CN207232165U - 一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力设备状态监测与故障诊断技术领域，具体涉及一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，具体包括油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元；成功实现了快速、准确、实时地检测出高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体成分与含量，避免了设备运维中欠缺长期稳定、精度可信监测手段的弊端，提供了用于在线评估分析设备运行状态及剩余寿命的可靠数据；开创性地实现了发现和跟踪高压并联电抗器潜伏性异常的功能，一举摆脱了人工定期检测中周期过长、投入过大的弊端，达到了电力安全生产中风险、效能和成本综合最优的目标。

Description

一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备状态监测与故障诊断技术领域，具体涉及一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置。

背景技术

高压并联电抗器用于吸收长距离输电线路无功功率，使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡和防止无序潮流，同时也减轻了线路上的功率损失；此外，还可以改善和稳定长距离输电线路上的电压分布，使之轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。高压并联电抗器是电力系统中的关键元件，其故障将导致电网安全事件，危及经济发展和社会稳定。高压并联电抗器异常原因主要在于，设备制造、安装过程中的质量和工艺问题；加之运行中高压并联电抗器气隙中电磁力大、振动和噪声高，导致在长期运行后的部件松动、放电和过热等缺陷。

高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体分解物是反映设备绝缘性能的重要特征参数之一，绝缘油中溶解气体的变化趋势是设备绝缘劣化的征兆和表现形式。因此实时检测绝缘油中溶解气体，能够有助于及早发现其内部早期的绝缘缺陷，并通过及时的故障诊断与状态评价，以采取具体处理措施，避免其恶性发展。目前，高压并联电抗器的实时检测方法主要是绝缘油中溶解气体监测，其特点是高压并联电抗器油中的氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等分解物从产生到扩散需要一定的过程，且只有浓度积累到一定水平后方可被检测到，故响应速度较慢，检测灵敏度较低，适合于检测缓慢发展的潜伏性缺陷。现有高压并联电抗器绝缘油中溶解气体检测装置的本体故障较多，主要原因在于主板异常、电路异常、油路渗漏、空气压缩机异常、电磁阀异常、加热装置异常和电源异常等。

鉴于此，有必要研制一种可靠耐用的高压并联电抗器运行状态实时监测装置，实现记录与评价绝缘油中溶解气体浓度和产气速率特征指标的技术手段，从而准确和及早发现设备的潜伏性缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，具体技术方案如下：

一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置包括油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元；

所述油样采集单元用于采集高压并联电抗器本体中的绝缘油并将采集到的高压并联电抗器本体中的绝缘油输入至油气分离单元；油气分离单元用于分离油样采集单元采集的高压并联电抗器本体中的绝缘油与绝缘油中溶解的混合气体并将分离出来的混合气体输入至气体分离单元；气体分离单元用于分离从油气分离单元中分离出来的混合气体的各个气体组分并将分离出来的各个气体组分输入至气体检测单元；气体检测单元用于检测从气体分离单元输入的各个气体组分的浓度并将各个气体组分的浓度转化为电信号输入至数据处理单元；数据处理单元用于处理气体检测单元检测出来的各个气体组分浓度的数据并将各个气体组分浓度的数据输入至通信与监视单元；通信与监视单元用于将数据处理单元输入的各个气体组分浓度的数据上传至设备状态监测评价中心；所述油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元依次连接。

进一步，所述油样采集单元包括进油管、回油管、2个油阀、空气增压泵；所述进油管的一端与高压并联电抗器的下部取样阀连接，进油管上设置油阀，进油管的另一端与空气增压泵连接；回油管的一端与高压并联电抗器的上部取样阀连接，回油管上设置油阀，回油管的另一端与空气增压泵连接。

进一步，所述油气分离单元包括脱气室、载气发生器。

进一步，所述气体分离单元包括复合气相色谱柱，所述复合气相色谱柱设置2根。

进一步，气体检测单元包括固态微桥式检测器。

进一步，所述数据处理单元包括A/D转换芯片、DSP处理器。

进一步，所述通信与监视单元包括工业以太网交换机、工控机。

进一步，所述油阀为法兰型油阀。

进一步，所述载气发生器为氢气发生器、氮气发生器中的一种

本实用新型提供了一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，成功实现了快速、准确、实时地检测出高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体成分与含量，避免了设备运维中欠缺长期稳定、精度可信监测手段的弊端，提供了用于在线评估分析设备运行状态及剩余寿命的可靠数据；开创性地实现了发现和跟踪高压并联电抗器潜伏性异常的功能，一举摆脱了人工定期检测中周期过长、投入过大的弊端，达到了电力安全生产中风险、效能和成本综合最优的目标。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置包括油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元；

油样采集单元用于采集高压并联电抗器本体中的绝缘油并将采集到的高压并联电抗器本体中的绝缘油输入至油气分离单元；油气分离单元用于分离油样采集单元采集的高压并联电抗器本体中的绝缘油与绝缘油中溶解的混合气体并将分离出来的混合气体输入至气体分离单元；气体分离单元用于分离从油气分离单元中分离出来的混合气体的各个气体组分并将分离出来的各个气体组分输入至气体检测单元；气体检测单元用于检测从气体分离单元输入的各个气体组分的浓度并将各个气体组分的浓度转化为电信号输入至数据处理单元；数据处理单元用于处理气体检测单元检测出来的各个气体组分浓度的数据并将各个气体组分浓度的数据输入至通信与监视单元；通信与监视单元用于将数据处理单元输入的各个气体组分浓度的数据上传至监测预警中心；油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元依次连接。

油样采集单元包括进油管、回油管、2个油阀、空气增压泵；进油管的一端与高压并联电抗器的下部取样阀连接，进油管上设置油阀，进油管的另一端与空气增压泵连接；回油管的一端与高压并联电抗器的上部取样阀连接，回油管上设置油阀，回油管的另一端与空气增压泵连接；油阀为法兰型油阀，进油管、回油管采用直径为8毫米、密度为8.96克每立方厘米的紫铜管。

油气分离单元包括脱气室、载气发生器，脱气室与空气增压泵连接，载气发生器向脱气室中的高压并联电抗器绝缘油中通气，通过和高压并联电抗器绝缘油中溶解的气体进行多次交换与平衡将高压并联电抗器绝缘油中溶解的气体置换出来，并将置换出来的高压并联电抗器绝缘油中溶解的气体输入至气体分离单元。载气发生器为氢气发生器、氮气发生器中的一种。

气体分离单元包括复合气相色谱柱，复合气相色谱柱设置2根；复合气相色谱柱采用GC-14C系列复合气相色谱柱。

气体检测单元包括固态微桥式检测器，固态微桥式检测器采用双臂结构的固态微桥式检测器，其测量精度为当高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体含量大于10微升每升时的重复性小于10%，当高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体含量小于等于10微升每升时的测量重复性小于20%。

数据处理单元包括A/D转换芯片、DSP处理器，A/D转换芯片采用24位以上ICL系列的A/D转换芯片。

通信与监视单元包括工业以太网交换机、工控机，工业以太网交换机采用EKI-系列网管型工业以太网交换机，工控机采用EPC系列的嵌入式工控机。

油样采集单元的进油管、回油管分别接至高压并联电抗器的下部取样阀、上部取样阀，并将所采集到的高压并联电抗器绝缘油传输入至油气分离单元中脱气。油气分离单元采用载气脱气法，通过向脱气室中的高压并联电抗器通气置换高压并联电抗器绝缘油中溶解的混合气体，并通过0.4兆帕以上的载气将混合气体输入至气体分离单元分离。气体分离单元通过2根复合气相色谱柱分离氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯，并将各组分气体送至气体检测单元检测。气体检测单元通过双臂结构的固态微桥式检测器依次检测被分离出的各组分气体，并将各组分气体的浓度信号输入至数据处理单元转换、存储。数据处理单元转换、存储成与各组分气体浓度成正比的数字信号，并将数字信号输入至通信与监视单元。通信与监视单元通过工控机现场展示监测数据、谱图、曲线等高压并联电抗器的状态信息，并通过电力综合数据网将上述信息传输至设备状态监测评价中心供设备运维人员调用。通过分析高压并联电抗器的绝缘油中溶解气体可以发现在设备运行正常状态下，由于在热和电的作用下，高压并联电抗器绝缘油和固体绝缘材料因老化分解出少量的可燃性气体，但产气速率比较缓慢；当出现潜伏性异常后，凭借绝缘油中特征气体浓度可跟踪判断设备内部异常的严重程度和发展速度，此时的气体含量和产气速率对于判断故障有无、严重程度及发展趋势更为直观。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：包括油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元；

所述油样采集单元用于采集高压并联电抗器本体中的绝缘油并将采集到的高压并联电抗器本体中的绝缘油输入至油气分离单元；油气分离单元用于分离油样采集单元采集的高压并联电抗器本体中的绝缘油与绝缘油中溶解的混合气体并将分离出来的混合气体输入至气体分离单元；气体分离单元用于分离从油气分离单元中分离出来的混合气体的各个气体组分并将分离出来的各个气体组分输入至气体检测单元；气体检测单元用于检测从气体分离单元输入的各个气体组分的浓度并将各个气体组分的浓度转化为电信号输入至数据处理单元；数据处理单元用于处理气体检测单元检测出来的各个气体组分浓度的数据并将各个气体组分浓度的数据输入至通信与监视单元；通信与监视单元用于将数据处理单元输入的各个气体组分浓度的数据上传至设备状态监测评价中心；所述油样采集单元、油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元、数据处理单元、通信与监视单元依次连接；所述油气分离单元包括脱气室、载气发生器。

2.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述油样采集单元包括进油管、回油管、2个油阀、空气增压泵；所述进油管的一端与高压并联电抗器的下部取样阀连接，进油管上设置油阀，进油管的另一端与空气增压泵连接；回油管的一端与高压并联电抗器的上部取样阀连接，回油管上设置油阀，回油管的另一端与空气增压泵连接。

3.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述气体分离单元包括复合气相色谱柱，所述复合气相色谱柱设置2根。

4.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：气体检测单元包括固态微桥式检测器。

5.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述数据处理单元包括A/D转换芯片、DSP处理器。

6.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述通信与监视单元包括工业以太网交换机、工控机。

7.根据权利要求2所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述油阀为法兰型油阀。

8.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器运行状态的实时检测装置，其特征在于：所述载气发生器为氢气发生器、氮气发生器中的一种。