CN111679167A - 车载变压器套管绝缘性能评估方法及试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车载变压器套管绝缘性能评估方法及试验平台。车载变压器套管绝缘性能评估方法包括:准备步骤:搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台;测试步骤:利用车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管进行时域介电响应测试和局部放电测试;数据处理步骤:根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管的放电程度评估指标Re;评估步骤:根据车载变压器套管的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管的放电程度评估指标Re对车载变压器套管进行绝缘性能综合评估。本发明解决了现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘监测技术领域,具体而言,涉及一种车载变压器套管绝缘性能评估方法及试验平台。
背景技术
近年来,随着我国高速铁路的快速发展,保障动车组安全可靠运行愈来愈重要。其中,车载变压器套管作为高速铁路动车组的核心构件,担负着保证动车组稳定运行的重要使命,而绝缘系统是车载变压器的关键部分,其绝缘性能好坏是决定车载变压器能否可靠运行的重要因素之一,一旦绝缘系统出现故障,动车组能量供给将受阻,甚至会对交通出行、物流运输造成影响。因此,绝缘系统性能的优劣直接决定了动车组能否安全稳定运行。
在车载变压器的绝缘系统中,其附属的干式套管不仅作为车载变压器高压引出线与高压设备外壳之间的绝缘,还起到固定引线的作用。在长期运行中,套管外部因天气、人为等因素会产生不同程度的缺陷,内部因牵引负荷的冲击性、非线性性、不平衡性等因素会造成内绝缘的老化,从而降低了套管的绝缘性能。目前,对干式套管绝缘性能的评估主要是通过测量主绝缘和末屏的绝缘电阻、工频介损和电容量,但是这些方法只能反映绝缘的整体状态、不能检测出绝缘中存在的局部缺陷,对套管的评估不全面,因此亟需一种车载变压器套管绝缘性能评估方法对套管绝缘性能进行综合评估,为套管的更换和检修计划提供建议。
由上可知,现有技术中存在车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车载变压器套管绝缘性能评估方法及试验平台,以解决现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种车载变压器套管绝缘性能评估方法,包括:准备步骤:搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台;测试步骤:利用车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管进行时域介电响应测试和局部放电测试;数据处理步骤:根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管的放电程度评估指标Re;评估步骤:根据车载变压器套管的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管的放电程度评估指标Re对车载变压器套管进行绝缘性能综合评估。
进一步地,在准备步骤中,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括时域介电响应测试系统和局部放电测试系统,以分别对车载变压器套管进行时域介电响应测试和局部放电测试。
进一步地,在测试步骤中,时域介电响应测试包括:测试不同服役里程数下的车载变压器套管的时域介电响应3次,得到车载变压器套管的回复电压极大值Umax,i和回复电压极化谱主时间常数tc,i。
进一步地,在数据处理步骤中,车载变压器套管的时域介电响应评估指标H的计算公式为:
其中,Umax0为里程数为0公里的车载变压器套管的回复电压极大值,单位为伏;Umax,i为第i次测试的车载变压器套管的回复电压极大值,单位为伏;tc0表示里程数为0公里的车载变压器套管的回复电压极化谱主时间常数,单位为秒;tc,i为第i次测试的车载变压器套管的回复电压极化谱主时间常数,单位为秒;i为车载变压器套管的时域介电响应测试次数,i=1,2,3。
进一步地,在测试步骤中,局部放电测试包括:在3个测试时间段△t1、△t2、△t3内测试不同服役里程数下的车载变压器套管在车载变压器套管的工作电压U下的局部放电q-n三维谱图,得到车载变压器套管在所有测试时间段内的平均放电量qave,i、最大放电量qmax,i、总放电次数ni以及单次放电测得的放电量q和放电相位
进一步地,在数据处理步骤中,车载变压器套管的放电程度评估指标Re的计算公式为:
其中,Wi为车载变压器套管在第i个测试时间段的单位放电能量,单位为焦耳;U为车载变压器套管的工作电压,单位为伏;qave,i为车载变压器套管在第i个测试时间段的平均放电量,单位为库;qmax,i为车载变压器套管在第i个测试时间段的最大放电量,单位为库;qj为车载变压器套管的第j次放电的放电量,单位为库;为第j次放电的放电相位;△t1、△t2、△t3为3个测试时间段,单位均为分钟;i为第i个测试时间段,i=1,2,3。
进一步地,在评估步骤中,对车载变压器套管进行绝缘性能综合评估包括:当Re大于等于3时,车载变压器套管为局部放电严重,需要更换车载变压器套管;当Re大于等于2且小于3时,车载变压器套管存在局部放电缺陷,需要检修车载变压器套管;当Re大于等于1且小于2、H大于等于1且小于等于3时,车载变压器套管的绝缘性能为优,无需检修;当Re大于等于1且小于2、H大于3且小于等于5时,车载变压器套管的绝缘性能为良,需要检修车载变压器套管;当Re大于等于1且小于2、H大于5且小于等于7时,车载变压器套管的绝缘性能为差,需要更换车载变压器套管。
根据本发明的另一个方面,提供了一种车载变压器套管绝缘性能评估试验平台,使用车载变压器套管绝缘性能评估试验平台实施上述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括:时域介电响应测试系统,时域介电响应测试系统与车载变压器套管电连接并用于对车载变压器套管进行时域介电响应测试;局部放电测试系统,局部放电测试系统与车载变压器套管电连接并用于对车载变压器套管进行局部放电测试;数据处理装置,数据处理装置与时域介电响应测试系统和局部放电测试系统电连接,用于根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管的放电程度评估指标Re。
进一步地,局部放电测试系统包括局部放电测试装置、变压装置和滤波装置,局部放电测试装置、变压装置和滤波装置均与车载变压器套管均电连接。
进一步地,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台还包括多个支架,且至少车载变压器套管的两端分别支撑有至少一个支架,以使车载变压器套管与待安装位置的地面之间具有预设高度。
应用本发明的技术方案,通过搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管进行时域介电响应测试和局部放电测试,根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管的放电程度评估指标Re,然后根据车载变压器套管的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管的放电程度评估指标Re对车载变压器套管进行绝缘性能综合评估,综合了时域介电响应和局部放电测试的优点,在反映绝缘的整体状态的同时能够检测出绝缘中存在的局部缺陷,从而更全面地对车载变压器套管的绝缘性能进行评估,为车载变压器套管的更换和检修计划提供建议,解决了现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明的一个具体实施例中的车载变压器套管绝缘性能评估方法的流程图;
图2示出了本发明的一个具体实施例中的车载变压器套管绝缘性能评估试验平台的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、车载变压器套管;20、时域介电响应测试系统;30、局部放电测试装置;40、变压装置;50、滤波装置;60、数据处理装置;70、支架;80、电源。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是,除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题,本发明提供了一种车载变压器套管绝缘性能评估方法及试验平台。其中,使用下述的车载变压器套管绝缘性能评估试验平台实施下述的车载变压器套管绝缘性能评估方法。
如图1所示,车载变压器套管绝缘性能评估方法,包括:准备步骤:搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台;测试步骤:利用车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管10进行时域介电响应测试和局部放电测试;数据处理步骤:根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管10的放电程度评估指标Re;评估步骤:根据车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管10的放电程度评估指标Re对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估。
通过搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管10进行时域介电响应测试和局部放电测试,根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管10的放电程度评估指标Re,然后根据车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管10的放电程度评估指标Re对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估,综合了时域介电响应和局部放电测试的优点,在反映绝缘的整体状态的同时能够检测出绝缘中存在的局部缺陷,从而更全面地对车载变压器套管10的绝缘性能进行评估,为车载变压器套管10的更换和检修计划提供建议,解决了现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
在本实施例中,在准备步骤中,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括时域介电响应测试系统20和局部放电测试系统,以分别对车载变压器套管10进行时域介电响应测试和局部放电测试。
在本实施例中,在测试步骤中,时域介电响应测试包括:测试不同服役里程数下的车载变压器套管10的时域介电响应3次,得到车载变压器套管10的回复电压极大值Umax,i和回复电压极化谱主时间常数tc,i。
具体的,在数据处理步骤中,车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H的计算公式为:
其中,Umax0为里程数为0公里的车载变压器套管10的回复电压极大值,单位为伏;Umax,i为第i次测试的车载变压器套管10的回复电压极大值,单位为伏;tc0表示里程数为0公里的车载变压器套管10的回复电压极化谱主时间常数,单位为秒;tc,i为第i次测试的车载变压器套管10的回复电压极化谱主时间常数,单位为秒;i为车载变压器套管10的时域介电响应测试次数,i=1,2,3。
在一个具体实施例中,测得里程数为0公里的车载变压器套管10的回复电压极大值Umax0为12.50伏。测得回复电压极化谱主时间常数tc0为10.05秒。测得3次测试的车载变压器套管10的回复电压极大值Umax,i(i=1,2,3)分别为:Umax,1=30.82伏、Umax,2=30.54伏、Umax,3=30.67伏。测得车载变压器套管10的回复电压极化谱主时间常数tc,i(i=1,2,3)分别为:tc,1=9.83秒、tc,2=9.62秒、tc,3=9.90秒。根据上述的车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H的计算公式,可以计算得到车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H=3.98。
在本实施例中,在测试步骤中,局部放电测试包括:在3个测试时间段△t1、△t2、△t3内测试不同服役里程数下的车载变压器套管10在车载变压器套管10的工作电压U下的局部放电q-n三维谱图,得到车载变压器套管10在所有测试时间段内的平均放电量qave,i、最大放电量qmax,i、总放电次数ni以及单次放电测得的放电量q和放电相位
具体的,在数据处理步骤中,车载变压器套管10的放电程度评估指标Re的计算公式为:
其中,Wi为车载变压器套管10在第i个测试时间段的单位放电能量,单位为焦耳;U为车载变压器套管10的工作电压,单位为伏;qave,i为车载变压器套管10在第i个测试时间段的平均放电量,单位为库;qmax,i为车载变压器套管10在第i个测试时间段的最大放电量,单位为库;qj为车载变压器套管10的第j次放电的放电量,单位为库;为第j次放电的放电相位;△t1、△t2、△t3为3个测试时间段,单位均为分钟;i为第i个测试时间段,i=1,2,3。
在一个具体实施例中,△t1为0-15分钟时间段,△t2为16-30分钟时间段,△t3为31-45时间段。测得在3个测试时间段内测试里程数为0公里的车载变压器套管10在27.5千伏下的局部放电q-n三维谱图,3个测试时间段的单位放电能量Wi(i=1,2,3)分别为W1=1.9焦耳、W2=2.4焦耳、W3=2.8焦耳。再由3个测试时间段△t1、△t2和△t3均为15分钟,根据上述的车载变压器套管10的放电程度评估指标Re的计算公式,可以计算得到车载变压器套管10的放电程度评估指标Re=1.17。
通过对时域介电响应测试的测试数据进行处理,得到车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H,通过对局部放电测试的测试数据进行处理,得到车载变压器套管10的放电程度评估指标Re,从而为对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估提供依据。
在本实施例中,在评估步骤中,对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估包括:当Re大于等于3时,车载变压器套管10为局部放电严重,需要更换车载变压器套管10;当Re大于等于2且小于3时,车载变压器套管10存在局部放电缺陷,需要检修车载变压器套管10;当Re大于等于1且小于2、H大于等于1且小于等于3时,车载变压器套管10的绝缘性能为优,无需检修;当Re大于等于1且小于2、H大于3且小于等于5时,车载变压器套管10的绝缘性能为良,需要检修车载变压器套管10;当Re大于等于1且小于2、H大于5且小于等于7时,车载变压器套管10的绝缘性能为差,需要更换车载变压器套管10。根据时域介电响应评估指标H和放电程度评估指标Re对车载变压器套管10的绝缘性能进行综合评估,在反映绝缘的整体状态的同时能够检测出绝缘中存在的局部缺陷,提高了车载变压器套管10绝缘性能评估的准确性,从而为车载变压器套管10的更换和检修计划提供建议。
在一个具体实施例中,车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H=3.98,车载变压器套管10的放电程度评估指标Re=1.17。根据上述的绝缘性能综合评估可知当前车载变压器套管10的Re大于等于1且小于2、H大于3且小于等于5,其绝缘状态为良,需要检修车载变压器套管10。
如图2所示,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括时域介电响应测试系统20、局部放电测试系统和数据处理装置60。时域介电响应测试系统20与车载变压器套管10电连接并用于对车载变压器套管10进行时域介电响应测试。局部放电测试系统与车载变压器套管10电连接并用于对车载变压器套管10进行局部放电测试。数据处理装置60与时域介电响应测试系统20和局部放电测试系统电连接,用于根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管10的放电程度评估指标Re。
在进行时域介电响应测试时,接通电源80并启动时域介电响应测试系统20对车载变压器套管10进行测试,时域介电响应测试系统20采集测试过程中的数据并将测试数据传送至数据处理装置60,数据处理装置60接收测试数据并根据时域介电响应评估指标H的计算公式计算得出时域介电响应评估指标H的具体值。
如图2所示,局部放电测试系统包括局部放电测试装置30、变压装置40和滤波装置50,局部放电测试装置30、变压装置40和滤波装置50均与车载变压器套管10均电连接。具体的,变压装置40、电源80与车载变压器套管10串联。当进行局部放电测试时,接通电源80并依次启动局部放电测试装置30、变压装置40和滤波装置50。通过变压装置40将车载变压器套管10两端的电压调整至车载变压器套管10的工作电压,局部放电测试装置30对车载变压器套管10进行测试,局部放电测试装置30采集测试过程中的数据并将测试数据传送至数据处理装置60,数据处理装置60接收测试数据并根据放电程度评估指标Re的计算公式计算得出放电程度评估指标Re的具体值。在测试过程中,滤波装置50能够将多余杂乱的信号过滤掉以保证测试数据的准确性。
在本实施例中,数据处理装置60在分别计算出时域介电响应评估指标H的具体值和放电程度评估指标Re的具体值之后,根据上述的绝缘性能综合评估内容对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估,从而得到车载变压器套管10的整体绝缘状态和局部缺陷。
在本实施例中,变压装置40为变压器,滤波装置50为滤波器,电源80为220V交流电源。
如图2所示,车载变压器套管绝缘性能评估试验平台还包括多个支架70,且至少车载变压器套管10的两端分别支撑有至少一个支架70,以使车载变压器套管10与待安装位置的地面之间具有预设高度。将车载变压器套管10与地面具有预设高度地设置,既防止车载变压器套管10磕碰损坏,也使得车载变压器套管10不与大地接触导通,保证了测试的准确性。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:通过搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管10进行时域介电响应测试和局部放电测试,根据时域介电响应测试的测试结果确定车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H,根据局部放电测试的测试结果确定车载变压器套管10的放电程度评估指标Re,然后根据车载变压器套管10的时域介电响应评估指标H和车载变压器套管10的放电程度评估指标Re对车载变压器套管10进行绝缘性能综合评估,综合了时域介电响应和局部放电测试的优点,在反映绝缘的整体状态的同时能够检测出绝缘中存在的局部缺陷,从而更全面地对车载变压器套管10的绝缘性能进行评估,为车载变压器套管10的更换和检修计划提供建议,解决了现有技术中车载变压器套管绝缘性能评估不准确的问题。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车载变压器套管绝缘性能评估方法,其特征在于,包括:
准备步骤:搭建车载变压器套管绝缘性能评估试验平台;
测试步骤:利用所述车载变压器套管绝缘性能评估试验平台对车载变压器套管(10)进行时域介电响应测试和局部放电测试;
数据处理步骤:根据所述时域介电响应测试的测试结果确定所述车载变压器套管的时域介电响应评估指标H,根据所述局部放电测试的测试结果确定所述车载变压器套管的放电程度评估指标Re;
评估步骤:根据所述车载变压器套管的时域介电响应评估指标H和所述车载变压器套管的放电程度评估指标Re对所述车载变压器套管进行绝缘性能综合评估。
2.根据权利要求1所述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,其特征在于,在所述准备步骤中,所述车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括时域介电响应测试系统(20)和局部放电测试系统,以分别对所述车载变压器套管(10)进行所述时域介电响应测试和所述局部放电测试。
3.根据权利要求1所述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,其特征在于,在所述测试步骤中,所述时域介电响应测试包括:
测试不同服役里程数下的所述车载变压器套管(10)的时域介电响应3次,得到所述车载变压器套管(10)的回复电压极大值Umax,i和回复电压极化谱主时间常数tc,i。
6.根据权利要求5所述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,其特征在于,在所述数据处理步骤中,所述车载变压器套管(10)的放电程度评估指标Re的计算公式为:
7.根据权利要求1所述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,其特征在于,在所述评估步骤中,对所述车载变压器套管(10)进行绝缘性能综合评估包括:
当所述Re大于等于3时,所述车载变压器套管(10)为局部放电严重,需要更换所述车载变压器套管(10);
当所述Re大于等于2且小于3时,所述车载变压器套管(10)存在局部放电缺陷,需要检修所述车载变压器套管(10);
当所述Re大于等于1且小于2、所述H大于等于1且小于等于3时,所述车载变压器套管(10)的绝缘性能为优,无需检修;
当所述Re大于等于1且小于2、所述H大于3且小于等于5时,所述车载变压器套管(10)的绝缘性能为良,需要检修所述车载变压器套管(10);
当所述Re大于等于1且小于2、所述H大于5且小于等于7时,所述车载变压器套管(10)的绝缘性能为差,需要更换所述车载变压器套管(10)。
8.一种车载变压器套管绝缘性能评估试验平台,其特征在于,使用所述车载变压器套管绝缘性能评估试验平台实施权利要求1至7中任一项所述的车载变压器套管绝缘性能评估方法,所述车载变压器套管绝缘性能评估试验平台包括:
时域介电响应测试系统(20),所述时域介电响应测试系统(20)与车载变压器套管(10)电连接并用于对所述车载变压器套管(10)进行时域介电响应测试;
局部放电测试系统,所述局部放电测试系统与所述车载变压器套管(10)电连接并用于对所述车载变压器套管(10)进行局部放电测试;
数据处理装置(60),所述数据处理装置(60)与所述时域介电响应测试系统(20)和所述局部放电测试系统电连接,用于根据所述时域介电响应测试的测试结果确定所述车载变压器套管(10)的时域介电响应评估指标H,根据所述局部放电测试的测试结果确定所述车载变压器套管(10)的放电程度评估指标Re。
9.根据权利要求8所述的车载变压器套管绝缘性能评估试验平台,其特征在于,所述局部放电测试系统包括局部放电测试装置(30)、变压装置(40)和滤波装置(50),所述局部放电测试装置(30)、所述变压装置(40)和所述滤波装置(50)均与所述车载变压器套管(10)均电连接。
10.根据权利要求8所述的车载变压器套管绝缘性能评估试验平台,其特征在于,所述车载变压器套管绝缘性能评估试验平台还包括多个支架(70),且至少所述车载变压器套管(10)的两端分别支撑有至少一个所述支架(70),以使所述车载变压器套管(10)与待安装位置的地面之间具有预设高度。
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