CN114487724A - 确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，包括以下步骤：S1、通过可控温度的局部放电模拟系统，仿真开关柜在不同温度下局放量的变化情况；S2、通过局部放电检测系统，检测开关柜在不同温度下局放量；S3、以温度为变量，对比不同温度下放电各个统计参量的变化规律，统计同一缺陷模型在不同温度下的幅值随温度的变化，绘制不同温度dB‑T曲线；S4、通过步骤S3中的dB‑T曲线得到幅值随温度的变化趋势图，将放电幅值均值用线性函数拟合，得出温度修正函数式。本发明结构简单、数据准确可靠，可以检测出开关柜暂态地电压局放真实值，准确分析出开关柜绝缘状态，保证机组的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及开关柜局部放电检测技术领域，更具体涉及一种确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法。
背景技术
高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备，目前金属封闭高压开关成套设备已经广泛应用于电力系统中的各个变电站，高压开关柜是城市配电网中的重要基础设施，其运行的稳定性直接影响到城市经济的发展以及人民生活质量的提高，关系到整个电网的安全稳定及城市供电的可靠性。为了评估开关柜的绝缘性能，采用的技术有定期检修、在线局放检测两种，其中在线局放检测有基于暂态地电压、超声波两种技术。
开关柜内的温度随负荷的变化而变化，电气设备绝缘性能亦随之改变，其局放量也将发生变化，而局放量的增长情况是判断电气设备绝缘性能的重要指标。但是目前局放在线检测仅测量了开关柜当前状态下的局放量，未考虑温度的影响。
因此需要研发一种开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供确定一种确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，以解决背景技术中的问题，设计可控温度的局部放电模拟系统，仿真不同温度下局放量的变化情况，拟合温度局放量曲线及温度函数式。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，包括以下步骤：
S1、通过可控温度的局部放电模拟系统，仿真开关柜在不同温度下局放量的变化情况；
S2、通过局部放电检测系统，检测开关柜在不同温度下局放量；
S3、以温度为变量，对比不同温度下放电各个统计参量的变化规律，统计同一缺陷模型在不同温度下的幅值随温度的变化，绘制不同温度dB-T曲线；
S4、通过步骤S3中的dB-T曲线得到幅值随温度的变化趋势图，将放电幅值均值用线性函数拟合，得出温度修正函数式。
进一步优化技术方案，所述局部放电模拟系统包括高压电源、工频高压控制台、外接于工频高压控制台上的隔离变压器、与隔离变压器电性连接的限流电阻以及一端与限流电阻电性连接且另一端与工频高压控制台电性连接的高低温试验箱，高低温试验箱的两端并联设置有用于测量高电压的耦合电容，高低温试验箱内设置有温度调节装置以及局部放电模型；所述高低温试验箱、隔离变压器、耦合电容的底座依次接地。
进一步优化技术方案，所述局部放电模拟系统的温度控制范围为-30～100℃，能够模拟气隙、悬浮、沿面、尖端局部放电类型，局放量在0-50dB间随意调节。
进一步优化技术方案，所述高低温试验箱内设置有加热装置和气体循环装置。
进一步优化技术方案，所述高低温试验箱内设置有套管和内部均压装置。
进一步优化技术方案，所述局部放电检测系统包括设置在高低温试验箱表面上的传感器、与传感器电性连接的局部放电检测仪以及用于对局部放电检测仪进行校准的局部放电校准单元。
进一步优化技术方案，所述局部放电检测系统采样率200MS/s，单次放电脉冲时间的分辨精度为5ns，局部放电检测系统在单周期脉冲数不超过3000次的情况下，连续实时记录3000h的放电数据。
进一步优化技术方案，所述步骤S4中，通过步骤S3中的dB-T曲线取出每个温度下dB-T曲线图中的峰值，得到幅值随温度的变化趋势图。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过设计的可控温度的局部放电模拟系统来仿真开关柜在不同温度下局放量的变化情况，拟合温度局放量曲线及温度函数式，结构简单、数据准确可靠，可以检测出开关柜暂态地电压局放真实值，准确分析出开关柜绝缘状态，保证机组的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明放电幅值随温度变化的趋势图。
其中：1、可控温度的局部放电模拟系统，11、工频高压控制台，12、隔离变压器，13、限流电阻，14、耦合电容，15、局部放电模型，16、高低温试验箱；2、局部放电检测系统，21、传感器，22、局部放电检测仪。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，结合图1所示，包括以下步骤：
S1、通过可控温度的局部放电模拟系统，仿真开关柜在不同温度下局放量的变化情况。
S2、通过局部放电检测系统，检测开关柜在不同温度下局放量。
S3、以温度为变量，对比不同温度下放电各个统计参量的变化规律，统计同一缺陷模型在不同温度下的幅值随温度的变化，绘制不同温度dB-T曲线。
S4、通过步骤S3中的dB-T曲线取出每个温度下dB-T曲线图中的峰值，得到幅值随温度的变化趋势图，将放电幅值均值用线性函数拟合，得出温度修正函数式。
局部放电模拟系统包括高压电源、工频高压控制台11、隔离变压器12、限流电阻13、高低温试验箱16、耦合电容14、温度调节装置以及局部放电模型15。
高压电源内置于工频高压控制台11内。
通过工频高压控制台调节外加隔离变压器输入电压大小，隔离变压器12外接于工频高压控制台11上，用于实现控制回路与试验回路的电气隔离，防止输入的高次谐波对试验回路的干扰，同时可以防止试验回路击穿后产生的过流打坏电源。
限流电阻13与隔离变压器12电性连接，隔离变压器12的底端接地。高低温试验箱16的两端并联设置有用于测量高电压的耦合电容14。试验回路中的高压由升压变压器T产生，使用无局放工频高压试验变压器，电源容量10kVA，输出电压最高到60kV；工频无局放变压器T连接保护电阻Z，阻值100kΩ，防止试验回路击穿后产生的大电流打坏变压器，保护电阻Z并联耦合电容C0，耦合电容容值为100pF，其底座上的分压器直接接地。
高低温试验箱16的一端与限流电阻13电性连接且另一端与工频高压控制台11电性连接。
高低温试验箱16内设置有温度调节装置以及局部放电模型15。温度调节装置用于对高低温试验箱16内部的温度进行有效调节，用来模拟开关柜运行时内部温度，温度控制范围为-30～100℃，温度调节装置可采用现有市场上常规的温度调节装置。高低温试验箱16的尺寸为800mm(宽)×1500mm(深)×2300mm(高)，高低温试验箱外壳有效接地。
高低温试验箱16内设置有加热装置和气体循环装置，使得温控箱内温度均匀。
为给温控箱内部模型加压，本发明改进设计了套管和内部均压装置，可实现10kV不发生可测局部放电。
局部放电模型可以模拟气隙、悬浮、沿面、尖端等局部放电类型，局放量在0-50dB间随意调节。
每相补偿电容器单元的投切分别用线路上的断路器控制。每个单元内补偿电容器组的投切分别用相应线路上的快切装置控制。
局部放电检测系统包括传感器21、局部放电检测仪22以及局部放电校准单元。
传感器21设置在高低温试验箱16表面上。局部放电检测仪22与传感器21电性连接，用于接收传感器21采集的局放量。局部放电校准单元用于对局部放电检测仪22进行校准。
局部放电检测仪，检测频带范围为3MHz～100MHz，采样率200MS/s，单次放电脉冲时间的分辨精度为5ns，检测系统在单周期脉冲数不超过3000次的情况下，连续实时记录3000h的放电数据，放大器放大倍数50dB,频带范围3MHz～100MHz.传感器3MHz～100MHz。
本发明以额定电压为6.3kV的开关柜为例：
调节可控温度的局部放电模拟系统1，选择缺陷模型为气隙放电模型，内部温度控制为20℃，局放量为30.0dB。然后改变系统内温度，统计模型局部放电幅值随温度的变化情况数据见表1，绘制幅值随温度的变化趋势图如图2所示。
表1放电幅值温度变化统计表
| 温度(℃) | 放电幅值/dB |
| -10 | 41.1 |
| 0 | 39.3 |
| 10 | 33.6 |
| 20 | 30.0 |
| 40 | 26.1 |
| 60 | 21.4 |
| 80 | 12.3 |
根据表1及图2可以发现，放电幅值随温度的升高逐渐降低，随温度升高，曲线图呈现形状不变，放电幅值降低趋势。从幅值的峰值变化趋势图可以看出，幅值随温度升高也逐渐降低。从相位分析，根据曲线图形状可以发现，放电相位随温度升高有向中间收缩的趋势。为进一步修正放电幅值，将放电幅值用线性函数拟合，则在-10℃至80℃温度范围内放电幅值拟合为下式：
dB＝0.00241T+0.545。
Claims (8)
1.确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过可控温度的局部放电模拟系统，仿真开关柜在不同温度下局放量的变化情况；
S2、通过局部放电检测系统，检测开关柜在不同温度下局放量；
S3、以温度为变量，对比不同温度下放电各个统计参量的变化规律，统计同一缺陷模型在不同温度下的幅值随温度的变化，绘制不同温度dB-T曲线；
S4、通过步骤S3中的dB-T曲线得到幅值随温度的变化趋势图，将放电幅值均值用线性函数拟合，得出温度修正函数式。
2.根据权利要求1所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述局部放电模拟系统包括高压电源、工频高压控制台(11)、外接于工频高压控制台(11)上的隔离变压器(12)、与隔离变压器(12)电性连接的限流电阻(13)以及一端与限流电阻(13)电性连接且另一端与工频高压控制台(11)电性连接的高低温试验箱(16)，高低温试验箱(16)的两端并联设置有用于测量高电压的耦合电容(14)，高低温试验箱(16)内设置有温度调节装置以及局部放电模型(15)；所述高低温试验箱(16)、隔离变压器(12)、耦合电容(14)的底座依次接地。
3.根据权利要求2所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述局部放电模拟系统的温度控制范围为-30～100℃，能够模拟气隙、悬浮、沿面、尖端局部放电类型，局放量在0-50dB间随意调节。
4.根据权利要求2所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述高低温试验箱(16)内设置有加热装置和气体循环装置。
5.根据权利要求2所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述高低温试验箱(16)内设置有套管和内部均压装置。
6.根据权利要求2所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述局部放电检测系统包括设置在高低温试验箱(16)表面上的传感器(21)、与传感器(21)电性连接的局部放电检测仪(22)以及用于对局部放电检测仪(22)进行校准的局部放电校准单元。
7.根据权利要求1所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述局部放电检测系统采样率200MS/s，单次放电脉冲时间的分辨精度为5ns，局部放电检测系统在单周期脉冲数不超过3000次的情况下，连续实时记录3000h的放电数据。
8.根据权利要求1所述的确定开关柜局部放电暂态地电压的温度修正函数的方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过步骤S3中的dB-T曲线取出每个温度下dB-T曲线图中的峰值，得到幅值随温度的变化趋势图。
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