CN106646318A - 干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统及方法，包括分段式干式空心电抗器、匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元和运行状况监视单元，所述分段式干式空心电抗器、匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元、运行状况监视单元依次连接，根据设计的模拟匝间绝缘缺陷的干式空心电抗器，调整该干式电抗器模拟缺陷的类型和位置，使干式电抗器呈现不同的缺陷状态，对干式空心电抗器匝间绝缘试验装置系统的有效性进行校核。本发明利用缺陷部位已知、缺陷类型可控的特殊干式空心电抗器，使干式电抗器匝间绝缘装置系统的功能得到校验和比较，有效保证干式空心电抗器匝间绝缘试验装置的有效性和适用性。

Description

干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统及方法

技术领域

本发明涉及电抗器绝缘试验技术领域，具体涉及干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统及方法。

背景技术

随着干式空心电抗器在电网中的大规模应用，由于电抗器的各种缺陷引发的事故也不可避免的发生，在对电抗器缺陷统计中发现由于匝间绝缘引发的短路故障在各种缺陷中所占比例最高，接近一半。多数电抗器故障为匝间短路引起电抗器起火燃烧，给电力系统的安全稳定运行带来了很大影响。

针对干式空心电抗器匝间绝缘（以下简称匝间绝缘）的检测试验装置的研究，国内外也出现了多种试验技术和方法，用以校核匝间绝缘性能的好坏，其中包括：一种是感应耐压试验法，该方法对电抗器首尾端直接施加工频电压，与电抗器实际运行状况最为接近，可有效校核电抗器匝间绝缘耐受过电压的能力，但该方法所需无功功率很大，很难有试验装置能满足试验时的容量要求，从而使此方法受到极大限制。一种是雷电冲击电压试验法，由于感应耐压试验方法的局限性，该方法被替代用作校核电抗器匝间绝缘的耐受能力，但是该方法作用时间比较短，能量较低，外观检查难辨别，且匝间短路引起的电参数变化量小，从雷电冲击波形也难以辨别。还有一种是高频脉冲振荡法，该方法的研究基于电抗器在匝间绝缘出现击穿短路时电抗器参数变化现象，在电抗器上施加高频电压，对比正常电抗器和故障电抗器对施加电压呈现不同的衰减常数，从而判断电抗器的匝间绝缘状态，该方法仅对已经出现匝间绝缘缺陷的电抗器有效果，而对存在匝间绝缘隐患而又未发生绝缘击穿的电抗器则无法实现检测功能。

专利号为201510918296.X的发明提供一种干式空心电抗器匝间绝缘测试装置，该装置包括输入模块、干式空心电抗器、监测电路、MCU系统、过流保护电路、总线模块、显示模块、信号转换开关、数/模转换电路、输入操作模块；所述监测电路包括电压监测电路、无功电流监测电路、有功电流监测电路、功率因素监测电路，所述输入模块包括调压器、高压脉冲电路、高频振荡电路，该装置实现了对干式空心电抗器匝间绝缘测试的精确定位；方便运行中对干式空心电抗器绝缘监测巡视；进一步提高干式空心电抗器的运行可靠性，降低事故发生的概率。

专利号为201310222131.X的发明公开了一种干式空心电抗器匝间绝缘缺陷的检测系统，包括电源、限流电阻R、电容C、高压电子开关控制电路、高压电子开关D、电容分压器和波形检测装置，检测时，所述电源、限流电阻R、电容C和待测电抗器Lx串联组成闭合回路，电容分压器与待测电抗器Lx并联，波形检测装置与电容分压器的低压臂电容CL并联，高压电子开关D与所述电容C和待测电抗器Lx组成的串联支路并联；高压电子开关控制电路控制高压电子开关的通断使电容器C对待测电抗器Lx进行间歇放电，在待测电抗器Lx上产生高频脉冲振荡电压，波形检测装置检测待测电抗器Lx的输出波形，判断待测电抗器Lx是否存在匝间绝缘缺陷。该发明便于精确控制且电磁干扰小，能对干式空心电抗器匝间绝缘缺陷进行有效检测。

专利号为201610094472.7的发明公开了一种无局部放电的干式空心电抗器匝间绝缘试验模型，涉及一种干式空心电抗器匝间绝缘试验模型。该发明解决的技术问题是如何实现有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。第一包膜铝线和第二包膜铝线两者的直线部分平行设置，包膜铝线的第一折线部分和第二折线部分均构成“V”字形结构，包膜铝线的直线部分于槽型结构体的长方形槽的中心处，包膜铝线的折线部分置于通孔内；通孔及长方形槽内注入环氧树脂固化成型。该发明可以有效模拟改进工艺后干式空心电抗器的匝间绝缘结构，以进行验证干式空心电抗器绕组线圈制作工艺改进措施有效性的各种试验。

以上试验方法在现场应用中均有一定应用，同时也受到环境条件的限制，更重要的是其有效性无法得到校核验证。因此，需要对不同原理的匝间绝缘试验装置的有效性和适用性进行校核，规范匝间绝缘试验装置的性能，进而提高干式空心电抗器的安全稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种干式空心电抗器匝间绝缘试验装置的校核系统及方法，能够对现有匝间绝缘试验装置的有效性和实用性进行校核比对。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，包括模拟装置和监测装置，所述模拟装置包括与绝缘试验装置连接的空心电抗器以及分别与所述空心电抗器连接的匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元，所述监测装置包括运行状况监视单元；所述多抽头干式空心电抗器、所述匝间短路模拟单元、所述匝间绝缘缺陷模拟单元、所述运行状况监视单元顺次连接；所述空心电抗器包括分段式干式空心电抗器。

进一步的，所述分段式干式空心电抗器为多段绕制而成，每段之间设置连接截断装置，所述连接截断装置将所述分段式干式空心电抗器分隔为正常段和故障模拟段，能够实现每段干式电抗器的单独运行和试验。

进一步的，所述匝间绝缘缺陷模拟单元包括金属短接物或金属搭接物，用来模拟干式电抗器运行期间的匝间缺陷，所述匝间缺陷的缺陷程度可调。

进一步的，所述运行状况监视单元包括红外测温装置和紫外放电检测装置。

进一步的，所述匝间短路模拟单元包括短路开关，用于实现干式电抗器特定匝的短路，所述短路开关的通流能力满足短路电流要求。

进一步的，所述多抽头干式空心电抗器实现干式电抗器的分段功能，能够选择不同区段接入整个回路。

干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核方法，包括如下步骤：

1）根据待校核的绝缘试验装置的基本原理，选择相应的干式空心电抗器的固定正常段和故障模拟段，将故障模拟段分别放置在干式电抗器整体线圈的上部、中部、下部；

2）故障模拟线圈分为匝间短路模拟单元和匝间绝缘缺陷模拟单元，其中匝间短路设置单元利用其中的短路开关实现故障模拟线圈中的其中两匝线圈的匝间短路；

3）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间短路模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

4）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间短路情况；

5）设置匝间绝缘缺陷模拟单元，调整其匝间绝缘距离至特定值；

6）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间绝缘缺陷模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

7）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间绝缘缺陷情况。

本发明的有益效果是：

1）能够在干式空心电抗器的不同位置设置匝间短路故障，从而校核试验装置的有效性；

2）能够在干式空心电抗器的不同位置设置匝间绝缘缺陷，从而校核试验装置的有效性；

3）校核系统具备方便的替换功能，对永久损坏的故障模拟单元可以随时替换；

4）校核系统中的匝间绝缘缺陷模拟单元可以调整其缺陷程度，进而利于校核试验装置的灵敏度。

5）本发明提供干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统及方法，方法中通过设定特定的匝间短路故障或匝间绝缘缺陷，用以校核试验装置的有效性和适用性，不会对绝缘试验装置造成损坏，保证绝缘试验装置的安全。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明系统模拟匝间短路故障的组成原理图。

图2是本发明系统模拟匝间绝缘缺陷的组成原理图。

图3是本发明故障模拟线圈中短路开关设置原理图。

图4是本发明匝间短路故障模拟单元的线圈连接图。

具体实施方式

下面结合附图对发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

如图1至图4所示，干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，包括模拟装置和监测装置，模拟装置包括与绝缘试验装置连接的空心电抗器以及分别与空心电抗器连接的匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元，监测装置包括运行状况监视单元；多抽头干式空心电抗器、匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元、运行状况监视单元顺次连接；空心电抗器包括分段式干式空心电抗器。分段式干式空心电抗器为多段绕制而成，每段之间设置连接截断装置，连接截断装置将分段式干式空心电抗器分隔为正常段和故障模拟段，能够实现每段干式电抗器的单独运行和试验。匝间绝缘缺陷模拟单元包括金属短接物或金属搭接物，用来模拟干式电抗器运行期间的匝间缺陷，匝间缺陷的缺陷程度可调。运行状况监视单元包括红外测温装置和紫外放电检测装置。匝间短路模拟单元包括短路开关，用于实现干式电抗器特定匝的短路，短路开关的通流能力满足短路电流要求。多抽头干式空心电抗器实现干式电抗器的分段功能，能够选择不同区段接入整个回路。

干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核方法，包括如下步骤：

1）根据待校核的绝缘试验装置的基本原理，选择相应的干式空心电抗器的固定正常段和故障模拟段，将故障模拟段分别放置在干式电抗器整体线圈的上部、中部、下部；

2）故障模拟线圈分为匝间短路模拟单元和匝间绝缘缺陷模拟单元，其中匝间短路设置单元利用其中的短路开关实现故障模拟线圈中的其中两匝线圈的匝间短路；

3）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间短路模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

4）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间短路情况；

5）设置匝间绝缘缺陷模拟单元，调整其匝间绝缘距离至特定值；

6）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间绝缘缺陷模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

7）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间绝缘缺陷情况。

本例中被校核设备为匝间过电压试验装置，根据该装置的使用要求，其工作原理为向干式电抗器施加1分钟3000次相同幅值的脉冲振荡波形，通过50%试验电压与全电压波形对比判断匝间绝缘故障情况。

按照试验装置的要求接线，其中将匝间短路模拟单元启用，并通过其中的短路开关实现特定匝之间的永久性短路故障，匝间短路模拟单元两端可以接入分段电抗器的各段之间，图1中所示为模拟匝间短路故障出现于干式电抗器上部位置；同时将匝间绝缘缺陷单元屏蔽，以满足整个校核系统仅校核该试验装置能否发现匝间短路故障的存在以及短路位置的判断。校核过程中时刻通过运行监视单元观察被校核装置以及整个校核系统的工作情况，防止电抗器出现高温过热或异常放电故障。

按照试验装置的要求接线，其中将匝间短路模拟单元屏蔽，调整匝间绝缘缺陷单元中的放电间隙的距离，使其放电距离满足要求；匝间绝缘缺陷单元两端可以接入分段电抗器的各段之间，图2中所示为模拟匝间绝缘缺陷出现于干式电抗器中部位置；按照要求操作绝缘试验装置，校核该试验装置能否发现匝间绝缘缺陷的存在以及缺陷位置的判断。校核过程中时刻通过运行监视单元观察被校核装置以及整个校核系统的工作情况，防止电抗器出现高温过热或异常放电故障。

如图3所示，是通过各个正常线圈之间的开关实现不同分段线圈接入整个回路中；如图4所示，是A-N为整个匝间短路故障模拟单元的线圈，其中W1为整个线圈的匝数，而W2为实现短路故障的线圈匝数，通过使用短接铜排将a、n短接，从而实现W2线圈的短路，同理匝间绝缘缺陷故障也通过此种方式设置，不过在a、n之间不通过短接铜排，而是在a、n之间并联放电间隙，通过调节放电间隙的距离来控制绝缘缺陷的严重程度。

本发明试验方法清晰，实现了对干式空心电抗器匝间绝缘试验装置有效性和适用性的校核，通过对匝间故障模拟单元和匝间绝缘缺陷模拟单元的设置，形成了一台故障类型已知，故障情况可控的特殊干式电抗器线圈，填补了国内校核干式空心电抗器匝间绝缘试验装置的空白，实现了对干式空心电抗器匝间绝缘试验装置有效性的校核。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：包括模拟装置和监测装置，所述模拟装置包括与绝缘试验装置连接的空心电抗器以及分别与所述空心电抗器连接的匝间短路模拟单元、匝间绝缘缺陷模拟单元，所述监测装置包括运行状况监视单元；所述多抽头干式空心电抗器、所述匝间短路模拟单元、所述匝间绝缘缺陷模拟单元、所述运行状况监视单元顺次连接；所述空心电抗器包括分段式干式空心电抗器。

2.如权利要求1所述的干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：所述分段式干式空心电抗器为多段绕制而成，每段之间设置连接截断装置，所述连接截断装置将所述分段式干式空心电抗器分隔为正常段和故障模拟段，能够实现每段干式电抗器的单独运行和试验。

3.如权利要求1所述的干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：所述匝间绝缘缺陷模拟单元包括金属短接物或金属搭接物，用来模拟干式电抗器运行期间的匝间缺陷，所述匝间缺陷的缺陷程度可调。

4.如权利要求1所述的干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：所述运行状况监视单元包括红外测温装置和紫外放电检测装置。

5.如权利要求1所述的干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：所述匝间短路模拟单元包括短路开关，用于实现干式电抗器特定匝的短路，所述短路开关的通流能力满足短路电流要求。

6.如权利要求1所述的干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核系统，其特征在于：所述多抽头干式空心电抗器实现干式电抗器的分段功能，能够选择不同区段接入整个回路。

7.干式空心电抗器匝间绝缘试验装置性能校核方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）根据待校核的绝缘试验装置的基本原理，选择相应的干式空心电抗器的固定正常段和故障模拟段，将故障模拟段分别放置在干式电抗器整体线圈的上部、中部、下部；

2）故障模拟线圈分为匝间短路模拟单元和匝间绝缘缺陷模拟单元，其中匝间短路设置单元利用其中的短路开关实现故障模拟线圈中的其中两匝线圈的匝间短路；

3）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间短路模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

4）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间短路情况；

5）设置匝间绝缘缺陷模拟单元，调整其匝间绝缘距离至特定值；

6）按照待校核的绝缘试验装置的要求接线，以匝间绝缘缺陷模拟单元和正常干式电抗器串联形成的整体电抗器作为被试品；

7）依据待校核的绝缘试验装置的要求对被试品进行试验，确定是否检测出匝间绝缘缺陷情况。