CN106054047A - 一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法，基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，该方法包括首先对套管设置缺陷，然后对设置缺陷后的套管施加击穿电压使套管发生局部击穿，模拟发生局部击穿故障的套管，然后对套管施加运行电压和过电压U_m，并在每一试验阶段内全程在线监测以及不定期离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗，直至最终套管内的电容屏全部被击穿，最后依据所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到套管的标准绝缘击穿发展特性。该方法得到的套管的标准绝缘击穿发展特性为后续对套管进行的故障诊断提供了参考标准和依据，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义。

Description

一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法

技术领域

本发明涉及玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性研究技术领域，特别是涉及一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法。

背景技术

套管作为变压器的主要附件，其运行状态是否良好对于变压器的供电可靠性至关重要。高压套管的绝缘要能长时间经受电、力、热以及它们联合作用的严格考验。近年来，变压器故障屡有发生，而套管故障约占变压器故障总数的30％，因此，对套管绝缘击穿发展特性的研究意义重大。

常用的高电压变压器套管有三种：油浸纸绝缘电容式变压器套管、胶浸纸绝缘电容式变压器套管和玻璃钢绝缘电容式变压器套管。而目前国内外对变压器套管故障机理、检测方法及防治措施研究主要集中于油浸纸绝缘电容式变压器套管，对玻璃钢绝缘电容型套管的研究较少，并且缺少完整的试验方法对玻璃钢绝缘电容型套管绝缘的击穿发展特性进行研究，从而使得在对玻璃钢绝缘电容型套管故障诊断时误差大，不能做到精准的故障判断。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法，该方法得到的套管的标准绝缘击穿发展特性为后续对套管进行的故障诊断提供了参考标准和依据，减小了对玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断时误差，故障判断精准高，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义；本发明的另一目的是提供一种套管的故障诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验方法，基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，该方法包括：

步骤S101：对所述套管的任一绝缘层进行缺陷设置，并离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S102：对所述套管施加基准值为所述套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压，直至所述套管的电容屏的击穿屏数增加，全程在线监测局部放电量并离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S103：对所述套管连续施加第一预设时间的运行电压并全程在线监测所述套管的局部放电量、电容量及介质损耗；

步骤S104：判断所述套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S105，否则，进入步骤S106；

步骤S105：判断所述套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，进入步骤S106；

步骤S106：将所述运行电压升至U_m并持续第二预设时间，并全程在线监测以及不定期离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S107：判断所述套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S108，否则，返回步骤S102；

步骤S108：判断所述套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，返回步骤S103；

步骤S109：依据上述所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到所述套管的标准绝缘击穿发展特性。

优选地，步骤S101中对所述套管的任一绝缘层进行缺陷设置的过程具体为：

在所述绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带。

优选地，所述在所述绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带的过程具体为：

在对所述绝缘层两侧的电容屏中的一个电容屏螺旋式缠绕3层玻璃纤维后，在缠绕第4层玻璃纤维的过程中，将一端长80mm的聚四氟乙烯带压在部分第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，聚四氟乙烯带的其余部分抽出不缠绕在第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，继续缠绕第4层玻璃纤维以及后续层数的玻璃纤维，直至缠绕至另一电容屏，且从第4层之后的每一层玻璃纤维缠绕过程中，每当玻璃纤维缠绕至聚四氟乙烯带时均将该聚四氟乙烯带抽出，最终将被抽出的聚四氟乙烯带压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间，其中，压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间的聚四氟乙烯带的长度不小于80mm。

优选地，所述第一预设时间、所述第二预设时间以及所述第三预设时间相等。

优选地，所述第一预设时间、所述第二预设时间以及所述第三预设时间均为7天。

优选地，步骤S102中，所述对所述套管施加基准值为所述套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压的过程具体为：

对所述套管施加击穿电压，所述击穿电压以所述套管的最高电压标准值U_m为基准值，所述基准值持续第四预设时间，然后再以第四预设时间为单位时间、N％的增加值的速度增加所述击穿电压，N为自然数。

优选地，所述第四预设时间为1min，N％为10％。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断方法，采用如上述所述得到的所述套管的标准绝缘击穿发展特性；该方法包括：

连续获取预设时间内的所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

确定变化规律与所述局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律相同的所述标准绝缘击穿发展特性的特征段；

依据所述标准绝缘击穿发展特性的特征段来确定所述套管的故障状态，以便对所述玻璃钢绝缘电容型套管进行相应的故障解决。

本发明提供了一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法及故障诊断方法，基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，与真实放电环境基本一致，能够更真实的反映玻璃钢绝缘电容型钛管的击穿发展特性，该方法包括首先对套管设置缺陷，然后对设置缺陷后的套管施加击穿电压使套管发生局部击穿，模拟发生局部击穿故障的套管，然后对套管施加运行电压和过电压U_m，并在每一试验阶段内全程在线监测以及不定期离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗，直至最终套管内的电容屏全部被击穿，最后依据所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到套管的标准绝缘击穿发展特性。可见，该方法高度还原套管的真实故障场景，该方法得到的套管的标准绝缘击穿发展特性为后续对套管进行的故障诊断提供了参考标准和依据，减小了对玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断时误差，故障判断精准高，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的一种设置有不完全连通的聚四氟乙烯带的绝缘层的结构示意图；

图3为本发明提供的一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验系统的原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法，该方法得到的套管的标准绝缘击穿发展特性为后续对套管进行的故障诊断提供了参考标准和依据，减小了对玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断时误差，故障判断精准高，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义；本发明的另一核心是提供一种套管的故障诊断方法。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验方法的过程的流程图。

该方法基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，该方法包括：

步骤S101：对套管的任一绝缘层进行缺陷设置，并离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

作为优选地，步骤S101中对套管的任一绝缘层进行缺陷设置的过程具体为：

在绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带。

可以理解的是，本申请首先制作套管，在套管的任意两个金属屏(也可称电容屏)之间的绝缘层设置缺陷，在绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带，制造开裂贯穿性缺陷，也即绝缘开裂。当然，本申请也可以采用其他方式来制造缺陷，能实现本发明的目的即可。

具体地，缺陷采用厚度为0.1mm、长度为200mm、宽度为30mm的聚四氟乙烯带制作。当然，本申请还可以采用其他规格的聚四氟乙烯带，本申请不做特别的限定。

作为优选地，在绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带的过程具体为：

在对所述绝缘层两侧的电容屏中的一个电容屏螺旋式缠绕3层玻璃纤维后，在缠绕第4层玻璃纤维的过程中，将一端长80mm的聚四氟乙烯带压在部分第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，聚四氟乙烯带的其余部分抽出不缠绕在第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，继续缠绕第4层玻璃纤维以及后续层数的玻璃纤维，直至缠绕至另一电容屏，且从第4层之后的每一层玻璃纤维缠绕过程中，每当玻璃纤维缠绕至聚四氟乙烯带时均将该聚四氟乙烯带抽出，最终将被抽出的聚四氟乙烯带压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间，其中，压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间的聚四氟乙烯带的长度不小于80mm。

具体地，请参照图2，图2为本发明提供的一种设置有不完全连通的聚四氟乙烯带的绝缘层的结构示意图。

具体地，聚四氟乙烯带的厚度可以为0.1mm、长度为200mm、宽度为30mm。当然，这里的也可以采用其他规格的聚四氟乙烯带，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

另外，聚四氟乙烯带应压制平整，电容屏绕制均匀、无气泡。

步骤S102：对套管施加基准值为套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压，直至套管的电容屏的击穿屏数增加，全程在线监测局部放电量并离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

可以理解的是，该步骤的目的是制造绝缘击穿故障。因为对套管进行了缺陷设置，因此，首先击穿的一定是被设置了缺陷的绝缘层，当该绝缘层被击穿时，进入步骤S103。

作为优选地，步骤S102中，对套管施加基准值为套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压的过程具体为：

对套管施加击穿电压，击穿电压以套管的最高电压标准值U_m为基准值，基准值持续第四预设时间，然后再以第四预设时间为单位时间、N％的增加值的速度增加击穿电压，N为自然数。

作为优选地，第四预设时间为1min，N％为10％。

具体地，第1min为U_m，第2min为1.1U_m，第3min为1.2U_m，以此类推。当然，这里的第四预设时间以及N％均分别还可以为其他数值，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

步骤S103：对套管连续施加第一预设时间的运行电压并全程在线监测套管的局部放电量、电容量及介质损耗；

该步骤的目的是研究真型变压器套管在额定电压下的击穿发展特性。

步骤S104：判断套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S105，否则，进入步骤S106；

步骤S105：判断套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，进入步骤S106；

步骤S106：将运行电压升至U_m并持续第二预设时间，并全程在线监测以及不定期离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

该步骤的目的是研究真型变压器套管在过电压下的击穿发展特性。

步骤S107：判断套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S108，否则，返回步骤S102；

步骤S108：判断套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，返回步骤S103；

步骤S109：依据上述所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到套管的标准绝缘击穿发展特性。

作为优选地，第一预设时间、第二预设时间以及第三预设时间相等。

作为优选地，第一预设时间、第二预设时间以及第三预设时间均为7天。

这里的第一预设时间、第二预设时间以及第三预设时间还可以为其他数值，本发明在此不做特别的限定。

请参照图3，图3为本发明提供的一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验系统的原理图。

该系统中，T1为调压器，T2为变压器，Zf为保护电阻，Ck为耦合电容器，Z1为第一检测阻抗，Z2为第二检测阻抗，Cx为本申请中的玻璃钢绝缘电容型套管。

其中，调压器和变压器用于为玻璃钢绝缘电容型套管提供电压。在线监测系统用于在线监测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗，离线检测系统用于不定期离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗。

综上所述，本申请基于真型变压器套管，与真实放电环境基本一致，更真实反映玻璃钢绝缘电容型套管绝缘击穿发展特性。

通过在玻璃钢绝缘电容型套管屏间设置聚四氟乙烯缺陷，可以较容易导致此处屏间击穿，从而在之后的电老化过程中，随着击穿屏数增多，实现对套管绝缘击穿发展的模拟。

试验过程中，对套管的局放、电容值和介损分别进行在线监测与离线检测，通过多种特征信息，分析其变化规律，提取表征故障演变过程的特征参量。

本发明提供了一种套管的绝缘击穿发展特性的试验方法，基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，与真实放电环境基本一致，能够更真实的反映玻璃钢绝缘电容型钛管的击穿发展特性，该方法包括首先对套管设置缺陷，然后对设置缺陷后的套管施加击穿电压使套管发生局部击穿，模拟发生局部击穿故障的套管，然后对套管施加运行电压和过电压U_m，并在每一试验阶段内全程在线监测以及不定期离线检测套管的局部放电量、电容量以及介质损耗，直至最终套管内的电容屏全部被击穿，最后依据所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到套管的标准绝缘击穿发展特性。可见，该方法高度还原套管的真实故障场景，该方法得到的套管的标准绝缘击穿发展特性为后续对套管进行的故障诊断提供了参考标准和依据，减小了对玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断时误差，故障判断精准高，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断方法，采用如上述得到的套管的标准绝缘击穿发展特性；该方法包括：

步骤S201：连续获取预设时间内的套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S202：确定变化规律与局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律相同的标准绝缘击穿发展特性的特征段；

步骤S203：依据标准绝缘击穿发展特性的特征段来确定套管的故障状态，以便对玻璃钢绝缘电容型套管进行相应的故障解决。

对于本实施例中提到的套管的标准绝缘击穿发展特性的具体获取过程请参照上一实施例，本发明在此不再赘述。

在实际应用中，在采集到套管的局部放电量、电容量以及介质损耗后，对套管的局部放电量、电容量以及介质损耗进行分析，得到套管的局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律，然后可通过比较得到与采集到的套管的局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律相同的预先已经得到的标准绝缘击穿发展特性的特征段，然后依据标准绝缘击穿发展特性的特征段来确定套管的故障状态，以便对玻璃钢绝缘电容型套管进行相应的故障解决。

本发明提供了一种玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断方法，该方法利用上一实施例得到的套管的标准绝缘击穿发展特性，在得到采集到的套管的局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律后，确定与该变化规律相同的预先已经得到的标准绝缘击穿发展特性的特征段，然后依据标准绝缘击穿发展特性的特征段，以便对玻璃钢绝缘电容型套管进行相应的故障解决。本申请在采集得到套管的当前局部放电量、电容量以及介质损耗后，再依据预先得到的套管的标准绝缘击穿发展特性来确定套管的故障状态，减小了对玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断时误差，故障判断精准高，对于避免变压器套管故障和提高变压器安全运行具有非常重要的实际意义。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种玻璃钢绝缘电容型套管的绝缘击穿发展特性的试验方法，基于真型玻璃钢绝缘电容型套管，其特征在于，该方法包括：

步骤S101：对所述套管的任一绝缘层进行缺陷设置，并离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S102：对所述套管施加基准值为所述套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压，直至所述套管的电容屏的击穿屏数增加，全程在线监测局部放电量并离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S103：对所述套管连续施加第一预设时间的运行电压并全程在线监测所述套管的局部放电量、电容量及介质损耗；

步骤S104：判断所述套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S105，否则，进入步骤S106；

步骤S105：判断所述套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，进入步骤S106；

步骤S106：将所述运行电压升至U_m并持续第二预设时间，并全程在线监测以及不定期离线检测所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

步骤S107：判断所述套管内被击穿的电容屏是否增加，如果是，则进入步骤S108，否则，返回步骤S102；

步骤S108：判断所述套管内的电容屏是否全部被击穿，如果是，进入步骤S109；否则，返回步骤S103；

步骤S109：依据上述所有测得的局部放电量、电容量以及介质损耗得到所述套管的标准绝缘击穿发展特性。

2.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，步骤S101中对所述套管的任一绝缘层进行缺陷设置的过程具体为：

在所述绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带。

3.如权利要求2所述的试验方法，其特征在于，所述在所述绝缘层中放置不完全连通的聚四氟乙烯带的过程具体为：

在对所述绝缘层两侧的电容屏中的一个电容屏螺旋式缠绕3层玻璃纤维后，在缠绕第4层玻璃纤维的过程中，将一端长80mm的聚四氟乙烯带压在部分第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，聚四氟乙烯带的其余部分抽出不缠绕在第3层玻璃纤维和第4层玻璃纤维之间，继续缠绕第4层玻璃纤维以及后续层数的玻璃纤维，直至缠绕至另一电容屏，且从第4层之后的每一层玻璃纤维缠绕过程中，每当玻璃纤维缠绕至聚四氟乙烯带时均将该聚四氟乙烯带抽出，最终将被抽出的聚四氟乙烯带压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间，其中，压在最后一层玻璃纤维与另一电容屏之间的聚四氟乙烯带的长度不小于80mm。

4.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述第一预设时间、所述第二预设时间以及所述第三预设时间相等。

5.如权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述第一预设时间、所述第二预设时间以及所述第三预设时间均为7天。

6.如权利要求1-5任一项所述的试验方法，其特征在于，步骤S102中，所述对所述套管施加基准值为所述套管的最高电压标准值U_m并逐渐增加的击穿电压的过程具体为：

对所述套管施加击穿电压，所述击穿电压以所述套管的最高电压标准值U_m为基准值，所述基准值持续第四预设时间，然后再以第四预设时间为单位时间、N％的增加值的速度增加所述击穿电压，N为自然数。

7.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于，所述第四预设时间为1min，N％为10％。

8.一种玻璃钢绝缘电容型套管的故障诊断方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述得到的所述套管的标准绝缘击穿发展特性；该方法包括：

连续获取预设时间内的所述套管的局部放电量、电容量以及介质损耗；

确定变化规律与所述局部放电量、电容量以及介质损耗的变化规律相同的所述标准绝缘击穿发展特性的特征段；

依据所述标准绝缘击穿发展特性的特征段来确定所述套管的故障状态，以便对所述玻璃钢绝缘电容型套管进行相应的故障解决。