回路还可以包括测试分压器36和波形参数检测器38，所述测试分压器36的第一端与所述待测电抗器11的第一端连接，所述测试分压器36的第二端与所述待测电抗器11的第二端连接，所述测试分压器36的波形信号输出端与所述波形参数检测器38的波形信号输入端连接。
进一步优选的，结合图2和图3所示，所述串联震荡回路还可以包括上位机37，所述上位机37用于发送控制所述控制单元31运行的控制信号，以及接收并显示所述控制单元31和所述波形参数检测器38的运行状态及控制结果。
进一步优选的，结合图2所示，在所述待测电抗器11的第一端与所述局部放电检测子系统12和匝间过电压震荡检测子系统13的连接点之间的电路上还可以串联有补偿电容14。
采用本发明提出的技术方案，通过串联电抗器的匝间绝缘缺陷检测，对串联电抗器的匝间绝缘提出较高的要求，填补了目前的电抗器设备的交接和测试规程中对匝间绝缘性能的空白，能够有效避免因匝间绝缘破坏而引发的电抗器短路起火的事故，有利于提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，从而减少事故引起的直接和间接经济损失。
本具体实施方式进一步提出了一种串联电抗器匝间缺陷的检测方法，结合图4所示，包括：
步骤41，按待测电抗器的空心电感的容量配置补偿电容和谐振频率，通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第一电压；
步骤42，通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第二电压，并在所述第二电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
步骤43，通过匝间过电压震荡检测子系统将所述待测电抗器加到第三电压，获取所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数，再通过局部放电检测子系统将所述待测电抗器加到第四电压，在所述第四电压状态下获取所述待测电抗器的放电量和波形参数；
步骤44，保持对所述待测电抗器加所述第四电压预定时间后，断开所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统加在所述待测电抗器的电压，并通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第五电压，在所述第五电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
步骤45，若所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数变化超过第一阈值、若所述待测电抗器在所述第四电压状态下的波形参数与所述第三电压状态下的波形参数相比的变化超过第二阈值或者若所述待测电抗器在所述第四电压或第五电压状态下的放电量超过所述待测电抗器在所述第二电压状态下的放电量的预定倍数，则确定所述待测电抗器存在匝间缺陷。
其中，所述波形参数可以包括震荡波衰减周期、频率或电感量中的任意一种。
下面通过具体的实施例对所述串联电抗器匝间缺陷的检测方法进行详细说明。
实施例一
本实施例提供的所述串联电抗器匝间缺陷的检测方法基于由局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统实现。其中，局部放电检测子系统由并联谐振回路组成，采用变频电源，以尽量减小所需试验电源容量。匝间过电压震荡检测子系统由直流高压发生器和串联震荡回路组成。
首先，根据所述待测电抗器的空心电感的容量，配置局部放电检测子系统，其中的谐振频率可以配置在150-200Hz的范围，配置好后对所述待测电抗器加第一电压U1；
其次，通过波形检测器对加有第一电压U1的待测电抗器进行波形校正，优选的可采用方波校正，并对所述待测电抗器加第二电压，并在所述第二电压状态下获取所述待测电抗器的放电量(试验前背景不大于200PC，加电压过程中也需要观察放电量)；
然后，首先单独通过匝间过电压震荡检测子系统将所述待测电抗器加到第三电压U3，记录所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数，再通过启动局部放电检测子系统将所述待测电抗器加到第四电压U4，在所述第四电压状态下获取所述待测电抗器的放电量和波形参数；
再后，在第四电压状态下持续一分钟后断开局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统的电源，并单独通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第五电压，在所述第五电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
最后，若所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数变化超过第一阈值(图5所示的是以震荡波衰减周期作为波形参数的比较结果)、若所述待测电抗器在所述第四电压状态下的波形参数与所述第三电压状态下的波形参数相比的变化超过第二阈值或者若所述待测电抗器在所述第四电压或第五电压状态下的放电量超过所述待测电抗器在所述第二电压状态下的放电量的预定倍数(优选的为所述第二电压的1.3倍)，则确定所述待测电抗器存在匝间缺陷。
其中，所述的第一电压U1、第二电压U2和第五电压U5的选取可参考GB1094.11-2007电力变压器第11部分：干式变压器中相应电压等级的规定选取。所述第三电压U3和第四电压U4的试验值可根据JB/T7632-2006串联电抗器试验导则中相应电压等级的规定选取。
采用本发明提出的技术方案，通过串联电抗器的匝间绝缘缺陷检测，对串联电抗器的匝间绝缘提出较高的要求，填补了目前的电抗器设备的交接和测试规程中对匝间绝缘性能的空白，能够有效避免因匝间绝缘破坏而引发的电抗器短路起火的事故，有利于提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，从而减少事故引起的直接和间接经济损失。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
Claims (10)
1.一种串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，包括：并联在待测电抗器两端的局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统，所述局部放电检测子系统包括由变频电源组成的并联谐振回路，所述并联谐振回路用于为所述待测电抗器提供变频电压并检测所述待测电抗器电压波形变化，所述匝间过电压震荡检测子系统包括直流高压发生器和串联震荡回路，所述直流高压发生器通过所述串联震荡回路在为所述待测电抗器提供震荡电压，其中，
按待测电抗器的空心电感的容量配置补偿电容和谐振频率，通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第一电压；
通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第二电压，并在所述第二电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
通过匝间过电压震荡检测子系统将所述待测电抗器加到第三电压，获取所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数，再通过局部放电检测子系统将所述待测电抗器加到第四电压，在所述第四电压状态下获取所述待测电抗器的放电量和波形参数；
保持对所述待测电抗器加所述第四电压预定时间后，断开所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统加在所述待测电抗器的电压，并通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第五电压，在所述第五电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
若所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数变化超过第一阈值、若所述待测电抗器在所述第四电压状态下的波形参数与所述第三电压状态下的波形参数相比的变化超过第二阈值或者若所述待测电抗器在所述第四电压或第五电压状态下的放电量超过所述待测电抗器在所述第二电压状态下的放电量的预定倍数，则确定所述待测电抗器存在匝间缺陷。
2.如权利要求1所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，所述并联谐振回路包括波形检测器、变压器和变频电容，所述变压器的初级线圈的第一端与所述待测电抗器的第一端连接，所述变压器的初级线圈的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述变频电容并联在所述变压器和所述待测电抗器之间的电路上，所述波形检测器的第一端与所述变压器的次级线圈的第一端连接，所述波形检测器的第二端与所述变压器的次级线圈的第二端连接。
3.如权利要求2所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，在所述变压器的初级线圈的第一端与所述待测电抗器的第一端之间的电路上串联有电感器。
4.如权利要求1所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，所述串联震荡回路包括控制单元、直流升压单元、高压电子开关和储能电容，所述控制单元的电源输出端与所述直流升压单元的电源输入端连接，所述直流升压单元的电源输出端与所述高压电子开关的第一端连接后再与所述待测电抗器的第一端连接，所述高压电子开关的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述控制单元的开关控制信号输出端与所述高压电子开关的开关信号控制输入端连接。
5.如权利要求4所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，所述串联震荡回路还包括充电电阻，所述充电电阻设置在所述直流升压单元的第一端和所述直流升压单元与所述高压电子开关的连接点之间的电路上。
6.如权利要求4所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，所述串联震荡回路还包括测试分压器和波形参数检测器，所述测试分压器的第一端与所述待测电抗器的第一端连接，所述测试分压器的第二端与所述待测电抗器的第二端连接，所述测试分压器的波形信号输出端与所述波形参数检测器的波形信号输入端连接。
7.如权利要求4至6任意一项所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，所述串联震荡回路还包括上位机，所述上位机用于发送控制所述控制单元运行的控制信号，以及接收并显示所述控制单元和所述波形参数检测器的运行状态及控制结果。
8.如权利要求1所述的串联电抗器匝间缺陷的检测系统，其特征在于，在所述待测电抗器的第一端与所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统的连接点之间的电路上串联有补偿电容。
9.一种串联电抗器匝间缺陷的检测方法，其特征在于，包括：
按待测电抗器的空心电感的容量配置补偿电容和谐振频率，通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第一电压；
通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第二电压，并在所述第二电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
通过匝间过电压震荡检测子系统将所述待测电抗器加到第三电压，获取所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数，再通过局部放电检测子系统将所述待测电抗器加到第四电压，在所述第四电压状态下获取所述待测电抗器的放电量和波形参数；
保持对所述待测电抗器加所述第四电压预定时间后，断开所述局部放电检测子系统和匝间过电压震荡检测子系统加在所述待测电抗器的电压，并通过局部放电检测子系统对所述待测电抗器加第五电压，在所述第五电压状态下获取所述待测电抗器的放电量；
若所述待测电抗器在所述第三电压状态下的波形参数变化超过第一阈值、若所述待测电抗器在所述第四电压状态下的波形参数与所述第三电压状态下的波形参数相比的变化超过第二阈值或者若所述待测电抗器在所述第四电压或第五电压状态下的放电量超过所述待测电抗器在所述第二电压状态下的放电量的预定倍数，则确定所述待测电抗器存在匝间缺陷。
10.如权利要求9所述的串联电抗器匝间缺陷的检测方法，其特征在于，所述波形参数包括震荡波衰减周期、频率或电感量中的任意一种。
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