CN111983399A - 基于直流叠加冲击电压的gil内金属微粒检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，包括以下过程：在GIL投运前，对GIL施加直流叠加冲击电压，并测量其击穿电压；在GIL投运后，对GIL施加同样的直流叠加冲击电压，并测量其击穿电压；对比GIL投运前后的击穿电压，若击穿电压发生降低则说明GIL内具有较多的金属微粒。本发明利用直流叠加冲击电压对GIL中金属微粒进行了检测，仅需对比运行前后的击穿电压就可以判断GIL金属微粒污染程度，具有操作方便、判断方法简单、检出率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于电力系统高压输电线路GIL技术领域，具体涉及一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmissionline，GIL)以其输送容量大、占地面积小、传输损耗小等优点，在许多场合是替代电缆和架空线路的首选方案。但在GIL的生产、装配和运行过程中，金属微粒的产生是不可避免的，如：生产过程中因内部清理不善而残存的金属屑、运输过程中挤压摩擦产生的碎屑、运行中触头插接造成的机械摩擦、以及放电烧蚀产生的金属微粒等。而带电金属微粒在GIL腔体中受到了库仑力、重力、摩擦力和气体粘滞力等力的作用，将在GIL管道中往复运动，极易引发GIL绝缘的击穿，严重威胁到了电力的安全性和可靠性。
所以，及时发现并清理GIL中的金属微粒是十分有必要的。
目前GIL金属微粒检测手段主要基于脉冲电流法、超声法和超高频法，这些方法对于某些特定缺陷的检测具有较高的灵敏度，然而这些方法对于交流GIL中的金属微粒并没有较好的检出性。基于上述需求，本发明提出一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，对GIL中的金属微粒具有较好的检出性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，包括以下过程：
在GIL投运前，对GIL施加直流叠加冲击电压，并测量其击穿电压；
在GIL投运后，对GIL施加与投运前同样的直流叠加相同波形的冲击电压，并测量其击穿电压；
对比GIL投运前后的击穿电压，若击穿电压降低比例达到预设阈值，则说明GIL内具有较多的金属微粒。
进一步的，击穿电压下降的越多则说明金属微粒污染越严重。
进一步的，施加的直流电压用下式约算：
式中：Udc为直流电压，单位V；R1为GIL高压导杆外半径，单位m；R2为GIL管道外壳内半径，单位m；r为金属微粒半径，单位m，通常取经验值；ρmetal为金属微粒密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2；ε为气体介电常数。
进一步的，直流电压的极性和冲击电压的极性相同或相反。
进一步的，直流电压的极性是正极性，冲击电压的极性是正极性；
或者，直流电压的极性是负极性，冲击电压的极性是负极性；
或者，直流电压的极性是正极性，冲击电压的极性是负极性；
或者，直流电压的极性是负极性，冲击电压的极性是正极性。
进一步的，冲击电压是雷电冲击电压。
进一步的，冲击电压是操作冲击电压。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明利用直流叠加冲击电压对GIL中金属微粒进行了检测，仅需对比运行前后的击穿电压就可以判断GIL金属微粒污染程度，具有操作方便、判断方法简单、检出率高的优点。
附图说明
图1是直流叠加冲击试验接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，具体包括以下过程：
步骤1、在GIL投运前，对GIL施加直流叠加冲击电压，并测量其击穿电压。
在GIL投运前认为此时GIL内金属微粒极少，测量GIL直流叠加冲击电压的耐压水平，所测得的击穿电压应满足GIL对于绝缘性能的要求，且此击穿电压代表了GIL的初始绝缘水平。
搭建如附图1所示的试验平台，其中C1代表隔直电容、C2代表待测GIL、R代表保护电阻，DC为直流电压源，还有冲击电压源和阻容分压器，直流电压源的正极串联保护电阻R和待测GILC2后回到负极，冲击电压源连接隔直电容C1后加载待测GIL两端，在待测GIL两端并联阻容分压器，依据阻容分压器测量GIL的击穿电压。
步骤2、在GIL投运后，对GIL施加与投运前同样的直流叠加同样波形的冲击电压，并测量其击穿电压。
在GIL运行较长时间之后，认为GIL内极有可能存在较多的金属微粒，将GIL的待测线路段从母线上切除，再次施加与投运前同样的直流叠加同样波形的冲击电压，使投运前后施加的电压波形相同；测量其击穿电压。
理论分析：如果GIL内部有较多的金属微粒，在施加直流电压后，金属微粒将逐步积聚和电压极性相反的电荷，当金属微粒所受库仑力大于重力时，金属微粒将发生起跳，向高压导杆(即高压电极，GIL内结构)运动，与高压导杆碰撞后将携带和电压极性相同的电荷，加速向GIL的外壳运动，微粒将在高压导杆和接地外壳之间往复运动；当金属微粒靠近高压导杆或接地外壳时，微粒附近将形成极不均匀电场，极有可能引发局部放电；如果此时施加冲击电压，考虑到GIL中SF6气体对极不均匀场较为敏感，极有可能引发GIL的绝缘击穿；降低了GIL的击穿电压。
步骤3、对比GIL投运前后的击穿电压，如果击穿电压发生明显降低，降低比例达到了设定阈值(如：10％)，则说明GIL内具有较多的金属微粒，需要进行清理。
此时也可利用本方法分别对GIL各段线路进行金属微粒检测，寻找金属微粒污染较严重的部位(击穿电压下降的越多说明污染越严重)。
其中，在步骤1和步骤2中，需要注意施加的直流电压应使得GIL中大部分的金属微粒发生起跳，否则无法很好地对GIL中的金属微粒进行检测，不同材质和不同微粒半径的起跳电压可用下式约算：
式中：Udc为直流电压，单位V；R1为GIL高压导杆外半径，单位m；R2为GIL管道外壳内半径，单位m；r为金属微粒半径，单位m；ρmetal为金属微粒密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2；ε为气体介电常数。
由于金属颗粒大小并不一致，本发明中计算起跳电压时，此金属微粒半径通常取经验值，例如取值为1mm。
在对进行直流叠加冲击电压试验时，所施加直流电压和冲击电压的极性可以是负极性，也可以是正极性，也可以一个是负极性一个正极性；冲击电压可以是雷电冲击电压，也可以是操作冲击电压，但必须保证两次试验所施加的电压波形是相同的，这样才具有可比性。由于负极性直流电压下金属微粒更易吸附于高压电极，在高压导杆上产生“突起”，极易引发击穿，此时反极性冲击电压更易引发击穿，故推荐使用负极性直流电压叠加正极性冲击电压进行检测，且施加负极性电压后宜等待一段时间，使GIL中的金属微粒逐步积聚电荷，发生起跳。
本发明利用直流叠加冲击电压对GIL中金属微粒进行了检测，仅需对比运行前后的击穿电压就可以判断GIL金属微粒污染程度，具有操作方便、判断方法简单、检出率高的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，包括以下过程：
在GIL投运前，对GIL施加直流叠加冲击电压，并测量其击穿电压；
在GIL投运后，对GIL施加与投运前相同的直流叠加相同波形的冲击电压，并测量其击穿电压；
对比GIL投运前后的击穿电压，若击穿电压降低比例达到预设阈值，则说明GIL内具有较多的金属微粒。
2.根据权利要求1所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，击穿电压下降的越多则说明金属微粒污染越严重。
3.根据权利要求1所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，施加的直流电压用下式约算：
式中：Udc为直流电压，单位V；R1为GIL高压导杆外半径，单位m；R2为GIL管道外壳内半径，单位m；r为金属微粒半径，单位m，通常取经验值；ρmetal为金属微粒密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2；ε为气体介电常数。
4.根据权利要求1所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，直流电压的极性和冲击电压的极性相同或相反。
5.根据权利要求4所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，直流电压的极性是正极性，冲击电压的极性是正极性；
或者，直流电压的极性是负极性，冲击电压的极性是负极性；
或者，直流电压的极性是正极性，冲击电压的极性是负极性；
或者，直流电压的极性是负极性，冲击电压的极性是正极性。
6.根据权利要求1所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，冲击电压是雷电冲击电压。
7.根据权利要求1所述的一种基于直流叠加冲击电压的GIL内金属微粒检测方法，其特征是，冲击电压是操作冲击电压。
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