CN113030665A - 一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法 - Google Patents

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韦晓星
张良
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谢志成
楚金伟
杨旭
周海滨
刘金
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Abstract

一种换流变密封件多因素老化试验方法，其包括：步骤1、明确柔性直流穿墙套管试品的状态；步骤2、拆除套管试品的末屏接地线；步骤3、将频域介电谱测试仪高压线连接至套管试品的导电杆，信号线连接至套管试品的末屏，进行套管试品的频域介电谱测试，记录套管温度；步骤4、将套管频域介电谱曲线进行温度校正，曲线校正至20℃；步骤5、选取最低介损的频率点、50Hz频率介损值和100mHz频率介损值作为性能评价指标，评估柔性直流穿墙套管绝缘性能。本发明能对柔性直流穿墙套管绝缘性能进行有效的量化评估。

Description

一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法
技术领域
本发明涉及设备状态评估领域，具体涉及一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法。
背景技术
柔性直流穿墙套管是柔性直流输电工程中的关键设备之一，其运行状况直接关系到系统的安全稳定运行。
绝缘老化、受潮、污染和劣化等缺陷均可能导致柔性直流穿墙套管绝缘性能的下降，一种可以评估套管绝缘介质特性变化的非侵入式和非破坏性的测试技术对套管的状态评估至关重要。现有测试技术，如绝缘电阻测试、工频介损测试只能反映套管在直流和50Hz工频情况下的介电特性，无法有效诊断绝缘老化、受潮等缺陷，而先进的诊断技术，如频域介电谱技术，是一种更有效的柔性直流穿墙套管绝缘性能诊断工具。频域介电谱法不仅能够定性地反映套管内部受潮状况和老化状况，而且还可以对其受潮程度进行定量分析。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，为评估柔性直流穿墙套管绝缘性能，需要分析套管频域介电谱的特征，选取频域介电谱曲线中最小介损值对应的频率点、50Hz频率点对于的介损值和100mHz频率点对应的介损值作为性能评价指标，诊断柔性直流穿墙套管绝缘状态。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，其包括：
明确柔性直流穿墙套管试品的状态；
拆除所述柔性直流穿墙套管试品的末屏接地线；
将频域介电谱测试仪高压线连接至所述柔性直流穿墙套管试品的导电杆，信号线连接至所述柔性直流穿墙套管试品的末屏，进行所述柔性直流穿墙套管试品的频域介电谱测试，记录所述柔性直流穿墙套管试品的温度；
将所述柔性直流穿墙套管试品的频域介电谱曲线进行温度校正，具体地，频域介电谱曲线校正至20℃；
选取频域介电谱曲线中最小介损值对应的频率点、50Hz频率点对于的介损值和100mHz频率点对应的介损值作为性能评价指标，评估柔性直流穿墙套管的绝缘性能。
如上所述的柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，进一步地，
套管试品的频域介电谱曲线温度校正中，以20℃为参考温度，温度升高曲线整体向高频方向平移，温度降低曲线整体向低频方向平移，平移的距离L可采用阿伦尼乌斯公式计算得到：
Figure BDA0002981017620000021
其中，L为平移的距离，f1为测试温度T1下的频率点，f0为20℃温度下频率点；Ea为绝缘材料的激发能量，kB为玻尔兹曼常数，T1为套管试品温度，T0为参考温度20℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明可获取套管在10-5Hz至103Hz宽频域范围内的频域介电谱特性曲线，分析套管宽频域范围的介电特性，研究柔性直流穿墙套管的介电谱曲线特点。本发明形成柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，综合分析温度、电压对套管频域介电谱特性的影响，提高试验电压抑制试验过程电磁干扰的影响，提出频域介电谱曲线温度校正方法，提高柔性直流穿墙套管套管绝缘性能评估的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的套管绝缘性能评估方法的流程图；
图2为本发明实施例的套管试验接线图；
图3为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之一的曲线图；
图4为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之二的曲线图；
图5为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之三的曲线图；
图6为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之四的曲线图。
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例：
需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图6，图1为本发明实施例的套管绝缘性能评估方法的流程图；图2为本发明实施例的套管试验接线图；图3为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之一的曲线图；图4为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之二的曲线图；图5为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之三的曲线图；图6为本发明实施例的套管的频域介电谱测试结果之四的曲线图。
为评估柔性直流穿墙套管绝缘性能，需要分析套管频域介电谱的特征，选取频域介电谱曲线中最小介损值对应的频率点、50Hz频率点对于的介损值和100mHz频率点对应的介损值作为性能评价指标，诊断柔性直流穿墙套管绝缘状态。
一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，其包括：
步骤1、明确柔性直流穿墙套管试品的状态。
以广州某±800kV换流站内800kV柔性直流穿墙套管为例，SF6气体运行压力为0.37MPa，为正常压力范围；同时直流回路电阻120uΩ，在控制值范围内；主绝缘电阻38.2GΩ，满足相关标准要求。
步骤2、拆除套管试品的末屏接地顶盖，保持末屏处于悬空状态。
步骤3、将频域介电谱测试仪高压线连接至套管试品的导电杆，信号线连接至套管试品的末屏，进行套管试品的频域介电谱测试，记录套管温度。
试验接线如图2所示，设置频域介电谱测试频率范围为10mHz～1000Hz，设置测试电压为140V(有效值)，套管的频域介电谱测试结果曲线如图3所示，套管温度为50℃。如图3所示，当测试电压频率低于100mHz后，由于周围带电设备电磁干扰的影响，低频交流干扰电流和直流干扰电流进入信号测试回路，降低信号的信噪比，导致低频段出现介损值的“虚增”或“虚减”现象，电磁干扰严重时甚至出现“负介损”的情况。为抑制电磁干扰的影响，将测试电压增加至1400V(有效值)，测试结果曲线如图4所示，低频段的信号失真现象消失，有效提高测试结果的精确性。
步骤4、将套管频域介电谱曲线进行温度校正，曲线校正至20℃。
图4所示为套管在50℃温度下的测试曲线，为更好地评估套管的绝缘性能，将测试曲线校正至20℃。
利用公式：
Figure BDA0002981017620000041
其中，L为平移的距离，f1为测试温度T1下的频率点，f0为20℃温度下频率点；Ea为绝缘材料的激发能量，柔性直流套管主绝缘为胶浸纸材料，Ea可取为0.45eV；kB为玻尔兹曼常数，其值为8.61710-5eV/K；温度的单位为开尔文温度，T1为套管试品温度，T0为参考温度20℃(即293.15K)。
当套管温度为50℃(即223.15K)，将50℃温度下的频域介电谱曲线每个频率点f折算到50℃温度下的频率点f0，介损值保持不变。f0计算公式为：
Figure BDA0002981017620000042
表1频率折算结果
Figure BDA0002981017620000043
Figure BDA0002981017620000051
温度校正结果如图5所示。
步骤5、选取最低介损的频率点、50Hz频率介损值和100mHz频率介损值作为性能评价指标，评估柔性直流穿墙套管绝缘性能。
柔性直流穿墙套管绝缘性能处于良好状态时，最低介损的频率点不高于10Hz，50Hz频率介损值一般不大于0.8％，100mHz频率介损值不大于1％。
如图5所示，20℃温度下曲线中，最低介损值对应的频率点为0.38Hz，低于10Hz；50Hz频率介损值为0.408％，不大于0.8％；100mHz频率介损值为0.234％，不大于1％。综合以上性能指标，说明柔性直流穿墙套管绝缘性能处于良好状态。
此外，以云南某±800kV换流站内800kV柔性直流穿墙套管为例，SF6气体运行压力为0.37MPa，为正常压力范围；同时直流回路电阻139uΩ，在控制值范围内；主绝缘电阻11.5GΩ，满足相关标准大于10GΩ要求。
对该套管进行频域介电谱测试，套管温度为25℃，测试结果曲线和温度校正结果如图6所示。
如图6所示，20℃温度下曲线中，最低介损值对应的频率点为331Hz，远高于10Hz；50Hz频率介损值为0.458％，不大于0.8％；100mHz频率介损值为4.468％，远大于1％。综合以上性能指标，说明柔性直流穿墙套管绝缘性能不良，应引起注意。对该柔性直流穿墙套管进行解体检查发现，胶浸纸电容芯子表面有明显的局部放电痕迹，引起频域介电谱曲线的异常。
综上所述，本发明用于对柔性直流穿墙套管进行绝缘性能评估，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提出提高测试电压，抑制频域介电谱测试的电磁干扰影响，避免出现信号失真或测试结果错误的情况，大大提高频域频域介电谱测试结果和套管绝缘性能评估的的精确度；
2、本发明提出柔性直流穿墙套管频域介电谱曲线的温度校正方法和公式，在套管绝缘性能评估过程实现了统一基准、统一评判指标，避免了因套管频域介电谱曲线固有的温度特性造成套管绝缘性能评估误差；
3、形成了柔性直流穿墙套管绝缘性能评估的具体流程，可实现柔性直流穿墙套管绝缘性能的量化评估。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，其特征在于，包括：
明确柔性直流穿墙套管试品的状态；
拆除所述柔性直流穿墙套管试品的末屏接地线；
将频域介电谱测试仪高压线连接至所述柔性直流穿墙套管试品的导电杆，信号线连接至所述柔性直流穿墙套管试品的末屏，进行所述柔性直流穿墙套管试品的频域介电谱测试，记录所述柔性直流穿墙套管试品的温度；
将所述柔性直流穿墙套管试品的频域介电谱曲线进行温度校正，具体地，频域介电谱曲线校正至20℃；
选取频域介电谱曲线中最小介损值对应的频率点、50Hz频率点对于的介损值和100mHz频率点对应的介损值作为性能评价指标，评估柔性直流穿墙套管的绝缘性能。
2.根据权利要求1所述的柔性直流穿墙套管绝缘性能评估方法，其特征在于，
套管试品的频域介电谱曲线温度校正中，以20℃为参考温度，温度升高曲线整体向高频方向平移，温度降低曲线整体向低频方向平移，平移的距离L可采用阿伦尼乌斯公式计算得到：
Figure FDA0002981017610000011
其中，L为平移的距离，f1为测试温度T1下的频率点，f0为20℃温度下频率点；Ea为绝缘材料的激发能量，kB为玻尔兹曼常数，T1为套管试品温度，T0为参考温度20℃。
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