CN107656177B - 基于局部放电或sf6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法 - Google Patents

基于局部放电或sf6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于局部放电或SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法，当实验环境的背景噪声小于或等于2pC时，通过对局部放电的测量对干式套管进行绝缘缺陷诊断；当实验环境的背景噪声大于2pC时，通过对SF6分解物的检测对干式套管进行绝缘缺陷诊断。本发明可以根据实验场地的背景噪声大小，灵活选择检测方式；一方面，依据局部放电谱图的缺陷分类参数表，由试验得到的关键参数对照缺陷分类表，获得准确的缺陷类型；另一方面，可基于SF6分解气体c(SOF2)/c(SO2F2)和c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)比值，准确诊断高压干式直流套管的故障类型。

Description

基于局部放电或SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法
技术领域
本发明属于绝缘缺陷检测领域，具体涉及一种基于局部放电或 SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法。
背景技术
高压干式直流套管由于其具有重量轻、阻燃和高运行可靠性等优势，在国内特高压直流输电工程中得到了广泛应用。高压干式直流套管的主绝缘通常采用电容均压结构，即将电容芯子放置在中心导杆和接地法兰之间。主绝缘结构中含有多层金属极板，强制均衡内部和表面的电场。
由于受到生产过程把控和运行中热老化作用的影响，在高压干式直流套管的主绝缘中经常会产生各种缺陷，比如表面附着导电微粒、微裂纹、气泡和电容屏击穿等。这些缺陷往往会导致局部放电量超标，进而使高压干式直流套管的绝缘性能劣化。最近的研究表明，换流变压器的故障频繁发生，而套管故障占到了总故障量的近30％。因此，研究和评估高压干式直流套管的主绝缘缺陷类型具有一定的工程价值。
然而，目前针对高压干式直流套管的缺陷诊断，通常单方面基于介电性能测量或者SF6分解气体检测，效率和准确性都不高。缺乏一种将两种技术结合，按照一定的方法和步骤，快速准确地分析特高压干式直流套管主绝缘缺陷类型的方法。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种基于局部放电或SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法，可以快速、准确诊断高压干式直流套管的故障类型。
一种基于局部放电或SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法，其中，当实验环境的背景噪声小于或等于2pC时，通过对局部放电的测量对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
S11：引入额定直流电压，采用局部放电测量仪对局部放电进行测量；
S12：通过对局部放电测量仪所记录的局部放电波形、局部放电量峰值、局部放电时刻和局部放电重复率的分析，提取放电不对称度Asy、局部峰值个数Np和中值Mv作为关键统计参数；
S13：将所述Asy、Np和Mv的值与系统内的参数值范围进行比对，确定对应的绝缘缺陷类型，完成诊断；
当实验环境的背景噪声大于2pC时，通过对SF6分解物的检测对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
S21：引入额定直流电压，采用气相色谱仪对SF6气体的分解组分含量进行检测；
S22：计算SF6气体分解后所得SOF2与SO2F2的比值 c(SOF2)/c(SO2F2)，若c(SOF2)/c(SO2F2)＜1，判断为气泡缺陷；若 c(SOF2)/c(SO2F2)＞1，则计算SOF2与SO2F2之和与CF4的比值 c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)；
S23：若计算得c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)＜5，判断为裂纹缺陷，否则判断为导电微粒缺陷；
进一步地，所述放电不对称度Asy的计算公式为：
其中，为正半轴谱图分布值的总和，负半轴谱图分布值的总和；
所述中值Mv的计算公式为：
Mv＝∑|xi|×Pi
其中，xi为放电量的绝对值，Pi为放电量出现的概率；
进一步地，所述SOF2为SF6电解所得SF2与O原子反应生成；所述SO2F2为SF6电解所得SF2与O2反应生成；
进一步地，所述c(SOF2)/c(SO2F2)的值用来表征放电能量的大小，当放电能量增加时，c(SOF2)/c(SO2F2)的值变小；
进一步地，所述CF4为有机绝缘材料或不锈钢材料与F原子以及 O2反应生成，用于表征参与反应的绝缘材料或不锈钢材料的多少；
进一步地，所述c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值用来反映绝缘材料和金属材料的劣化程度，当所述c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值越小，绝缘材料和金属材料的劣化程度越严重，反之则越轻；
进一步地，所述绝缘缺陷类型包括导电微粒缺陷、裂纹缺陷、气泡缺陷和电容屏击穿缺陷。
与现有技术相比，本发明的技术方案所产生的有益技术效果为：
1、可以根据实验场地的局部放电背景噪声大小，选择测量方式，在不适合进行局部放电测量的实验场地，可以进行SF6分解气体的检测；
2、可以快速处理测量得到的局部放电信号，并且可视化显示；
3、依据局部放电谱图的缺陷分类参数表，并且可由试验得到的关键参数对照缺陷分类表，获得准确的缺陷类型；
4、基于c(SOF2)/c(SO2F2)和c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)比值，可以准确诊断高压干式直流套管的故障类型。
附图说明
图1是本实施例直流电压下局部放电和SF6分解气体检测平台；
图2(a)-图2(b)是本实施例不同绝缘缺陷下的高压干式直流套管的分解气体关键参数变化趋势图；
其中，图2(a)为不同绝缘缺陷下c(SOF2)/c(SO2F2)的值；图2(b) 为不同绝缘缺陷下c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值；
图3(a)一图3(d)是本实施例不同绝缘缺陷下的高压干式直流套管的局放谱图及其关键统计参数图；
其中，图3(a)为导电微粒缺陷局部放电波形图；图3(b)为裂纹缺陷局部放电波形图；图3(c)为气泡缺陷局部放电波形图；图3 (d)为电容屏击穿缺陷局部放电波形图；
图4是本实施例基于局部放电和SF6分解气体的高压干式直流套管的绝缘缺陷诊断方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
参照图1，为本实施例在直流电压下为检测局部放电和SF6分解气体搭建的实验平台。平台通过均压罩引入高压，同时通过末端屏蔽引出局部放电信号至计算机。本实施例中采用GC1690型气相色谱仪对SF6气体的分解组分含量进行检测，该气相色谱仪可以同时检测体积分数低至10-6级的气体组分。
为了避免对腔体内气体成分产生过大的影响，本实施例每次只提取20mL气体用于检测。如图2(a)-图2(b)所示，经实验得到不同绝缘缺陷下分解气体的成分变化：c(SOF2)/c(SO2F2)的值可以用来表征放电能量的大小，当放电能量增加时，单个电子具有更高的能量，当这些电子撞击SF6分子时，SF6分子中将会有更多的S-F健断裂，会生成更多的SF2。虽然SF2会与O原子反应生成SOF2，与O2反应生成SO2F2，但由于O原子只存在于放电中心区域，且浓度远远小于SF2，因此通常SF2都会与O原子反应且将O原子消耗完，剩余的大部分SF2会扩散至主气室区与O2反应生成SO2F2。所以，SO2F2增多的量要高于SOF2，即，当放电能量增加时，c(SOF2)/c(SO2F2)的值变小。如图2(a)所示，导电微粒缺陷下，c(SOF2)/c(SO2F2)值的变化范围大约为(1.5，3)；裂纹缺陷下，c(SOF2)/c(SO2F2)值的变化范围大约为(1，6.5)；气泡缺陷下，c(SOF2)/c(SO2F2)值的变化范围大约为(0，1.5)。因此，可以依据c(SOF2)/c(SO2F2)的值是否小于1判断绝缘缺陷是否为气泡缺陷。c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值可以用来反映绝缘材料和金属材料的劣化程度，因为CF4是有机绝缘材料或不锈钢材料与F原子以及O2反应生成的，其含量可以用来表征参与反应的绝缘材料或不锈钢材料的多少，而SOF2和SO2F2是SF6分解后生成的两种主要稳定产物，其含量之和c(SOF2+SO2F2)大致反映SF6的分解总量，当SF6的分解总量一定时，c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)值越小，表明绝缘材料劣化程度或金属材料腐蚀程度越严重，反之则越轻。如图2(b)所示，导电微粒缺陷下，c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)值的变化范围大约为(10，20)；裂纹缺陷下，c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)值的变化范围大约为(4，5)；气泡缺陷下，c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)值的变化范围大约为(10，14)。因此，可以依据c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)值的大小判断绝缘缺陷是否为裂纹缺陷。
如图3(a)一图3(b)所示，高压干式直流套管在每一种绝缘缺陷下的PRPD谱图都存在有一定的差异，按照统计学的计算公式，本实施例提取了放电不对称度Asy、局部峰值个数Np和中值MV作为局部放电关键统计参数。其中，如图3(a)所示，导电微粒缺陷的Asy、 Np和Mv的数值范围分别为(0.90，0.95)、(14，22)、(4.0，5.0)；如图3(b)所示，裂纹缺陷的Asy、Np和Mv的数值范围分别为(1.30， 1.50)、(9，15)、(2.1，3.5)；如图3(c)所示，气泡缺陷的Asy、Np和Mv的数值范围分别为(1.05，1.17)、(16，21)、(30，45)；如图3(d)所示，电容屏击穿缺陷的Asy、Np和Mv的数值范围分别为 (1.70，1.90)、(30，45)、(4.9，5.9)。Np由电脑计数得到，Asy、 Mv的公式计算如下：
其中，为正半轴谱图分布值的总和，负半轴谱图分布值的总和；
Mv＝∑|xi|×Pi
其中，xi为放电量的绝对值，Pi为放电量出现的概率。
如图4所示，为本实施例基于干式直流套管局部放电或SF6分解气物的绝缘缺陷诊断方法流程图，当实验环境的背景噪声小于或等于 2pC时，通过对局部放电的测量对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
步骤1：引入额定直流电压，采用局部放电测量仪对局部放电进行测量；
步骤2：通过图1所搭建的实验平台，局部放电测量仪可以准确记录60秒内的典型的局部放电波形、局部放电量峰值、局部放电时刻和局部放电重复率等，并且将这些数据传输到电脑中，进行分析，得到三个关键统计参数Asy、Np和Mv的值；
步骤3：将Asy、Np和Mv的值与系统内如表1所示的参数值范围进行比对，确定对应的绝缘缺陷类型，完成诊断；
表1局部放电关键参数表
当实验环境的背景噪声大于2pC时，通过对SF6分解物的检测对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
步骤1：引入额定直流电压，本实施例采用GC1690型气相色谱仪对SF6气体的分解组分含量进行检测；
步骤2：计算SF6气体分解后所得SOF2与SO2F2的比值 c(SOF2)/c(SO2F2)，若c(SOF2)/c(SO2F2)＜1，判断为气泡缺陷；若 c(SOF2)/c(SO2F2)＞1，则计算SOF2与SO2F2之和与CF4的比值 c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)；
步骤3：若计算得c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)＜5，判断为裂纹缺陷，否则判断为导电微粒缺陷。
上述内容仅为本发明的较佳实施例。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其它等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种基于局部放电或SF6分解物的干式套管绝缘缺陷诊断方法，其中，当实验环境的背景噪声小于或等于2pC时，通过对局部放电的测量对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
S11：引入额定直流电压，采用局部放电测量仪对局部放电进行测量；
S12：通过对局部放电测量仪所记录的局部放电波形、局部放电量峰值、局部放电时刻和局部放电重复率的分析，提取放电不对称度Asy、局部峰值个数Np和中值Mv作为关键统计参数；
S13：将所述Asy、Np和Mv的值与系统内的参数值范围进行比对，确定对应的绝缘缺陷类型，完成诊断；
当实验环境的背景噪声大于2pC时，通过对SF6分解物的检测对干式套管进行绝缘缺陷诊断，包括：
S21：引入额定直流电压，采用气相色谱仪对SF6气体的分解组分含量进行检测；
S22：计算SF6气体分解后所得SOF2与SO2F2的比值c(SOF2)/c(SO2F2)，若c(SOF2)/c(SO2F2)＜1，判断为气泡缺陷；若c(SOF2)/c(SO2F2)＞1，则计算SOF2与SO2F2之和与CF4的比值c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)；
S23：若计算得c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)＜5，判断为裂纹缺陷，否则判断为导电微粒缺陷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放电不对称度Asy的计算公式为：
其中，为正半轴谱图分布值的总和，负半轴谱图分布值的总和；
所述中值Mv的计算公式为：
Mv＝∑|xi|×Pi
其中，xi为放电量的绝对值，Pi为放电量出现的概率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SOF2为SF6电解所得SF2与O原子反应生成；所述SO2F2为SF6电解所得SF2与O2反应生成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c(SOF2)/c(SO2F2)的值用来表征放电能量的大小，当放电能量增加时，c(SOF2)/c(SO2F2)的值变小。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CF4为有机绝缘材料或不锈钢材料与F原子以及O2反应生成，用于表征参与反应的绝缘材料或不锈钢材料的多少。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值用来反映绝缘材料和金属材料的劣化程度，当所述c(SOF2+SO2F2)/c(CF4)的值越小，绝缘材料和金属材料的劣化程度越严重，反之则越轻。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘缺陷类型包括导电微粒缺陷、裂纹缺陷、气泡缺陷和电容屏击穿缺陷。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916157A (zh) * 2020-08-07 2020-11-10 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种sf6火花放电分解杂质分析方法及装置
CN112485610B (zh) * 2020-11-05 2024-02-02 国网电力科学研究院有限公司 考虑绝缘劣化的gis局部放电特征参数提取方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102262204A (zh) * 2011-06-10 2011-11-30 河南电力试验研究院 可用于prpd与trpd检测的局部放电检测系统
CN102323346A (zh) * 2011-07-26 2012-01-18 广西电网公司电力科学研究院 用于sf6电气设备故障诊断的三比值法
CN105242182A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 中国电力科学研究院 基于sf6气体分解产物的运行开关设备内部缺陷判断方法
CN105606977A (zh) * 2016-03-11 2016-05-25 华乘电气科技（上海）股份有限公司 基于分层规则推理的局部放电prps图谱识别方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6355568B2 (ja) * 2015-01-13 2018-07-11 三菱電機株式会社 部分放電監視装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102262204A (zh) * 2011-06-10 2011-11-30 河南电力试验研究院 可用于prpd与trpd检测的局部放电检测系统
CN102323346A (zh) * 2011-07-26 2012-01-18 广西电网公司电力科学研究院 用于sf6电气设备故障诊断的三比值法
CN105242182A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 中国电力科学研究院 基于sf6气体分解产物的运行开关设备内部缺陷判断方法
CN105606977A (zh) * 2016-03-11 2016-05-25 华乘电气科技（上海）股份有限公司 基于分层规则推理的局部放电prps图谱识别方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
直流局部放电脉冲峰值-时间序列特征指纹提取;司文荣 等;《高压电器》;20131130;第49卷(第11期)

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