CN110412418B - 基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，包括：步骤一，试验接线及施加交流电压；步骤二，测量各接地引下线流过电流及相关试验参数；步骤三，比对不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值；步骤四，比对绝缘管型母线接地段接地电流与该接地段对应电压和频率下电容电流计算值；步骤五，根据数值比对结果诊断绝缘状态并实现缺陷定位；步骤六，绝缘诊断及缺陷定位结束，拆线。本发明根据绝缘管型母线多段连接、分段接地的结构特征，为解决该设备绝缘状态快速诊断和缺陷定位的问题，提供了一种所须设备少、实施简单，对设备常见缺陷、隐患针对性强，在检修现场执行便捷的绝缘诊断和缺陷定位方法。

Description

基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和定位方法
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，具体是基于接地电流测量的多段接地绝缘管型母线绝缘诊断和定位方法。
背景技术
绝缘管型母线是一种以铜或铝质金属圆管为导体、外包绝缘、表面具有接地屏蔽层的载流设备，目前常见电压等级为6kV—35kV，多作为载流设备连接变压器低压侧和开关柜。由于其独特的结构特点，具有载流量大、机械性能好，安全、节省空间、维护量小、以及耐候性好的突出优势。随着现代电力输送大容量、紧凑化和高安全性和高环境兼容要求的发展趋势，绝缘管型母线适应于上述发展需求得到了广泛应用。
但是，该类设备区别于以往在大电流汇流部分采用的半绝缘母线排和封闭母线，绝缘管型母线设备运行可靠性决定于其固体绝缘状态。目前该类设备运维、检修过程中，缺乏对于该类设备的常见绝缘问题针对性强检测和状态诊断方法，导致设备状态不在控，很多缺陷/隐患不能在早期被发现，最终导致设备绝缘击穿，发生短路故障，引发停电，严重时还将损坏连接的变压器、开关柜等设备，造成重大损失。因此，开发该类设备的绝缘状态诊断方法十分必要。
同时，该类设备为多段组装成为一整体，并分段接地，这种接地方式虽然复杂，但对其绝缘状态检测，甚至是故障定位提供了便利。因此，本发明提出的基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法成为可能。
发明内容
本发明的目的在于利用绝缘管型母线多段连接、分段接地的结构特征，为解决该设备绝缘状态快速诊断和缺陷定位的问题，提供了一种所须设备少、实施简单，对设备常见缺陷、隐患针对性强，在检修现场执行便捷的绝缘诊断和缺陷定位方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，包括如下步骤：
步骤一，试验接线及施加交流电压：
步骤二，测量各接地引下线流过电流及相关试验参数：
(1)记录测量接地引下线电流时的电压幅值Ut及频率f；
(2)根据线路接地线、地屏短接线识别绝缘管型母线接地段；
(3)测量绝缘管型母线接地段长度l，记录绝缘管型母线接地段内包含的中间接头数量、编号、长度；
(4)测量各段接地引下线在试验电压Ut下通过的电流I；
步骤三，比对不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值：在不同接地段施加电压幅值Ut和频率f一致、结构类似时，对单位长度接地电流I/l进行比较；
步骤四，比对绝缘管型母线接地段接地电流与该接地段对应电压和频率下电容电流计算值：
根据试验电压Ut、试验频率f、某一接地段内包含的绝缘管型母线本体长度lb、以及中间接头长度lj或编号k，k+1，…；查阅厂家经验数据，包括本体单位长度电容量cb，中间接头单位长度电容量cj，或中间接头出厂试验数据：编号k，k+1，…对应的电容量Cjk，Cjk+1，…；计算接地段电容电流值：IC＝Ut·(2πf·ΣC)，其中ΣC＝cb·lb+cj·lj或ΣC＝cb·lb+Cjk+Cjk+1+…；
计算出接地段电容电流值后，将其与接地电流测量值进行比对；
步骤五，根据步骤三和步骤四的数值比对结果诊断绝缘状态并实现缺陷定位；
步骤六，绝缘诊断及缺陷定位结束，拆线。
进一步的，所述步骤一具体包括：断开绝缘管型母线与两端其它设备的连接后进行接线，在绝缘管型母线导体和接地极之间施加交流试验测量电压，施加电压的幅值、频率在以下要求范围内选择：电压幅值Ut不低于5kV，不高于设备状态检修试验中的耐压试验电压水平；频率范围30Hz～300Hz；波形应为正负半轴近似对称的正弦波形；接线完毕后，调整合适的电压频率，逐渐升压至Ut，维持电压稳定后即可测量，持续时间至测量结束。
进一步的，步骤二中据线路接地线、地屏短接线识别绝缘管型母线接地段具体为：对于中间接头为屏蔽筒结构的绝缘管型母线，由地屏短接线连接的本体、屏蔽筒为一个接地段；如无明显地屏短接线连接，则视作线路在中间连接处分段。
进一步的，所述步骤五具体包括：
(2)基于接地电流数值比对结果的绝缘诊断及缺陷定位对相同外施电压下不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值比对，如果相差≤10％，则认为设备接地电流指标正常；交叉比对结果与其它段相差>10％的绝缘管型母线段即为缺陷/故障段；
对于厂家资料齐全的绝缘管型母线，开展绝缘管型母线接地段接地电流测量值与该接地段电容电流计算值比对，如果该段接地电流与电容电流计算值偏差≤3％，则认为接地电流指标正常，反之则该段绝缘管型母线为缺陷/故障段；
(2)基于接地电流数值比对结果的绝缘异常原因初步分析
上述比对中，如果缺陷/故障段绝缘管型母线接地电流测量值偏大，则怀疑设备存在绝缘劣化，或中间接头内部或端部沿面存在放电情况。
本发明通过测量多段组合连接、分段接地的绝缘管型母线各接地线上的入地电流(含电容电流、阻性电流，统称“接地电流”)，比对、分析各接地段单位长度接地电流数值，实现对绝缘管型母线绝缘状态的诊断和缺陷定位，所需设备少、实施简单，在检修现场执行便捷。
附图说明
图1为一种基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法的流程图；
图2为多段接地绝缘管型母线加压及接地电流测量试验接线示意图；
图3为多段接地绝缘管型母线结构及分段方式识别方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
根据图1所述的流程图开展基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位，具体包括如下步骤：
步骤一，根据图2所示接线方式接线，并施加电压。
断开绝缘管型母线与两端其它设备(如变压器、开关柜等)的连接后，按照图2所示接线方式接线。在绝缘管型母线导体和接地极之间施加交流试验测量电压，如有多相绝缘管型母线，应多相同时加压。可采用变频谐振法加压、并联补偿法或直接法加压。施加电压的幅值、频率在以下要求范围内选择：电压幅值Ut不低于5kV，不高于设备状态检修试验中的耐压试验电压水平；频率范围30Hz～300Hz；波形应为正负半轴近似对称的正弦波形。
接线完毕后，调整合适的电压频率，逐渐升压至Ut，维持电压稳定后即可测量，持续时间至测量结束。
步骤二，测量各接地引下线流过电流及相关试验参数。
(1)记录测量接地引下线电流时的电压幅值Ut及频率f；
(2)根据图3所示的线路接地线、地屏短接线识别绝缘管型母线接地段。对于中间接头为屏蔽筒结构的绝缘管型母线，由地屏短接线连接的本体、屏蔽筒为一个接地段；如无明显地屏短接线连接，则视作线路在中间连接处分段。
(3)测量绝缘管型母线接地段长度l，记录绝缘管型母线接地段内包含的中间接头数量、编号、长度。
(4)测量各段接地引下线在试验电压Ut下通过的电流I。
本步骤所测得的数据(Ut，f，l，I)是基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位分析基础。
步骤三，比对不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值。
在不同接地段施加电压(幅值Ut、频率f)一致，结构类似(包含中间结构数量、种类一致)时，可对单位长度接地电流(I/l)进行比较。不同段间单位长度接地电流应基本相等，相差较大时说明绝缘管型母线绝缘状态异常，具体判别方法见步骤五。
步骤四，比对绝缘管型母线接地段接地电流测量值与该接地段电容电流计算值。
根据试验电压Ut、试验频率f、某一接地段内包含的绝缘管型母线本体长度lb、以及中间接头长度lj或编号k，k+1，…；查阅厂家经验数据，包括本体单位长度电容量cb，中间接头单位长度电容量cj，或中间接头出厂试验数据：编号k，k+1，…对应的电容量Cjk，Cjk+1，…；计算接地段电容电流值：IC＝Ut·(2πf·ΣC)，其中ΣC＝cb·lb+cj·lj或ΣC＝cb·lb+Cjk+Cjk+1+…。
计算出接地段电容电流值后，将其与接地电流测量值进行比对。接地电流测量值与该接地段电容电流应基本相等，相差较大时说明绝缘管型母线绝缘状态存在异常，具体判别方法见步骤五。
步骤五，根据步骤三和步骤四的数值比对结果诊断绝缘并定位缺陷。
(1)基于接地电流数值比对结果的绝缘诊断及缺陷定位对相同外施电压下不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值比对，如果大致相等(相差≤10％)，则认为设备接地电流指标正常；交叉比对结果与其它段差异较大(相差>10％)的绝缘管型母线段即为缺陷/故障段。
对于厂家资料齐全的绝缘管型母线，需要更为精确判断设备绝缘状态时，可开展绝缘管型母线接地段接地电流测量值与该接地段电容电流计算值比对。如果该段接地电流与电容电流计算值偏差很小(偏差≤3％)，则认为接地电流指标正常，反之则该段绝缘管型母线为缺陷/故障段。
(2)基于接地电流数值比对结果的绝缘异常原因初步分析
上述比对中，如果缺陷/故障段绝缘管型母线接地电流测量值偏大，则怀疑设备存在绝缘劣化，或中间接头内部或端部沿面存在放电等情况。
步骤六，绝缘诊断及缺陷定位结束，拆试验接线。
为验证本方法的合理性和有效性而开展的模拟试验中，取3段某厂生产的规格为10kV/2500A绝缘管型母线模拟加压试验，每段长度为2.1m，第1段为绝缘状态完好样品，第2段为内部模拟内部缺陷导致电容屏的样品，第3段为模拟端部外绝缘脏污(较严重)并淋水样品。按照图2所示加压方式，施加10kV，50Hz交流电压。测得3段绝缘管型母线接地电流分别为：5.54mA，7.21mA，8.58mA。分析可得：
(1)3段绝缘管型母线单位长度接地电流值2.64mA/m，3.43mA/m，4.10mA/m，异常两端单位长度接地电流值比正常段分别大30％和55％，说明步骤三的比较判别方式有效。
(2)3段绝缘管型母线电容电流计算值相同(结构、材料相同)，均为5.50mA，3段绝缘管型母线的接地电流值分别比起电容电流计算值大1％，31％，56％，说明步骤四的比较判别方式有效。
同种结构、挂网运行的绝缘管型母线，绝缘状态良好时，停电进行本发明所述测量，加压10kV时，各段单位长度接地电流均接近2.63mA/m，相差不超过10％，进一步说明了本发明所述的判别方式有效。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，试验接线及施加交流电压：
步骤二，测量各接地引下线流过电流及相关试验参数：
(1)记录测量接地引下线电流时的电压幅值Ut及频率f；
(2)根据线路接地线、地屏短接线识别绝缘管型母线接地段；
(3)测量绝缘管型母线接地段长度l，记录绝缘管型母线接地段内包含的中间接头数量、编号、长度；
(4)测量各段接地引下线在试验电压Ut下通过的电流I；
步骤三，比对不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值：在不同接地段施加电压幅值Ut和频率f一致、结构类似时，对单位长度接地电流I/l进行比较；
步骤四，比对绝缘管型母线接地段接地电流与该接地段对应电压和频率下电容电流计算值：
根据试验电压Ut、试验频率f、某一接地段内包含的绝缘管型母线本体长度lb、以及中间接头长度lj或编号k，k+1，…；查阅厂家经验数据，包括本体单位长度电容量cb，中间接头单位长度电容量cj，或中间接头出厂试验数据：编号k，k+1，…对应的电容量Cjk，Cjk+1，…；计算接地段电容电流值：IC＝Ut·(2πf·ΣC)，其中ΣC＝cb·lb+cj·lj或ΣC＝cb·lb+Cjk+Cjk+1+…；
计算出接地段电容电流值后，将其与接地电流测量值进行比对；
步骤五，根据步骤三和步骤四的数值比对结果诊断绝缘状态并实现缺陷定位；
步骤六，绝缘诊断及缺陷定位结束，拆线。
2.如权利要求1所述的基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，其特征在于：所述步骤一具体包括：断开绝缘管型母线与两端其它设备的连接后进行接线，在绝缘管型母线导体和接地极之间施加交流试验测量电压，施加电压的幅值、频率在以下要求范围内选择：电压幅值Ut不低于5kV，不高于设备状态检修试验中的耐压试验电压水平；频率范围30Hz～300Hz；波形应为正负半轴近似对称的正弦波形；接线完毕后，调整合适的电压频率，逐渐升压至Ut，维持电压稳定后即可测量，持续时间至测量结束。
3.如权利要求1所述的基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，其特征在于：步骤二中据线路接地线、地屏短接线识别绝缘管型母线接地段具体为：对于中间接头为屏蔽筒结构的绝缘管型母线，由地屏短接线连接的本体、屏蔽筒为一个接地段；如无明显地屏短接线连接，则视作线路在中间连接处分段。
4.如权利要求1所述的基于接地电流测量的绝缘管型母线绝缘诊断和缺陷定位方法，其特征在于：所述步骤五具体包括：
(1)基于接地电流数值比对结果的绝缘诊断及缺陷定位
对相同外施电压下不同接地段绝缘管型母线单位长度接地电流值比对，如果相差≤10％，则认为设备接地电流指标正常；交叉比对结果与其它段相差>10％的绝缘管型母线段即为缺陷/故障段；
对于厂家资料齐全的绝缘管型母线，开展绝缘管型母线接地段接地电流测量值与该接地段电容电流计算值比对，如果该段接地电流与电容电流计算值偏差≤3％，则认为接地电流指标正常，反之则该段绝缘管型母线为缺陷/故障段；
(2)基于接地电流数值比对结果的绝缘异常原因初步分析
上述比对中，如果缺陷/故障段绝缘管型母线接地电流测量值偏大，则怀疑设备存在绝缘劣化，或中间接头内部或端部沿面存在放电情况。
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