CN112798999A - 油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电气设备试验技术领域，具体涉及油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路及校准方法；采用的方案为：包括变压器、高压套管、GIS气室、控制单元、校准脉冲发生器和接地连片，所述GIS气室通过高压套管与变压器连接，所述高压套管上安装有高压套管末屏，所述高压套管末屏与测量阻抗的一端串接，所述测量阻抗的另一端通过同轴线缆与局部放电分析仪连接；本发明解决了局部放电试验方波校准导致的GIS密封组件气室破坏及导杆回装过程产生的GIS气室密封不严，受潮等问题，提高了试验效率；通过控制单元排除GIS导体对方波校准及后续试验带来的影响，保证试验精度。
Description
技术领域
本发明属于电气设备试验技术领域，具体涉及油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路及校准方法。
背景技术
对于改扩建空间有限以及特殊环境要求的变电站、发电厂，变压器通过油气套管与气体绝缘组合电器（GIS）直接相连，该类变压器具有占地面积小、运行维护工作量小、可靠性高等突出优点，广泛运用在电力系统。
在电场作用下，绝缘系统只有部分区域发生放电，且尚未击穿，这种现场称为局部放电。据统计，50%的大型变压器损坏事故是局部放电所致，通过变压器局部放电试验，能及时发现设备绝缘内部是否存在局部放电缺陷、从而有效预防故障发生。局部放电测量方法包括无线电干扰测量法、超声波法和脉冲电流法等多种方法，但目前比较成熟并且可以定量测量的只有脉冲电流法。
脉冲电流法利用高压套管作为耦合电容，将脉冲信号传输至局部放电仪，但局部放电仪上只能显示由检测阻抗取得放电脉冲的幅值或衰减分贝数，为了在局部放电仪上得到视在放电量，在试验回路连接完成后，尚需通过高压套管对试验回路进行方波校准，方波校准回路如图1所示，套管末屏电容等效为C1，C2，检测阻抗Zm一端与套管末屏相连，另一端与局部放电仪相连，校准脉冲发生器通过高压套管，在变压器、套管末屏电容和测量阻抗回路中产生脉冲电流，脉冲电流经测量阻抗Zm产生脉冲电压，脉冲电压信号经局部放电分析仪采集和放大，并通过视在放电量形式进行显示。
油气套管结构的变压器高压套管与气体绝缘组合电器（GIS）直接相连，方波校准需要打开GIS气室及其内部导电连杆，通过导电连杆套管侧触头进行试验，试验完毕后再恢复气室。整个过程不仅影响工作效率，还会在导杆回装过程中造成GIS气室密封不严或微水超标等情况，除此之外，涉及变压器高压侧的其它交接试验以及预防性试验难以开展，对油气套管结构的变压器运行维护带来不便。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路及校准方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
为了最大限度减少拆卸气室次数，本发明利用气体绝缘组合电器内部与油气套管直接相连的隔离刀闸、接地刀闸进行试验回路方波校准，该方法不用打开GIS气室内部的导电连杆，大大减小试验工作量的同时，解决导电连杆回装过程导致的GIS气室密封不严，FS6气体受潮问题，保证了设备稳定运行；由于试验回路中隔离刀闸和接地刀闸等部分设备杂散电容影响，容易导致校准误差，从而影响判断变压器放电情况，为了保证校准精度，本发明在基建阶段根据校准脉冲发生器直接在套管处注入的已知电荷量和局部放电测量仪放电脉冲的幅值，得到电荷量刻度因素，刻度因素确定后，与油气套管直接相连的隔离刀闸、接地刀闸处通过校准脉冲发生器再次注入已知电荷量，局部放电分析仪显示的放电量和注入电荷量的差值为隔离刀闸、接地刀闸对试验影响；在试验阶段，通过接地连片完成试验回路方波校准，且排除GIS隔离刀闸、接地刀闸等部分设备干扰。
油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路，包括：变压器、高压套管、GIS气室、控制单元、校准脉冲发生器和接地连片，所述GIS气室通过高压套管与变压器连接，所述高压套管上安装有高压套管末屏，所述高压套管末屏与测量阻抗的一端串接，所述测量阻抗的另一端通过同轴线缆与局部放电分析仪连接；所述GIS气室包括：导电连杆、隔离刀闸、接地刀闸和断路器，所述隔离刀闸的一端通过第一接线柱与导电连杆的一端连接，所述隔离刀闸的另一端与断路器相串接，所述导电连杆的另一端通过第二接线柱与高压套管相连，所述接地刀闸的一端与所述隔离刀闸和所述断路器的连接点相连，所述接地刀闸的另一端通过第三接线柱与接地连片的一端相连，所述接地连片的另一端通过第四接线柱与接地端子连接；所述控制单元的一端与校准脉冲发生器串接，所述控制单元的另一端通过导线与第三接线柱相连；所述接地连片通过第四接线柱与接地端子连接。
上述油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路的校准方法，包括以下步骤：
第一步：变压器基建阶段时，导电连杆所在的GIS气室没有封闭，导电连杆的一端通过第二接线柱与高压套管连接，导电连杆的另一端通过第一接线柱和隔离刀闸连接，导电连杆处于断开状态，测量阻抗一端与高压套管末屏串联，另一端通过同轴线缆与局部放电分析仪相连；当变压器发生局部放电时，变压器会产生一个瞬时电压变化△u，△u产生的脉冲电流在测量阻抗上产生脉冲电压，脉冲电压经同轴线缆传至局部放电分析仪，局部放电分析仪对信号进行采集，进行放大和显示，试验回路搭建完毕，开始试验回路方波校准，校准脉冲发生器通过第二接线柱注入标准电荷量，设定标准电荷量为P（P单位为pC），测量阻抗两端脉冲电压信号传至局部放电分析仪，局部放电分析仪根据注入的已知电荷量P和局部放电分析仪放电脉冲的幅值，得到电荷量刻度因数；
第二步：将导电连杆闭合，导电连杆所在的GIS气室封闭，隔离刀闸和接地刀闸闭合，打开接地连片，接地连片的两侧分别设置有第三接线柱和第四接线柱，校准脉冲发生器与第三接线柱相连，再次注入标准电荷量P（P单位为pC），局部放电分析仪根据第一步电荷量刻度因数，得到视在放电量P1；将标准电荷量P与视在放电量P1做差，△P=P1-P，△P为GIS隔离刀闸、接地刀闸的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响；
第三步：变压器投运以后正常工作时，导电连杆处于GIS气室中，且为闭合状态，隔离刀闸闭合，接地刀闸断开，断路器闭合，变压器需要局放试验时，断路器断开，变压器停电；
第四步：接地刀闸闭合，打开接地连片，接地连片通过第四接线柱与接地端子相连，进行放电；
第五步：试验回路搭建完成后，对试验回路进行方波校准，校准脉冲发生器通过控制单元与第三接线柱相连，控制单元无局放，对试验回路无影响，打开校准脉冲发生器，注入标准电荷量P2；
第六步：控制单元为了避免GIS隔离刀闸、接地刀闸的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响，将P2与△P作差，得到修正后的视在放电量P3，P3=P2-△P，此时局部放电分析仪根据修正后视在放电量P3，得到相应刻度因素；
第七步：拆掉校正脉冲发生器，保持试验回路其他条件不变，开始局放试验，若变压器发生局部放电，局部放电测量仪的放电脉冲信号，乘以第六步相应刻度因素，即为变压器的视在电荷量，根据电荷量大小及相位，判断变压器放电情况。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明专利不用拆除GIS气室内导电连杆，利用组合电气中的隔离刀闸与接地刀闸，完成变压器局部放电试验回路方波校准，解决了局部放电试验方波校准导致的GIS密封组件气室破坏及导杆回装过程产生的GIS气室密封不严，受潮等问题，提高了试验效率；除此之外，通过控制单元排除GIS导体对方波校准及后续试验带来的影响，保证试验精度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为频率响应分析法的原理图；
图2为本发明校准方法第一步中的方波校准电路；
图3为本发明校准方法第二步中的方波校准电路；
图4本发明油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路；
图中：1为变压器，2为高压套管，3为GIS气室，31为导电连杆，32为隔离刀闸，33为接地刀闸，34为断路器，4为控制单元，5为校准脉冲发声器，6为接地连片，7为高压套管末屏，8为测量阻抗，9为同轴线缆，10为局部放电分析仪，11为第一接线柱，12为第二接线柱，13为第三接线柱，14为第四接线柱。
具体实施方式
如图所示，油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路，包括：变压器1、高压套管2、GIS气室3、控制单元4、校准脉冲发生器5和接地连片6，所述GIS气室3通过高压套管2与变压器1连接，所述高压套管2上安装有高压套管末屏7，所述高压套管末屏7与测量阻抗8的一端串接，所述测量阻抗8的另一端通过同轴线缆9与局部放电分析仪10连接；所述GIS气室3包括：导电连杆31、隔离刀闸32、接地刀闸33和断路器34，所述隔离刀闸32的一端通过第一接线柱11与导电连杆31的一端连接，所述隔离刀闸32的另一端与断路器34相串接，所述导电连杆31的另一端通过第二接线柱12与高压套管2相连，所述接地刀闸33的一端与所述隔离刀闸32和所述断路器34的连接点相连，所述接地刀闸33的另一端通过第三接线柱13与接地连片6的一端相连，所述接地连片6的另一端通过第四接线柱14与接地端子连接；所述控制单元4的一端与校准脉冲发生器5串接，所述控制单元4的另一端通过导线与第三接线柱13相连；所述接地连片6通过第四接线柱14与接地端子连接。
上述油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路的校准方法，包括以下步骤：
第一步：如图2所示，变压器1基建阶段时，导电连杆31所在的GIS气室3没有封闭，导电连杆31的一端通过第二接线柱12与高压套管2连接，导电连杆的31另一端通过第一接线柱11和隔离刀闸32连接，导电连杆31处于断开状态，测量阻抗8一端与高压套管末屏7串联，另一端通过同轴线缆9与局部放电分析仪10相连；当变压器1发生局部放电时，变压器1会产生一个瞬时电压变化△u，△u产生的脉冲电流在测量阻抗8上产生脉冲电压，脉冲电压经同轴线缆9传至局部放电分析仪10，局部放电分析仪10对信号进行采集，进行放大和显示，试验回路搭建完毕，开始试验回路方波校准，校准脉冲发生器5通过第二接线柱12注入标准电荷量，设定标准电荷量为P，测量阻抗8两端脉冲电压信号传至局部放电分析仪10，局部放电分析仪10根据注入的已知电荷量P和局部放电分析仪10放电脉冲的幅值，得到电荷量刻度因数；
第二步：如图3所示，将导电连杆31闭合，导电连杆31所在的GIS气室封闭，隔离刀闸32和接地刀闸33闭合，打开接地连片6，接地连片6的两侧分别设置有第三接线柱13和第四接线柱14，校准脉冲发生器5与第三接线柱13相连，再次注入标准电荷量P，局部放电分析仪10根据第一步中的电荷量刻度因数，得到视在放电量P1；将标准电荷量P与视在放电量P1做差，△P=P1-P，△P为隔离刀闸32、接地刀闸33的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响；
第三步：如图4所示，变压器1投运正常工作时，导电连杆31处于GIS气室3中，且为闭合状态，隔离刀闸32闭合，接地刀闸33断开，断路器34闭合，变压器需要局放试验时，断路器34断开，变压器1停电；
第四步：接地刀闸33闭合，打开接地连片6，接地连片6通过第四接线柱14与接地端子相连，进行放电；
第五步：试验回路搭建完成后，对试验回路进行方波校准，校准脉冲发生器5通过控制单元4与第三接线柱13相连，控制单元4无局放，对试验回路无影响，打开校准脉冲发生器5，注入标准电荷量P2；
第六步：控制单元4为了避免隔离刀闸32、接地刀闸33的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响，将P2与△P作差，得到修正后的视在放电量P3，P3=P2-△P，此时局部放电分析仪10根据修正后视在放电量P3，得到相应刻度因素；
第七步：拆掉校正脉冲发生器5，保持试验回路其他条件不变，开始局放试验，若变压器1发生局部放电，局部放电测量仪10的放电脉冲信号，乘以第六步中相应刻度因素，即为变压器1的视在电荷量，根据电荷量大小及相位，判断变压器放电情况。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路，其特征在于，包括：变压器（1）、高压套管（2）、GIS气室（3）、控制单元（4）、校准脉冲发生器（5）和接地连片（6），所述GIS气室（3）通过高压套管（2）与变压器（1）连接，所述高压套管（2）上安装有高压套管末屏（7），所述高压套管末屏（7）与测量阻抗（8）的一端串接，所述测量阻抗（8）的另一端与局部放电分析仪（10）连接；所述GIS气室（3）包括：导电连杆（31）、隔离刀闸（32）、接地刀闸（33）和断路器（34），所述隔离刀闸（32）的一端通过第一接线柱（11）与导电连杆（31）的一端连接，所述隔离刀闸（32）的另一端与断路器（34）相串接，所述导电连杆（31）的另一端通过第二接线柱（12）与高压套管（2）相连，所述接地刀闸（33）的一端与所述隔离刀闸（32）和所述断路器（34）的连接点相连，所述接地刀闸（33）的另一端通过第三接线柱（13）与接地连片（6）的一端相连，所述接地连片（6）的另一端接地；所述控制单元（4）的一端与校准脉冲发生器（5）串接，所述控制单元（4）的另一端通过导线与第三接线柱（13）相连。
2.根据权利要求1所述的油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路的校准方法，其特征在于，所述测量阻抗（8）与局部放电分析仪（10）通过同轴线缆（9）串接。
3.根据权利要求1所述的油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路的校准方法，其特征在于，所述接地连片（6）通过第四接线柱（14）与接地端子连接。
4.一种权利要求1所述的油气套管结构的变压器局部放电试验方波校准电路的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：变压器（1）基建阶段时，导电连杆（31）所在的GIS气室（3）没有封闭，导电连杆（31）的一端通过第二接线柱（12）与高压套管（2）连接，导电连杆（31）的另一端通过第一接线柱（11）和隔离刀闸（32）连接，导电连杆（31）处于断开状态，测量阻抗（8）一端与高压套管末屏（7）串联，另一端通过同轴线缆（9）与局部放电分析仪（10）相连；当变压器（1）发生局部放电时，变压器（1）会产生一个瞬时电压变化△u，△u产生的脉冲电流在测量阻抗（8）上产生脉冲电压，脉冲电压经同轴线缆（9）传至局部放电分析仪（10），局部放电分析仪（10）对信号进行采集，进行放大和显示，试验回路搭建完毕，开始试验回路方波校准，校准脉冲发生器（5）通过第二接线柱（12）注入标准电荷量，设定标准电荷量为P，测量阻抗（8）两端脉冲电压信号传至局部放电分析仪（10），局部放电分析仪（10）根据注入的已知电荷量P和局部放电分析仪（10）放电脉冲的幅值，得到电荷量刻度因数；
第二步：将导电连杆（31）闭合，导电连杆（31）所在的GIS气室封闭，隔离刀闸（32）和接地刀闸（33）闭合，打开接地连片（6），接地连片（6）的两侧分别设置有第三接线柱（13）和第四接线柱（14），校准脉冲发生器（5）与第三接线柱（13）相连，再次注入标准电荷量P，局部放电分析仪（10）根据第一步电荷量刻度因数，得到视在放电量P1；将标准电荷量P与视在放电量P1做差，△P=P1-P，△P为隔离刀闸（32）、接地刀闸（33）的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响；
第三步：变压器（1）投运以后正常工作时，导电连杆（31）处于GIS气室（3）中，且为闭合状态，隔离刀闸（32）闭合，接地刀闸（33）断开，断路器（34）闭合，变压器需要局放试验时，断路器（34）断开，变压器（1）停电；
第四步：接地刀闸（33）闭合，打开接地连片（6），接地连片（6）通过第四接线柱（14）与接地端子相连；
第五步：试验回路搭建完成后，对试验回路进行方波校准，校准脉冲发生器（5）通过控制单元（4）与第三接线柱（13）相连，控制单元（4）无局放，对试验回路无影响，打开校准脉冲发生器（5），注入标准电荷量P2；
第六步：控制单元（4）为了避免隔离刀闸（32）、接地刀闸（33）的杂散电容对方波校准回路中视在放电量影响，将P2与△P作差，得到修正后的视在放电量P3，P3=P2-△P，此时局部放电分析仪（10）根据修正后视在放电量P3，得到相应刻度因素；
第七步：拆掉校正脉冲发生器（5），保持试验回路其他条件不变，开始局放试验，若变压器（1）发生局部放电，局部放电测量仪（10）的放电脉冲信号，乘以第六步中相应刻度因素，即为变压器（1）的视在电荷量，根据电荷量大小及相位，判断变压器放电情况。
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