CN112798643A - 一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统 - Google Patents

一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统。该方法包括：分别通过红外检测方式和气相色谱检测方式获取穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度；若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度相同，则按照预设标准对所述穿墙套管的触指进行维护；若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度不同，则对所述穿墙套管停电后，进行电阻测量；根据测量得到的电阻，获得所述穿墙套管的触指是否损伤的结果；根据所述穿墙套管的触指是否损伤的结果，对所述穿墙套管的触指进行维护。本发明可根据不同情况得到穿墙套管的触指损伤的程度进而确定执行的维护方式。

Description

一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统
技术领域
本发明涉及穿墙套管技术领域，尤其涉及一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统。
背景技术
现有的针对高压交直流输电设备的维护方法主要包括红外检测法和气相色谱分析法。但是。通过红外检测法直接进行定量估计有一定误差存在，因为红外拍摄结果与运检人员操作熟练度有较大关系；通过气相色谱分析法进行分析，由于分解产物自身物性各不相同，导杆插接处结构复杂，气相色谱难以迅速捕捉到分解气体的存在，导致检测结果不准确。
发明内容
本发明实施例提供一种穿墙套管的触指的维护方法、介质及系统，以解决现有技术均无法准确判断穿墙套管的触指损伤结果导致无法对触指进行有效维护的问题。
第一方面，提供一种穿墙套管的触指的维护方法，包括：分别通过红外检测方式和气相色谱检测方式获取穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度；若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度相同，则按照预设标准对所述穿墙套管的触指进行维护；若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度不同，则对所述穿墙套管停电后，进行电阻测量；根据测量得到的电阻，获得所述穿墙套管的触指是否损伤的结果；根据所述穿墙套管的触指是否损伤的结果，对所述穿墙套管的触指进行维护。
第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述第一方面实施例所述的穿墙套管的触指的维护方法。
第三方面，提供一种穿墙套管的触指的维护系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
这样，本发明实施例，在不停电的情况下当红外检测方式和气相色谱检测方式结果匹配时，通过红外检测方式对应的判断和维护方法保证了对触指损伤判断的准确性，能及时了解穿墙套管的运行情况，并及时针对不同程度的损伤进行不同程度的维护，减少了停电带来的损失；在红外检测方式和气相色谱检测方式结果不匹配时，停电进行直流电阻测量，可以得到穿墙套管的触指损伤的程度进而确定执行的维护方式，不仅可应用于穿墙套管，还可应用于GIL、GIS这些高压直流输电设备的载流导杆，确保它们安全稳定运行，具有普遍的指导意义和广泛的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的穿墙套管的触指的维护方法的流程图；
图2是本发明一优选实施例的800kV穿墙套管的结构示意图；
图3是本发明一优选实施例的利用三维电磁热流耦合方法计算得出的穿墙套管温度分布结果图；
图4是本发明一优选实施例的不同接触电阻倍数下的导杆表面温度分布示意图；
图5是本发明一优选实施例的不同接触电阻倍数下穿墙护套的表面的温度分布示意图；
图6是本发明另一优选实施例的穿墙套管的测量电阻的夹具安装位置的示意图；
图7是本发明另一优选实施例的不同接触电阻倍数下穿墙护套的表面的温度分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种穿墙套管的触指的维护方法。如图1所示，该维护方法包括如下的步骤：
步骤S1：分别通过红外检测方式和气相色谱检测方式获取穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度。
具体的，红外检测方式直接通过红外热像仪检测得到穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度。气相色谱检测方式通过检测气体的成分和含量得到对应的温度，具体可按照《基于分解组分分析的SF6设备绝缘故障诊断方法与技术的研究现状》(唐炬、杨东、曾福平、张晓星，电工技术学报，2016年10月，第31卷第20期，P41-P54)中图7公开的气体的成分和含量与温度的对应关系的得到穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度。
步骤S2：若红外检测方式和气相色谱检测方式获取的穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度相同，则按照预设标准对穿墙套管的触指进行维护。
具体的，按照预设标准对穿墙套管的触指进行维护的过程如下：
1、确定穿墙套管的第一温升阈值、第二温升阈值和第三温升阈值。
其中，第一温升阈值表示穿墙套管在正常工况下运行时，触指未损伤时的护套温升值，一般为穿墙套管在正常工况下运行时护套温度值的2％～5％。在本发明一具体实施例中，考虑到红外检测时红外热像仪的测量误差，将第一温升阈值设定为穿墙套管在正常工况下运行，触指未损伤时护套温度值的2％。
第二温升阈值表示SF6在故障点的初始分解温度时对应的护套温升值，可根据穿墙套管的温度分布有限元计算结果数据库得到。在本发明一具体实施例中，第二温升阈值为65K。
第三温升阈值表示触指开始损伤并导致不可修复的破坏性故障时所对应的护套温升值，可根据穿墙套管的温度分布有限元计算结果数据库得到。其中不可修复的破坏性故障指的是触指结构周围的与其直接接触的结构或者是在触指周围1cm～2cm范围内的结构发生熔化，例如导向锥结构熔化。在本发明一具体的实施例中，为触指周围1cm范围内。在本发明一具体实施例中，第三温升阈值为85K。
温度分布有限元计算结果数据库包含触指在损伤不同倍数情况下时对应的套管整体温度分布，各个位置的温度值及各个位置的温度值与正常运行触指没有损伤时的差值。获取温度分布有限元计算结果数据库时，针对穿墙套管建立包含触指结构的精细化模型，根据触指(如弹簧触指)与穿墙套管导电杆的实际接触，将触指简化为横截面为环形的二维轴对称模型，利用三维电磁-热流耦合方法进行计算，用触指的接触电阻倍数增大来模拟触指的损伤程度。
2、获取穿墙套管的护套表面的温升值。
护套表面的温升值是护套表面的异常温升位置的异常温度与正常运行时护套表面的该位置的正常温度之差的绝对值。上述的正常温度一般在穿墙套管出厂时已经给出。上述的异常温度可通过红外检测方式获得，即直接通过红外热像仪检测得到，通过红外图像发现套管护套上的异常温升点。
根据护套表面的温升值的不同可以采用如下的3～6的不同方式进行维护。
3、若穿墙套管的护套表面的温升值不大于第一温升阈值，则确定穿墙套管正常运行。
4、若穿墙套管的护套表面的温升值大于第一温升阈值，且小于第二温升阈值，则缩短红外监测周期，监测SF6气压变化。
5、若穿墙套管的护套表面的温升值不小于第二温升阈值，且小于第三温升阈值，则对套管解体，检查插接结构，更换触指。
6、若穿墙套管的护套表面的温升值不小于第三温升阈值，则切断电源，拆卸和维护穿墙套管，进行整体大修检查。
图2示出了本发明一具体实施例的针对±800kV穿墙套管建立的包含触指结构的精细化模型。计算得到±800kV穿墙套管在额定直流电流5046A，接触电阻为ρc、100ρc、200ρc、300ρc和400ρc时的热场分布。如图4所示，触指区域温度随着其接触电阻增大而线性升高，其他区域温度也有升高。
如图5所示，是触指不同损伤情况下护套表面温度分布规律，护套表面与触指区域对应位置附近的温度随触指接触电阻增大而升高，整体情况为室外区域护套的温度略高于室内护套的温度，这是由于触指损伤后，内部产生更多的热量通过端盖(热传导)、SF6气体(热对流)和直接辐射等方式传递到附近的空心复合绝缘子上，进而不同程度地升高了护套表面的温度。
接触结构的过热会导致穿墙套管的护套表面的异常温升，如图3所示建立护套表面与接触过热点的温度对应关系后，运维人员可通过红外影像估算过热点温度，以便及时展开检修。导杆、环氧支撑表面与护套表面的最高温，均随着触指接触情况不同程度的损伤而线性升高。412.15K是环氧支撑绝缘子材料的玻璃化转变温度。当支撑绝缘子局部温度超过412.15K时，其机械和电气性能将显著下降。473K是金属氟化物和金属硫化物生成的温度。对于此套管，支柱最高温均低于其玻璃化转变温度412.15K，这是因为触指位于远离支撑绝缘子的两端，其接触电阻变大引起的温升对支撑绝缘子温度影响甚微；当导体最高温超过473K和528K(导向锥材料融化温度)时，触指的电阻平均增加了约112倍和150倍，与护套的蓝线相对应，护套的最高温度值增加约65K和85K。当导体最高温超过473K时，触指的电阻平均增加了约112倍，此时护套的最高温度值增加约65K。此时，SF6将开始分解，副产物会腐蚀触指，这对于套管运行是一种潜在的威胁情况。而当导体最高温超过528K时，导向锥材料已经开始融化，这将显著增加套管电气失效的风险，套管必须通过大修检查后方可投入使用。因此，可将护套的第二温升阈值65K和第三温升阈值85K用作双支撑结构±800kV穿墙套管的红外监测维护参考。
步骤S3：若红外检测方式和气相色谱检测方式获取的穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度不同，则对穿墙套管停电后，进行电阻测量。
具体的，分别测量穿墙套管的端盖的接触电阻，穿墙套管的铜杆的接触电阻，穿墙套管的导杆的接触电阻，以及，穿墙套管的导杆和触指的接触电阻。
具体的，可在如图6所示的MP1～MP7中的两个位置处安装夹具进行电阻的测量。具体的，MP1和MP7为穿墙套管的两端的端盖的外部的引线端子的端部位置。MP2和MP6分别为穿墙套管的两端的端盖位置。MP3和MP5分别为穿墙套管的内部的载流导体上对应触指的位置。MP4为穿墙套管的内部的载流导体中心位置。夹具设置在MP1和MP7位置，测量MP1和MP7之间的电阻即为整体的接触电阻。夹具设置在MP1和MP2位置，测量MP1和MP2之间的电阻即为端盖的接触电阻。夹具设置在MP3和MP5位置，测量MP3和MP5之间的电阻即为铜杆的接触电阻。夹具设置在MP2和MP6位置，测量MP2和MP6之间的电阻即为导杆和触指的接触电阻。穿墙套管的端盖的接触电阻可通过上述的测量得到的电阻进行加减运算得到。
电阻测量需要停电后对穿墙套管进行测试，此外，还需要记录环境温度，测量应在套管充分与环境进行热交换后进行，可在套管停电恢复环境温度后多次测量选取稳定的最小值。
步骤S4：根据测量得到的电阻，获得穿墙套管的触指是否损伤的结果。
其中，该步骤可以包含两种不同的损伤确认方式。
具体的，第一种损伤确认方式具体如下：
1、计算额定电流与测量得到的电阻的乘积，得到实际电压降。
2、根据额定电流条件下电压降与穿墙套管的触指损伤的对应关系，获得实际电压降对应的穿墙套管的触指是否损伤的结果。
如表1所示，该对应关系包括：
(1)若额定电流条件下电压降不大于25mV，则穿墙套管的触指可用。
其中，针对这种穿墙套管的触指可用的情况还可以细分为如下三种情况，如表2所示：
A、若额定电流条件下电压降不大于5mV，则穿墙套管的触指的状态很好。
B、若额定电流条件下电压降大于5mV，且不小于12mV，则穿墙套管的触指的状态好。
C、若额定电流条件下电压降大于12mV，且不小于25mV，则穿墙套管的触指的状态足够使其可用。
(2)若额定电流条件下电压降大于25mV，且不大于50mV，则穿墙套管的触指可能存在损伤。
(3)若额定电流条件下电压降大于50mV，则穿墙套管的触指不能用或损毁。
其中，针对这种穿墙套管的触指可用的情况还可以细分为如下两种情况，如表1所示：
A、若额定电流条件下电压降大于50mV，且不小于100mV，则穿墙套管的触指不能用。
B、若额定电流条件下电压降大于100mV，则穿墙套管的触指损毁。
表1表带触指状态评估判据
等级 额定电流(DC)下的电压降(mV) 评估
1 ＜5 很好
2 5-12(不包括5) 好
3 12-25(不包括12) 足够，可用
4 25-50(不包括25) 待评估，不确定
5 50-100(不包括50) 不能用
6 ＞100 损毁
具体的，第二种损伤确认方式具体如下：
(1)将测量得到的电阻与相同环境温度对应的标准电阻进行比较。
该对应关系可以在穿墙套管正常时通过实际测试得到。具体的，由于环境温度对于直流穿墙套管回路电阻的测量与判断有较大的影响，需要在现场对不同环境温度下的直流穿墙套管没有损伤时的回路电阻进行测量，用以作为不同环境温度下的回路电阻测试基准。
在本发明一具体实施例中，±500kV直流穿墙套管电阻与温度的关系如表2所示。
表2 ±500kV直流穿墙套管回路电阻与温度关系
温度(℃) 端盖(uΩ) 铜杆(uΩ) 导杆(uΩ) 导杆+触指(uΩ)
0 3.458 27.209 34.125 36.135
10 3.621 28.367 35.609 37.603
20 3.783 29.527 37.093 39.074
30 3.945 30.688 38.578 40.544
40 4.108 31.848 40.064 42.014
50 4.322 32.998 41.642 43.652
60 4.541 34.071 43.153 45.173
70 4.776 36.288 45.840 47.860
80 4.912 38.564 48.388 50.401
90 5.105 40.079 50.289 52.500
(2)根据测量得到的电阻相对于相同环境温度对应的标准电阻劣化的倍数，确定穿墙套管的环氧芯子的温度。
电阻劣化的倍数与穿墙套管的环氧芯子的温度的对应关系可通过预先测试得到。在本发明一具体的实施例中，该对应关系如图7所示。
(3)若环氧芯子的温度超过自身的玻璃化转变温度，则确定穿墙套管的触指不能用或损毁。
在本发明一具体实施例中，若环境温度20℃测量得到的电阻相对于环境温度20℃对应的标准电阻劣化达到130倍时，环氧芯子温度超过其玻璃化转变温度，SF6气体温度超过其分解温度，穿墙套管的触指不能用或损毁。
步骤S5：根据穿墙套管的触指是否损伤的结果，对穿墙套管的触指进行维护。
具体的，针对步骤S4的第一种损伤确认方式，步骤S5包括如下的过程：
(1)若穿墙套管的触指可能存在损伤，则评估穿墙套管的触指损伤情况，根据评估的结果确定维护的方式。
例如，触指损伤情况可能是：端部触指连接可能存在缺陷但仍可以使用。这种情况下该套管可以继续运行，但是对恢复运行后的套管应缩短红外巡视周期，及时分析SF6气体分解物。应当理解的是，还可以包括其他的损伤情况及对应的维护方式。此外，这种情况下，还可以根据前述的预设标准对穿墙套管的触指的损伤情况进行评估及维护。
(2)若穿墙套管的触指不能用或损毁，则停运并拆卸穿墙套管，进行整体大修检查。
具体的，针对步骤S4的第二种损伤确认方式，步骤S5包括如下的过程：
停运并拆卸穿墙套管，进行整体大修检查。
因此，通过上述的两种方式可以分别对穿墙套管的触指进行维护。
本发明一具体实施例中，针对第一种损伤确认方式，20℃时，500kV穿墙套管测得铜杆本身的电阻约为29.5uΩ(如表2所示)。按表1的标准，一端触指部位在额定电流3200A下电压降达到25mV以上，但小于50mv时，该穿墙套管的触指的状态视为待评估，不确定，需要根据具体情况确定对应的维护方式。即一端触指部位接触电阻由1.56uΩ变为7.81uΩ，接触电阻劣化约5倍，由于铜杆本身电阻不变(同一温度)，故可以认为套管总回路电阻由39uΩ左右(即表2中20℃对应的导杆+触指的电阻)上升到51uΩ左右(触指是两端都有，即增加两个触指电阻的增量)。即可得出套管回路电阻上涨约31％以内时，端部触指连接可能存在缺陷但仍可以使用，该套管可以继续运行，但是对恢复运行后的套管应缩短红外巡视周期，及时分析SF6气体分解物。
本发明一具体实施例中，针对第二种损伤确认方式，20℃时，按照不同接触电阻倍数下套管的环氧芯子温度的对应关系(如图7所示)，表带触指劣化到130倍时，环氧芯子温度超过其玻璃化转变温度，SF6气体温度超过其分解温度，也就是套管总回路电阻由39uΩ左右上升到470uΩ左右，即回路电阻上涨约1100％时，应立即停运进行解体检修。
此外，GIL、GIS这些高压直流输电设备的载流导杆也包含有与穿墙套管类似的触指插接结构，其过热问题、运维方法以及直流电阻测量方式与直流穿墙套管具有相似性，因此本发明实施例的方法也可以扩展应用到GIL、GIS等这些高压直流输电设备上。
本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的穿墙套管的触指的维护方法。
本发明实施例还公开了一种穿墙套管的触指的维护系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。
综上，本发明实施例，在不停电的情况下当红外检测方式和气相色谱检测方式结果匹配时，通过红外检测方式对应的判断和维护方法保证了对触指损伤判断的准确性，能及时了解穿墙套管的运行情况，并及时针对不同程度的损伤进行不同程度的维护，减少了停电带来的损失；在红外检测方式和气相色谱检测方式结果不匹配时，停电进行直流电阻测量，可以得到穿墙套管的触指损伤的程度进而确定执行的维护方式，不仅可应用于穿墙套管，还可应用于GIL、GIS这些高压直流输电设备的载流导杆，确保它们安全稳定运行，具有普遍的指导意义和广泛的实用性。
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，任何熟悉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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，包括：
分别通过红外检测方式和气相色谱检测方式获取穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度；
若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度相同，则按照预设标准对所述穿墙套管的触指进行维护；
若所述红外检测方式和所述气相色谱检测方式获取的所述穿墙套管内部的导杆的表面的最高温度不同，则对所述穿墙套管停电后，进行电阻测量；
根据测量得到的电阻，获得所述穿墙套管的触指是否损伤的结果；
根据所述穿墙套管的触指是否损伤的结果，对所述穿墙套管的触指进行维护。
2.根据权利要求1所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述进行电阻测量的步骤，包括：
分别测量所述穿墙套管的端盖的接触电阻，所述穿墙套管的铜杆的接触电阻，所述穿墙套管的导杆的接触电阻，以及，所述穿墙套管的导杆和触指的接触电阻。
3.根据权利要求1所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述获得所述穿墙套管的触指是否损伤的结果的步骤，包括：
计算额定电流与测量得到的电阻的乘积，得到实际电压降；
根据额定电流条件下电压降与所述穿墙套管的触指损伤的对应关系，获得所述实际电压降对应的所述穿墙套管的触指是否损伤的结果。
4.根据权利要求3所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述电压降与所述穿墙套管的触指损伤的对应关系包括：
若额定电流条件下所述电压降不大于25mV，则所述穿墙套管的触指可用；
若额定电流条件下所述电压降大于25mV，且不大于50mV，则所述穿墙套管的触指可能存在损伤；
若额定电流条件下所述电压降大于50mV，则所述穿墙套管的触指不能用或损毁。
5.根据权利要求4所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述根据所述穿墙套管的触指是否损伤的结果，对所述穿墙套管的触指进行维护的步骤，包括：
若所述穿墙套管的触指可能存在损伤，则评估所述穿墙套管的触指损伤情况，根据所述评估的结果确定维护的方式；
若所述穿墙套管的触指不能用或损毁，则停运并拆卸所述穿墙套管，进行整体大修检查。
6.根据权利要求1所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述获得所述穿墙套管的触指是否损伤的结果的步骤，包括：
将测量得到的电阻与相同环境温度对应的标准电阻进行比较；
根据测量得到的电阻相对于相同环境温度对应的标准电阻劣化的倍数，确定所述穿墙套管的环氧芯子的温度；
若所述环氧芯子的温度超过自身的玻璃化转变温度，则确定所述穿墙套管的触指不能用或损毁。
7.根据权利要求6所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述根据所述穿墙套管的触指是否损伤的结果，对所述穿墙套管的触指进行维护的步骤，包括：
停运并拆卸所述穿墙套管，进行整体大修检查。
8.根据权利要求1所述的穿墙套管的触指的维护方法，其特征在于，所述按照预设标准对所述穿墙套管的触指进行维护的步骤，包括：
确定所述穿墙套管的第一温升阈值、第二温升阈值和第三温升阈值，其中，所述第一温升阈值表示穿墙套管在正常工况下运行时，触指未损伤时的护套温升值，所述第二温升阈值表示SF6在故障点的初始分解温度时对应的护套温升值，所述第三温升阈值表示触指开始损伤并导致不可修复的破坏性故障时所对应的护套温升值；
获取所述穿墙套管的护套表面的温升值；
若所述穿墙套管的护套表面的温升值不大于所述第一温升阈值，则确定所述穿墙套管正常运行；
若所述穿墙套管的护套表面的温升值大于所述第一温升阈值，且小于所述第二温升阈值，则缩短红外监测周期，监测SF6气压变化；
若所述穿墙套管的护套表面的温升值不小于所述第二温升阈值，且小于所述第三温升阈值，则对套管解体，检查插接结构，更换触指；
若所述穿墙套管的护套表面的温升值不小于所述第三温升阈值，则切断电源，拆卸和维护穿墙套管，进行整体大修检查。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～8任一项所述的穿墙套管的触指的维护方法。
10.一种穿墙套管的触指的维护系统，其特征在于，包括：如权利要求9所述的计算机可读存储介质。
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