CN112698165B - 一种换流变压器阀侧套管故障检测装置 - Google Patents

一种换流变压器阀侧套管故障检测装置 Download PDF

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Abstract

一种换流变压器阀侧套管故障检测装置，由压力容器、气用电磁阀、循环气泵、小型光声光谱仪和控制电路模块组成。所述装置通过循环气泵在压力容器内施加扰动，提高换流变阀侧套管内气体绝缘介质的扩散速度。当阀侧套管局部发生故障时，套管内各部位的故障特征气体浓度均匀。所述小型光声光谱仪通过实时、在线检测换流变阀侧套管内故障特征气体的浓度值评估换流变阀侧套管的绝缘状态。所述外围电路控制通过控制循环气泵的启停与转速，改变绝缘介质的扩散速率。本发明解决了换流变压器运行过程中，因空间及接口限制和气体扩散速度缓慢，导致换流变阀侧套管故障产生特征气体聚积在击穿部位，而无法被及时有效检测的难题。

Description

一种换流变压器阀侧套管故障检测装置
技术领域
本发明涉及一种换流变压器阀侧套管故障检测装置。
背景技术
换流变压器阀侧套管，作为特高压直流输电换流变压器的核心组件之一，其可靠性和稳定性直接关系到交直流混合电网的安全运行。近年来，我国超高压及特高压工程得到了迅速地发展，换流变压器阀侧套管的使用量也有了明显的增加。然而，换流变压器阀侧套管在实际运行中，可能会发生各种各样的故障，如SF6充气套管漏气、套管末屏故障、套管局部放电或主绝缘击穿等。当换流变压器阀侧套管发生较为严重的套管局部放电或主绝缘击穿故障时，绝缘介质SF6发生分解，生成SO2和H2S等多种故障特征气体，同时套管的绝缘性能下降，影响了换流变运行的可靠性。
此外，对于以SF6作为绝缘介质的换流变压器阀侧套管，国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司颁布的企业标准指出，当SF6绝缘介质中SO2和H2S的浓度超过1μL/L时，说明套管设备发生了明显的气隙击穿故障。因此，检测SF6分解产生的SO2、H2S等故障特征气体是换流变压器阀侧套管内部绝缘状态评估和故障快速诊断的重要手段之一。
在现有的多种换流变压器阀侧套管故障特征气体检测技术中，光声光谱技术具有不消耗载气和标气、抗干扰能力强、灵敏度高、系统结构简单、适合现场在线监测等优点。因此，在换流变压器阀侧套管绝缘状态评估与故障在线监测方面具有非常大的优势。然而，在实际运行过程中，由于空间限制，当换流变压器阀侧套管发生局部放电或气隙击穿时，绝缘介质SF6分解产生的SO2和H2S等故障特征气体聚积在击穿部位，扩散速度缓慢。因此，光声光谱仪无法有效采集到SF6分解物，也就无法快速准确判断SF6中故障特征气体的浓度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种换流变阀侧套管故障检测装置。本发明在与换流变压器阀侧套管连通的压力容器内安装循环气泵，提高换流变阀侧套管内气体绝缘介质的流动能力，确保换流变阀侧套管发生故障时，换流变阀侧套管内各部位的故障特征气体浓度均匀。
本发明采用的方案如下：
一种换流变压器阀侧套管故障检测装置，由压力容器、气用电磁阀、循环气泵、小型光声光谱仪和控制电路模块组成。
所述换流变压器阀侧套管安装在换流变压器上，由高压引线接头、绝缘瓷套、中心铜管、电容芯子和接地法兰组成。高压引线接头位于换流变压器阀侧套管顶部。中心铜管位于换流变压器阀侧套管的中心位置。电容芯子由绝缘纸和铝箔加压后交替绕卷在中心铜管上。电容芯子外装有绝缘瓷套，且电容芯子与绝缘瓷套之间充满SF6绝缘介质。接地法兰安装在绝缘瓷套末端，接地法兰装有注放气活门。
所述压力容器经气流管路与换流变压器阀侧套管接地法兰上的注放气活门连接。压力容器的耐压要求高于0.4MPa。
所述压力容器的顶部安装有压力表和温度计，用于实时测量容器内气体介质的压力和温度。
所述压力容器的侧壁安装有信号总线接头，控制电路电路模块通过控制总线和数据总线分别与循环气泵、小型光声光谱仪的光源、光声池的进气泵、光声池的出气电磁阀和微音器连接。
所述气用电磁阀安装在注放气活门和压力容器之间的气流管路上。正常工作时，气用电磁阀处于开启状态。一旦故障检测装置需要撤离或者需要维护时，关闭气用电磁阀，即可卸载故障检测装置，不影响换流变压器阀侧套管工作。
所述控制电路模块控制循环气泵的转速与启停、控制光源的调制频率和输出光功率、控制光声池的进气泵的开关状态、控制气用电磁阀的开关状态，还用于采集并处理微音器输出的光声信号。
所述循环气泵安装在压力容器内，安装位置靠近压力容器的进气口，但又不影响换流变压器阀侧套管和压力容器之间的气体交换。此外，通过控制电路模块可以控制循环气泵的转速与启停，以改变压力容器以及换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质的扩散速度，使压力容器以及换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质均匀混合。
循环气泵的进气管路一端悬空放置于压力容器内，另一端与循环气泵进气端口相接。循环气泵的出气管路一端与循环气泵的排气端口相接，另一端延伸至注放气活门管道内。此外，出气管路具有可伸缩的能力，管路采用非导电材料，不影响换流变压器阀侧套管的绝缘结构。当循环气泵开启时，出气管路伸展进入换流变压器套管接地法兰上的注放气活门管道内。当循环气泵关停时，出气管路收缩。
所述小型光声光谱仪安装在压力容器内，且要求占用空间较小，且能够高精度、高灵敏度地测量换流变压器阀侧套管故障时产生的特征气体，包括但不限于SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等。
所述小型光声光谱仪由光源、光声池、微音器、进气泵、出气电磁阀、进气管路和出气管路组成，进气泵安装在进气管路上，出气电磁阀安装在出气管路上。进气泵和出气电磁阀均由控制电路模块控制其开启和关闭。此外，进气管路和出气管路穿过压力容器侧壁后，分别经进气阀门和出气阀门与外界气体交换。
在小型光声光谱仪的进气过程中，关闭进气阀门、出气阀门和出气电磁阀，开启进气泵；进行光声光谱检测时，关闭进气阀门、出气阀门、进气泵和出气电磁阀。
在小型光声光谱仪完成故障特征气体检测后，开启和进气泵和出气电磁阀，使光声池内气体与压力容器内气体进行均匀混合，避免上一次的检测气样对下一次的检测气样产生干扰。小型光声光谱仪的光声池需要定期清洗维护。维护时，关闭进气泵和出气电磁阀，开启进气阀门和出气阀门，进气阀门通过进气管路连接气压略高于压力容器内气压的纯SF6气体，并持续冲洗光声池至少30秒。冲洗产生的废气经出气管路排放至废气处理装置中，进行废气处理。
本发明的优点是结构简单，易于实现，维护方便，但是对循环气泵的功率要求较高。
为了提高套管内绝缘介质的扩散速率，循环泵的出气管路可延长，使出气管路能够绕套管的电容芯子一圈，且延长的出气管路上均匀分布有不同孔径的出气口。而且随延长的出气管路的延伸，距离循环气泵越远的位置，出气口的孔径越大。
由此可提高换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质的扩散速率，使换流变压器阀侧套管内各部位的SF6绝缘介质混合更均匀，缺点是具有侵入性。
在进行换流变压器阀侧套管故障检测时，循环气泵长期连续运行，损耗较大。为了检测装置能够长时间使用，可将循环气泵放置于压力容器外，这样便于循环气泵的后期维护，同时也便于根据工况需求更换不同功率的循环气泵，并且便于循环气泵的检修与维护。
本发明检测装置的工作过程如下：
光声光谱在线监测仪对换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质分解产生的SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等故障特征气体进行定量检测时，控制电路模块控制气用电磁阀开启，循环气泵的出气管路延伸进放气活门管道内。随后，控制电路模块控制循环气泵开启，待循环气泵稳定工作后，控制电路模块调节循环气泵的转速，改变换流变压器阀侧套管和压力容器内的SF6绝缘介质的流动速度。与此同时，控制电路模块控制小型光声光谱仪的进气阀门、出气阀门和出气电磁阀关闭，控制进气泵开启，小型光声光谱仪进行进气操作。待光声池内气压为0.1MPa时，控制电路模块控制进气阀门、出气阀门、进气泵和出气电磁阀关闭，控制光源开启，并实时采集、处理微音器输出的光声信号。故障特征气体检测完毕，控制电路模块控制光源关闭，停止采集、处理微音器输出的光声信号，控制进气泵和出气电磁阀开启，压力容器内的SF6绝缘介质对光声池吹扫一段时间后，控制电路模块控制进气泵和出气电磁阀关闭，开始进行下一次气体检测。当小型光声光谱仪结束对故障特征气体的定量检测，此时，控制电路模块控制进气泵和出气电磁阀关闭，控制进气阀门和出气阀门开启，通过进气管路连接的纯SF6气体对光声池进行冲洗，持续时间至少30秒。冲洗结束后，控制电路模块控制电气用磁阀、循环气泵关闭。
相比于现有技术，本发明提供的技术方案具有以下显著优点：
本发明换流变压器阀侧套管故障检测装置，通过循环气泵的扰动作用，提高了换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质的扩散速度，确保换流变压器阀侧套管发生故障时，换流变压器阀侧套管内各部位的故障特征气体浓度均匀，从而使光声光谱仪可以准确地检测换流变压器阀侧套管故障时产生的SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等特征气体的浓度值，进而评估换流变压器阀侧套管的绝缘状态。
附图说明
图1为换流变压器阀侧套管故障检测装置实施例一的示意图；
图中：1换流变压器阀侧套管，1-1高压引线接头，1-2SF6绝缘介质，1-3绝缘瓷套，1-4中心铜管，1-5电容芯子，1-6接地法兰，1-7注放气活门，2气用电磁阀，3压力容器，3-1压力表，3-2温度计，3-3总线接头，4循环气泵，4-1循环气泵的进气管路，4-2循环气泵的出气管路，5-1小型光声光谱仪的光源，5-2微音器，5-3光声池，5-4进气泵，5-5进气阀门，5-6光声池的进气管路，5-7出气电磁阀，5-8出气阀门，5-9光声池的出气管路，6控制电路模块；
图2为换流变压器阀侧套管故障检测装置实施例二的示意图；
图中：7延长的出气管路；
图3为实施例二中延长的循环气泵出气管路截面；
图4为换流变压器阀侧套管故障检测装置实施例三的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1所示，本发明的换流变压器阀侧套管故障检测装置由压力容器3、气用电磁阀2、循环气泵4、小型光声光谱仪和控制电路模块6组成；
所述换流变压器阀侧套管1安装在换流变压器上，由高压引线接头1-1、绝缘瓷套1-3、中心铜管1-4、电容芯子1-5和接地法兰1-6组成。高压引线接头1-1位于换流变压器阀侧套管1顶部。中心铜管1-4位于换流变压器阀侧套管1中心位置。电容芯子1-5由绝缘纸和铝箔加压后交替卷在中心铜管1-4上。电容芯子1-5外装有绝缘瓷套1-3，且电容芯子1-5与绝缘瓷套1-3之间充满SF6绝缘介质1-2。接地法兰1-6安装在绝缘瓷套1-3末端，且装有注放气活门1-7。
所述压力容器3经气流管路与换流变压器阀侧套管1接地法兰1-6上的注放气活门1-7连接。压力容器3的耐压要求高于0.4MPa。
所述压力容器3的顶部安装有压力表3-1和温度计3-2，用于实时测量容器内气体介质的压力和温度。
所述压力容器3的侧壁安装有信号总线接头3-3，通过控制总线、数据总线方式将循环气泵4、小型光声光谱仪的光源5-1、微音器5-2、进气泵5-4和出气电磁阀5-7与控制电路模块6进行连接。
所述气用电磁阀2安装在注放气活门1-7和压力容器3之间的气流管路上。正常工作时，气用电磁阀2处于开启状态。一旦故障检测装置需要撤离或者需要维护时，关闭气用电磁阀2，即可卸载故障检测装置，不影响换流变压器阀侧套管1工作。
所述控制电路模块6控制循环气泵4的转速与启停、控制小型光声光谱仪的光源5-1的调制频率和输出光功率、控制光声池5-3的进气泵5-4的开闭状态、控制气用电磁阀2的开关状态，采集并处理微音器5-2输出的光声信号。
所述循环气泵4安装在压力容器3内，安装位置应靠近压力容器的进气口，但又不影响换流变压器阀侧套管1和压力容器3之间的气体交换。此外，通过控制电路模块6可以控制循环气泵4的转速与启停，以改变压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2的流动速度，使压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2均匀混合。
循环气泵4的进气管路4-1一端悬空放置于压力容器3内，另一端与循环气泵4的进气端口相接。循环气泵4的出气管路4-2一端与循环气泵4的排气端口相接，另一端延伸至注放气活门1-7管道内。此外，出气管路4-2具有可伸缩的能力，但不具有导电性。当循环气泵4开启时，出气管路4-2伸展进入换流变压器套管1接地法兰1-6上的注放气活门1-7管道内。当循环气泵4关停时，出气管路4-2收缩。
所述小型光声光谱仪安装在压力容器3内，且要求占用空间较小，且能够高精度、高灵敏度地测量换流变压器阀侧套管1故障时产生的特征气体，包括但不限于SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等。
所述小型光声光谱仪由光源5-1、微音器5-2、光声池5-3、进气泵5-4、进气阀门5-5、进气管路5-6、出气电磁阀5-7、出气阀门5-8和出气管路5-9，进气泵5-4安装在进气管路5-6上，出气电磁阀5-7安装在出气管路5-9上。进气泵5-4和出气电磁阀5-7均由控制电路模块6控制其开启和关闭。进气管路和出气管路穿过压力容器3的侧壁后，分别经进气阀门5-5和出气阀门5-8与外界气体进行交换。
在小型光声光谱仪的进气过程中，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8和出气电磁阀5-7，开启进气电磁阀5-4。进行光声光谱检测时，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8、进气泵5-4和出气电磁阀5-7。
在小型光声光谱仪完成故障特征气体检测后，开启进气泵5-4和出气电磁阀5-7，使光声池5-3内气体与压力容器3内气体进行均匀混合，避免上一次的检测气样对下一次的检测气样产生干扰。小型光声光谱仪的光声池5-3需要定期清洗维护。维护时，关闭进气泵5-4和出气电磁阀5-7，开启进气阀门5-5和出气阀门5-8，进气阀门5-5通过进气管路5-6连接气压略高于压力容器3内气压的纯SF6气体，并持续冲洗光声池5-3至少30秒。冲洗产生的废气经出气管路5-9排放至废气处理装置中，进行废气处理。
本实施例的优点是结构简单，易于实现，但是对循环气泵4的功率要求较高。
实施例二
如图2所示，本发明的换流变压器阀侧套管故障检测装置由压力容器3、气用电磁阀2、循环气泵4、小型光声光谱仪模块5和控制电路模块6组成；
所述换流变压器阀侧套管1安装在换流变压器上，由高压引线接头1-1、绝缘瓷套1-3、中心铜管1-4、电容芯子1-5和接地法兰1-6组成。高压引线接头1-1位于换流变压器阀侧套管1顶部。中心铜管1-4位于换流变压器阀侧套管1中心位置。电容芯子1-5由绝缘纸和铝箔加压后交替绕卷在中心铜管1-4上。电容芯子1-5外装有绝缘瓷套1-3，且电容芯子1-5与绝缘瓷套1-3之间充满SF6绝缘介质1-2。接地法兰1-6安装在绝缘瓷套1-3末端，且装有注放气活门1-7。
所述压力容器3经气流管路与换流变压器阀侧套管1接地法兰1-6上的注放气活门1-7连接。压力容器3的耐压要求高于0.4MPa。
所述压力容器3的顶部安装有压力表3-1和温度计3-2，用于实时测量容器内气体介质的压力和温度。
所述压力容器3的侧壁安装有信号总线接头3-3，通过控制总线、数据总线方式将循环气泵4、小型光声光谱仪的光源5-1、微音器5-2、进气泵5-4和出气电磁阀5-7与控制电路模块6进行连接。
所述气用电磁阀2安装在注放气活门1-7和压力容器3之间的气流管路上。正常工作时，气用电磁阀2处于开启状态。一旦故障检测装置需要撤离或者需要维护时，关闭气用电磁阀2，即可卸载故障检测装置，不影响换流变压器阀侧套管1工作。
所述控制电路模块6控制循环气泵4的转速与启停、控制小型光声光谱仪的光源5-1的调制频率和输出光功率、控制光声池5-3的进气泵5-4的开闭状态、控制气用电磁阀2的开关状态，采集并处理微音器5-2输出的光声信号。
所述循环气泵4安装在压力容器3内，安装位置应靠近压力容器的进气口，但又不影响换流变压器阀侧套管1和压力容器3之间的气体交换。此外，通过控制电路模块6可以控制循环气泵4的转速与启停，以改变压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2的流动速度，使压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2均匀混合。
循环气泵4的进气管路4-1的一端悬空放置于压力容器3内，另一端与循环气泵4的进气端口相接。循环气泵4的出气管路4-2的一端与循环气泵4的排气端口相接，另一端穿过注放气活门1-7管道，进入换流变压器阀侧套管1中。延长的出气管路7能够绕换流变压器阀侧套管1的电容芯子1-5一圈，且延长的出气管路7上均匀分布有不同孔径的出气口，如图3所示，而且随延长的出气管路7的延伸，距离循环气泵4越远的位置，出气口的孔径越大。图3中出气口孔径大小排序为：出气口7-6>出气口7-5>出气口7-4>出气口7-3>出气口7-2>出气口7-1。
所述小型光声光谱仪安装在压力容器3内，且要求占用空间较小，且能够高精度、高灵敏度地测量换流变压器阀侧套管1故障时产生的特征气体，包括但不限于SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等。
所述小型光声光谱仪由光源5-1、微音器5-2、光声池5-3、进气泵5-4、进气阀门5-5、进气管路5-6、出气电磁阀5-7、出气阀门5-8和出气管路5-9，进气泵5-4安装在进气管路5-6上，出气电磁阀5-7安装在出气管路5-9上。进气泵5-4和出气电磁阀5-7均由控制电路模块6控制其开启和关闭。进气管路和出气管路穿过压力容器3的侧壁后，分别经进气阀门5-5和出气阀门5-8与外界气体进行交换。
在小型光声光谱仪的进气过程中，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8和出气电磁阀5-7，开启进气电磁阀5-4。进行光声光谱检测时，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8、进气泵5-4和出气电磁阀5-7。
在小型光声光谱仪完成故障特征气体检测后，开启和进气泵5-4和出气电磁阀5-7，使光声池5-3内气体与压力容器3内气体进行均匀混合，避免上一次的检测气样对下一次的检测气样产生干扰。小型光声光谱仪的光声池5-3需要定期清洗维护。维护时，关闭进气泵5-4和出气电磁阀5-7，开启进气阀门5-5和出气阀门5-8，进气阀门5-5通过进气管路5-6连接气压略高于压力容器3内气压的纯SF6气体，并持续冲洗光声池5-3至少30秒。冲洗产生的废气经出气管路5-9排放至废气处理装置中，进行废气处理。
本实施例的优点是提高了换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2的扩散速率，使换流变压器阀侧套管1内各部位的SF6绝缘介质1-2混合更均匀。但缺点是具有侵入性。
实施例三
如图4所示，本发明的换流变压器阀侧套管故障检测装置由压力容器3、气用电磁阀2、循环气泵4、小型光声光谱仪模块和控制电路模块6组成；
所述换流变压器阀侧套管1安装在换流变压器上，由高压引线接头1-1、绝缘瓷套1-3、中心铜管1-4、电容芯子1-5和接地法兰1-6组成。高压引线接头1-1位于换流变压器阀侧套管1顶部。中心铜管1-4位于换流变压器阀侧套管1中心位置。电容芯子1-5由绝缘纸和铝箔加压后交替卷在中心铜管1-4上。电容芯子1-5外装有绝缘瓷套1-3，且电容芯子1-5与绝缘瓷套1-3之间充满SF6绝缘介质1-2。接地法兰1-6安装在绝缘瓷套1-3末端，且装有注放气活门1-7。
所述压力容器3经气流管路与换流变压器阀侧套管1接地法兰1-6上的注放气活门1-7连接。压力容器3的耐压要求高于0.4MPa。
所述压力容器3的顶部安装有压力表3-1和温度计3-2，用于实时测量容器内气体介质的压力和温度。
所述压力容器3的侧壁安装有信号总线接头3-3，通过控制总线、数据总线方式将循环气泵4、小型光声光谱仪的光源5-1、微音器5-2、进气泵5-4和出气电磁阀5-7与控制电路模块6进行连接。
所述气用电磁阀2安装在注放气活门1-7和压力容器3之间的气流管路上。正常工作时，气用电磁阀2处于开启状态。一旦故障检测装置需要撤离或者需要维护时，关闭气用电磁阀2，即可卸载故障检测装置，不影响换流变压器阀侧套管1工作。
所述控制电路模块6控制循环气泵4的转速与启停、控制小型光声光谱仪的光源5-1的调制频率和输出光功率、控制光声池5-3的进气泵5-4的开闭状态、控制气用电磁阀的开关状态，采集并处理微音器5-2输出的光声信号。
所述循环气泵4安装在压力容器3外，其进气管路4-1一端悬空放置于压力容器3内，另一端穿过压力容器3的侧壁与循环气泵4的进气端口相接。循环气泵4的出气管路4-2一端穿过压力容器3的侧壁与循环气泵4的排气端口相接，另一端延伸至注放气活门1-7管道内。此外，出气管路4-2具有可伸缩的能力，但不具有导电性。当循环气泵4开启时，出气管路4-2伸展进入换流变压器阀侧套管1接地法兰1-6上的注放气活门1-7管道内。当循环气泵4关停时，出气管路4-2收缩。
循环气泵4的启停与转速控制由控制电路模块6实施，从而可以改变压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2的流动速度，使压力容器3以及换流变压器阀侧套管1内SF6绝缘介质1-2均匀混合。
所述小型光声光谱仪安装在压力容器3内，且要求占用空间较小。此外，能够高精度、高灵敏度地测量换流变压器阀侧套管1故障时产生的特征气体，包括但不限于SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF等。
所述小型光声光谱仪由光源5-1、微音器5-2、光声池5-3、进气泵5-4、进气阀门5-5、进气管路5-6、出气电磁阀5-7、出气阀门5-8和出气管路5-9，进气泵5-4安装在进气管路5-6上，出气电磁阀5-7安装在出气管路5-9上。进气泵5-4和出气电磁阀5-7均由控制电路模块6进行开关控制。进气管路和出气管路穿过压力容器3的侧壁后，分别经进气阀门5-5和出气阀门5-8与外界气体进行交换。
在小型光声光谱仪的进气过程中，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8和出气电磁阀5-7，开启进气电磁阀5-4。进行光声光谱检测时，关闭进气阀门5-5、出气阀门5-8、进气泵5-4和出气电磁阀5-7。
在小型光声光谱仪完成故障特征气体检测后，开启和进气泵5-4和出气电磁阀5-7，使光声池5-3内气体与压力容器3内气体进行均匀混合，避免上一次的检测气样对下一次的检测气样产生干扰。小型光声光谱仪的光声池5-3需要定期清洗维护。维护时，关闭进气泵5-4和出气电磁阀5-7，开启进气阀门5-5和出气阀门5-8，进气阀门5-5通过进气管路5-6连接气压略高于压力容器3内气压的纯SF6气体，并持续冲洗光声池5-3至少30秒。冲洗产生的废气经出气管路5-9排放至废气处理装置中，进行废气处理。
本实施例的优点是结构简单，便于根据工况需求更换不同功率的循环气泵，同时便于循环气泵的后期维护。
综上，在工程应用时，应根据实际工况需求，在本发明提供的三种实施例中选择最合适的实施方案，从而实现换流变阀侧套管的故障检测。

Claims (2)

1.一种换流变压器阀侧套管故障检测装置，所述换流变压器阀侧套管安装在换流变压器上，由高压引线接头（1-1）、绝缘瓷套（1-3）、中心铜管（1-4）、电容芯子（1-5）和接地法兰（1-6）组成；高压引线接头（1-1）位于换流变压器阀侧套管顶部；中心铜管（1-4）位于换流变压器阀侧套管的中心位置；电容芯子（1-5）由绝缘纸和铝箔加压后交替绕卷在中心铜管（1-4）上；电容芯子（1-5）外装有绝缘瓷套（1-3），且电容芯子（1-5）与绝缘瓷套（1-3）之间充满SF6绝缘介质（1-2）；接地法兰（1-6）安装在绝缘瓷套（1-3）的末端，接地法兰（1-6）装有注放气活门（1-7），
其特征在于，所述的检测装置由压力容器（3）、气用电磁阀（2）、循环气泵（4）、光声光谱在线监测仪和控制电路模块（6）组成；
压力容器（3）经气路与换流变压器阀侧套管接地法兰（1-6）上的注放气活门（1-7）连接，压力容器（3）的耐压高于0.4 MPa；气用电磁阀（2）安装在注放气活门（1-7）和压力容器（3）之间的气流管路上；所述的压力容器（3）的侧壁安装有信号总线接头，控制电路模块（6）通过控制总线和数据总线分别与循环气泵（4）、光声光谱在线监测仪的光源、光声池的进气泵、光声池的出气电磁阀、微音器连接；所述的控制电路模块控制循环气泵的转速与启停、控制光源的调制频率和输出光功率，采集并处理微音器输出的光声信号；循环气泵（4）通过在压力容器内施加扰动，提高换流变压器阀侧套管内气体绝缘介质的扩散速度，使换流变压器阀侧套管内各位置的绝缘介质均匀混合；光声光谱在线监测仪实时、在线检测换流变压器阀侧套管内故障特征气体的浓度值；
所述的循环气泵（4）在压力容器（3）内的安装位置靠近压力容器的进气口，但又不影响换流变压器阀侧套管和压力容器之间的气体交换，循环气泵（4）进气管路的一端悬空放置于压力容器（3）内，进气管路的另一端与循环气泵（4）的进气端口相接；循环气泵（4）出气管路的一端与循环气泵的排气端口相接，循环气泵（4）出气管路的另一端延伸至注放气活门（1-7）管道内；
所述的循环气泵（4）的出气管路可伸缩，不导电；当循环气泵（4）开启时，出气管路伸展进入接地法兰（1-6）上的注放气活门（1-7）的管道内；当循环气泵（4）关停时，出气管路收缩；
当循环气泵（4）开启时，所述的循环气泵（4）出气管路的一端与循环气泵（4）的排气端口相接，出气管路的另一端穿过注放气活门（1-7）管道，进入换流变压器阀侧套管中，并绕电容芯子（1-5）一周；
所述的循环气泵（4）出气管路上均匀分布有不同孔径的出气口，而且随出气管路的延伸，距离循环气泵越远，出气管路上出气口的孔径越大；
所述的循环气泵（4）安装在压力容器（3）外时，其进气管路的一端悬空放置于压力容器（3）内，进气管路的另一端穿过压力容器（3）的侧壁与循环气泵（4）的进气端口相接；循环气泵（4）出气管路的一端穿过压力容器（3）的侧壁与循环气泵（4）的排气端口相接，出气管路的另一端延伸至注放气活门（1-7）管道内。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置的工作过程如下：
光声光谱在线监测仪对换流变压器阀侧套管内SF6绝缘介质（1-2）分解产生的SO2、H2S、SOF2、SO2F2、COS、CS2、CO、CO2、HF故障特征气体进行定量检测时，控制电路模块（6）控制气用电磁阀（2）开启，循环气泵（4）的出气管路（4-2）延伸进注放气活门（1-7）内；随后，控制电路模块（6）控制循环气泵（4）开启，待循环气泵（4）稳定工作后，控制电路模块（6）调节循环气泵（4）的转速，改变换流变压器阀侧套管（1）和压力容器（3）内的SF6绝缘介质（1-2）的流动速度；与此同时，控制电路模块（6）控制光声光谱在线监测仪（5）的进气阀门（5-5）、出气阀门（5-8）和出气电磁阀（5-7）关闭，控制进气泵（5-4）开启，光声光谱在线监测仪进行进气操作；待光声池（5-3）内气压为0.1 MPa时，控制电路模块（6）控制进气阀门（5-5）、出气阀门（5-8）、进气泵（5-4）和出气电磁阀（5-7）关闭，控制光源（5-1）开启，并实时采集、处理微音器（5-2）输出的光声信号；故障特征气体检测完毕，控制电路模块（6）控制光源（5-1）关闭，停止采集、处理微音器（5-2）输出的光声信号，控制进气泵（5-4）和出气电磁阀（5-7）开启，压力容器（3）内的SF6绝缘介质（1-2）对光声池（5-3）吹扫一段时间后，控制电路模块（6）控制进气泵（5-4）和出气电磁阀（5-7）关闭，开始进行下一次气体检测；当光声光谱在线监测仪结束对故障特征气体的定量检测，此时，控制电路模块（6）控制进气泵（5-4）和出气电磁阀（5-7）关闭，控制进气阀门（5-5）和出气阀门（5-8）开启，通过进气管路（5-6）连接的纯SF6气体对光声池（5-3）进行冲洗，持续时间至少30秒；冲洗结束后，控制电路模块（6）控制气用电磁阀（2）、循环气泵（4）关闭。
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