CN207557408U - 基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及设备状态检修技术领域，具体涉及一种基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，包括高压容性设备、分压器、适配器、电压互感器和容性设备参数处理装置；所述高压容性设备包括导电杆以及绝缘芯体，导电杆与高压母线电连，电压互感器与高压母线相连，用于采集电压信号，高压容性设备包括绝缘芯体，绝缘芯体内设有由一组电容屏构成的主电容C1，分压器连接在主电容C1和接地线之间，适配器用于采集泄露电流信号并传输给容性设备参数处理装置，电压互感器将采集的电压信号传输给容性设备参数处理装置；本实用新型能够消除由于穿芯式电流互感器导致的测试误差，其检测准确度更高，有效屏蔽外界磁场干扰，测试性能更可靠稳定。

Description

基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及设备状态检修技术领域，具体涉及一种基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统。

背景技术

电力系统中，高压容性设备是指某些绝缘结构可视为一组串联电容的设备，其变电站中占有较大比重，包括套管、电力互感器、电压互感器、耦合电容器、电力电容器等。容性设备在运行过程中，其绝缘介质要承受热、电、化学、机械等多种因素的作用，设备绝缘性能不可避免地发生劣化，严重时可能导致绝缘功能的丧失，从而引发设备故障，甚至引发电网事故。

为了保证电力设备能安全可靠的运行，需要对容性设备绝缘状况进行判断，容性设备绝缘状态的体现为电容量及介质损耗的变化。传统的电力设备绝缘可靠性的评价是通过预防性试验，即离线试验来完成的，需定期对运行设备进行停电检修，即使设备状态良好时，按计划也需进行试验，造成了人力物力浪费，甚至可能因拆卸组装多次而造成对设备的损坏。

容性设备绝缘状态通过介质损耗及电容量的测量来判断，测量容性设备的介质损耗及电容量需要通过获取施加在该容性设备上的电压信号，及该电压下容性设备的泄露电流信号。传统容性设备绝缘在线监测技术中，容性设备泄露电流信号的提取，基本上都采用穿芯式电流互感器安装于容性设备末屏接地线上的方式，通过电磁感应来取得该泄露电流信号，这样的设计会存在以下问题：

1.对于穿芯式微电流互感器的设计要求很高，一方面容性设备末屏接地泄露电流信号比较小，一般为微安至毫安级，另一方面容性设备绝缘测试的测量精度要求很高，采用无源穿芯式电流互感器很难满足测试需求，而采用有源的零磁通微电流互感器无疑增加了系统的设计难度及复杂度。

2.穿芯式微电流互感器抗环境温度、湿度变化和电磁干扰的能力比较差，会造成绝缘检测系统稳定性差，测量误差大；

3.采用穿芯式微电流互感器，由于其需要进行电磁耦合，无法进行严格的电磁屏蔽，抗干扰能力差。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，能够消除由于穿芯式电流互感器导致的测试误差，其检测准确度更高，有效屏蔽外界磁场干扰，测试性能更可靠稳定。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，包括高压容性设备、分压器、适配器、电压互感器和容性设备参数处理装置；

所述高压容性设备包括导电杆1以及包裹在导电杆1外的绝缘芯体，导电杆1与高压母线电连，电压互感器与高压母线相连，用于采集高压容性设备的电压信号，高压容性设备包括绝缘芯体，绝缘芯体内设有由一组电容屏构成的主电容C1，分压器连接在主电容C1和接地线之间，适配器与分压器的出线端相连，用于采集高压容性设备的泄露电流信号，适配器的出线端与容性设备参数处理装置连接，将采集的泄露电流信号传输给容性设备参数处理装置，电压互感器与容性设备参数处理装置连接，将采集的电压信号传输给容性设备参数处理装置。

优选的，所述分压器为设置在容性设备外的独立分压器，分压器包括独立的分压电容，分压电容串接在主电容C1和接地线之间。

优选的，所述分压器为电压抽头电容CS，电压抽头电容CS由设置在绝缘芯体内套设在主电容C1外的另一组电容屏构成，电压抽头电容CS串接在主电容C1和接地线之间。

优选的，所述绝缘芯体还包括防干扰电容C3，防干扰电容C3是在制造主电容C1、电压抽头电容CS的同时，一串从带电端子端到接地电容屏端绕制的相互绝缘又相互叠套的电容屏，，防干扰电容C的多个电容屏沿轴向从带电端子端不断的偏移相互叠套绕制，防干扰电容C3设置在导电杆1和接地电容屏之间，将主电容C1和电压抽头电容CS包裹在内。

优选的，所述高压容性设备是包括绝缘芯体的变压器套管、穿墙套管、电缆终端、电流互感器、电压互感器、耦合电容器或电力电容器。

优选的，所述高压容性设备为变压器套管，变压器套管包括高压绝缘结构，高压绝缘结构包括导电杆1和套设在导电杆1外侧的绝缘芯体5，绝缘芯体5和导电杆1之间形成封闭的绝缘空间，绝缘芯体5内表面嵌有高压等位屏6，导电杆1和高压等位屏6电连，绝缘芯体5为电容性绝缘芯体，其绝缘层内嵌设多个彼此绝缘的电容屏9，多个电容屏9组成变压器套管的主电容C1，高压等位屏6位于多个电容屏9和导电杆1之间。

优选的，所述高压绝缘结构还包括应力套2、上法兰3和下法兰4，上法兰3将绝缘芯体5一端与导电杆1固定，应力套2套设在导电杆1上，绝缘芯体5包容应力套2并相互紧密压接，绝缘芯体5另一端的下法兰4与应力套2的接地部分连接，高压等位屏6由上法兰延伸至应力套2顶面。

优选的，所述导电杆1外包覆有导电杆绝缘层7。

优选的，还包括设置在分压器和适配器外侧的屏蔽装置。

本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，分压器与适配器配合采集泄露电流信号，采集的泄露电流信号更加精准、稳定；分压器与适配器配合，与电磁耦合器件(例如穿芯式微电流互感器)相比，避免了电磁耦合导致的信号失真；分压器和适配器可以与严格的屏蔽手段配合，有利于提高本实用新型的抗干扰能力；本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的测试性能更加可靠和稳定。此外，所述分压器和适配器的外侧设置屏蔽装置，可有效屏蔽外界的电磁干扰，有利于提高适配器的采集精度和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型主电容C1和电压抽头电容CS的结构示意图；

图2是本实用新型主电容C1的结构示意图；

图3是本实用新型基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的第一种实施例的结构示意图；

图4是本实用新型基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的第二种实施例的结构示意图；

图5是本实用新型变压器套管的结构示意图；

图6是本实用新型变压器套管的另一结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-6给出的实施例，进一步说明本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的具体实施方式。本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统不限于以下实施例的描述。

本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，包括高压容性设备、分压器、适配器、电压互感器和容性设备参数处理装置；

所述高压容性设备包括导电杆1以及包裹在导电杆1外的绝缘芯体，导电杆1与高压母线电连，电压互感器与高压母线相连，用于采集高压容性设备的电压信号，高压容性设备包括绝缘芯体，绝缘芯体内设有由一组直径逐渐加大的同轴筒状的电容屏构成的主电容C1，分压器连接在主电容C1和接地线之间，适配器与分压器的出线端相连，用于采集高压容性设备的泄露电流信号，适配器的出线端与容性设备参数处理装置连接，将采集的泄露电流信号传输给容性设备参数处理装置，电压互感器与容性设备参数处理装置连接，将采集的电压信号传输给容性设备参数处理装置。

本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，分压器与适配器配合采集泄露电流信号，采集的泄露电流信号更加准确、稳定；分压器与适配器配合，与电磁耦合器件(例如穿芯式微电流互感器)相比，避免了电磁耦合导致的信号失真；分压器和适配器可以与严格的屏蔽手段配合，有利于提高本实用新型的抗干扰能力；本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的测试性能更加可靠和稳定。

如图2和3所示，为本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的第一实施例，具体如下：

如图2所示，所述高压容性设备为变压器套管，变压器套管包括与高压母线电连的导电杆1以及包裹在导电杆1外的绝缘芯体，绝缘芯体内设置一组直径逐渐变大同轴筒状的电容屏9，多个电容屏9彼此之间绝缘组成变压器套管的主电容C1，多个电容屏9的轴向尺寸由内到外逐层缩短，侧成阶梯式退缩，最内侧的电容屏9为始端电容屏，最外侧的电容屏9为末端电容屏。

如图3所示，本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其包括变压器套管、分压器、适配器、电压互感器和容性设备绝缘参数处理装置。

所述分压器的进线端，一端与变压器套管电连接，即与主电容C1的末端电容屏电连，另一端接地，分压器的出线端与适配器的进线端相连；所述适配器的进线端与分压器的出线端相连，用于采集变压器套管的泄露电流信号，适配器的出线端与容性设备参数处理装置相连，将采集的泄露电流信号传输给容性设备参数处理装置；所述电压互感器与高压母线相连，用于采集变压器套管的电压信号并输送给容性设备参数处理装置；所述容性设备绝缘参数处理装置根据适配器输入的泄露电流信号和电压互感器输入的电压信号，计算出变压器套管的介质损耗以及电容量等绝缘信息。

如图1和4所示，为本实用新型的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统的第二实施例，具体如下：

如图1所示，所述高压容性设备是变压器套管，变压器套管包括与高压母线电连的导电杆1以及包裹在导电杆1外的绝缘芯体，绝缘芯体内设置多个直径逐渐变大且同轴的筒状的电容屏9，多个电容屏9之间彼此绝缘组成变压器套管的主电容C1，多个电容屏9的轴向尺寸由内到外逐层缩短，侧成阶梯式退缩，最内侧的电容屏9为主电容C1的始端电容屏，最外侧的电容屏9为主电容C1的末端电容屏；所述绝缘芯体内还设有电压抽头电容CS，电压抽头电容CS套设在主电容C1外，电压抽头电容CS以主电容C1的末端电容屏为其始端电容屏，同样包括另一组直径逐渐变大同轴筒状的电容屏9，电压抽头电容CS的多个电容屏9的轴向尺寸由内而外逐层缩短，侧呈阶梯式退缩。

如图3所示，本实施例的高压容性设备绝缘监测系统包括变压器套管、适配器、电压互感器和容性设备绝缘参数处理系统。

所述适配器的进线端，一端与主电容C1的末端电容屏电连，另一端与电压抽头电容CS的末端电容屏电连并接地，用于采集变压器套管的泄露电流信号，适配器的出线端与容性设备绝缘参数处理装置相连，将采集的泄露电流信号传输给容性设备绝缘参数处理装置；所述电压互感器与高压母线相连，用于采集变压器套管的电压信号并传输给容性设备绝缘参数处理装置；所述容性设备绝缘参数处理装置根据适配器输入的泄露电流信号和电压互感器输入的电压信号，计算出变压器套管的介质损耗以及电容量等绝缘信息。

需要指出的是，本实施例中，所述电压抽头电容CS作为分压器，既有利于提高变压器套管的绝缘性能，也有利于简化本实用新型的结构。进一步的，所述分压器可以是变压器套管的电压抽头电容CS、变压器套管外接的一个电容或者变压器套管外接的一组电容。

优选的，本实用新型的容性设备绝缘在线监测系统还包括设置在适配器外侧与其配合使用的屏蔽装置，用于屏蔽外界磁场干扰，有利于提高适配器的采集精度和稳定性。

优选的，如图6所示，所述绝缘芯体内还设有防干扰电容C3，防干扰电容C3是在制造主电容C1、电压抽头电容CS的同时，从导电杆1到接地电容屏绕制的一串从导电屏到接地电容屏问相互绝缘又相互叠套的电容屏，防干扰电容C3设置在导电杆1和接地电容屏之间，将主电容C1、电压抽头电容CS包裹在内，防止其它设备或带电导体对主电容C1和电压抽头电容CS造成干扰。

所述适配器，实现分压器接口与容性设备参数处理装置的数字采样接口的匹配，具体可以通过以下两种方式实现：(1)输入阻抗为低阻，分压器视为短路，直接采集电流信号，并将其转化为电压并输出给容性设备参数处理装置。(2)输入阻抗为高阻，确保分压器两端的输出电压不变，适配器需要将该电压信号调理至满足容性设备参数处理装置的数字采样接口的要求。所述容性设备参数处理装置，包括信号处理单元和数据分析单元；所述容性设备参数处理装置通过数据分析单元计算泄漏电流信号和电压信号的角差，从而得出容性设备的介损值，并依据两个信号的比值计算出等效电容量。适配器和容性设备参数处理装置可以采用现有的技术方案实现不在赘述。

需要指出的是，本实用新型的高压容性设备还可以是包括绝缘芯体的电缆终端、穿墙套管、电流互感器、电压互感器、耦合电容器或电力电容器等。

如图5所示，为本实用新型的变压器套管的另一个实施例，具体如下：

所述变压器套管包括高压绝缘结构，高压绝缘结构包括导电杆1、应力套2、两端分别装有上法兰3和用于接地的下法兰4的绝缘芯体5；

所述导电杆1环侧包覆有导电杆绝缘层7，绝缘芯体5环绕导电杆1和导电杆绝缘层7，起到绝缘保护作用，在绝缘芯体5和导电杆1之间形成封闭的绝缘空间；所述上法兰3将绝缘芯体5的上端与导电杆1固定在一起，应力套2套设在导电杆1对应的设置下法兰4部位的一端，绝缘芯体5下端的下法兰4与应力套2接地部分连接，绝缘芯体5包裹应力套2并相互紧密压接，在上法兰3与应力套2之间形成封闭的不填充绝缘介质的空间；在绝缘芯体5的内表面上镶嵌有高压等位屏6，导电杆1通过上法兰3与高压等位屏6电连，高压等位屏6由上法兰3沿导电杆1的轴向延伸至应力套2的顶面构成压等位仓8；所述绝缘芯体5为电容型绝缘芯体，电容型绝缘芯体的绝缘层内嵌有多个彼此绝缘的电容屏9，最外层的电容屏为末端电容屏，作为接地屏10与接地法兰4连接，多个电容屏9的轴向尺寸由内而外逐层缩短，侧呈阶梯式退缩，多个电容屏9组成变压器套管的主电容C1。

本实施例的变压器套管同时采用了应力套2和电容性绝缘芯体另种电场均压装置，实现了更好的均压效果；所述高压等位仓8确保了变压器套管在不填充绝缘介质的情况下，仍能保证绝缘强强度和使局部放电量降低到标准。

如图5所示，所述变压器套管包括两个高压绝缘结构，两个高压绝缘结构通过下法兰4彼此相连，以下法兰4为界：上部由上法兰3、绝缘芯体5的高压等位屏6、应力套2和导电绝缘层7形成一个高压等位仓，在上部的绝缘芯体5外设有伞裙；下部由绝缘芯体5的高压等位屏6、应力套2、导电杆绝缘层7和与变压器连接的连接件之间形成一个高压等位仓8；这种分段式的结构，可以使变压器套管便于生产且各段分别能满足不同的使用环境或使用条件的要求，例如，变压器套管下方的那个段可以用于伸入到变压器(图中未示出)内的变压器油中，而上方那个段可以暴露在空气中，在上方段的绝缘芯体外可以设有硅橡胶制成的伞裙。本实用新型的分压器串接在上部的高压绝缘结构的主电容C1和接地线之间，获取变压器套管的泄漏电流信号。

在制作本实施例的变压器套管时，将装有上法兰3和下法兰4的绝缘芯体5与包覆有导电杆绝缘层7的导电杆1、应力套2组装在一起，绝缘芯体5与应力套2应紧密压接；所述上法兰3和下法兰4可以采用铝合金支撑，上法兰3可以采用均压环实现，应力套2可以采用硅橡胶制成，绝缘芯体5采用环氧玻璃钢或其他热固性绝缘材料制成，其外形为圆锥形或者圆筒形，导电杆绝缘层7采用已知工艺包覆在导电杆1上，用于绝缘进行电压，导电杆1可以是导电棒或者管状导体。

优选的，本实用新型的变压器套管的主电容C1外侧设置电压抽头电容CS，电压抽头电容CS以主电容C1的末端电容屏为始端电容屏，同样包括多块嵌置在绝缘芯体5内的电容屏9，多个电容屏9的轴向尺寸由内而外逐层缩短，侧呈阶梯式退缩。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：包括高压容性设备、分压器、适配器、电压互感器和容性设备参数处理装置；

所述高压容性设备包括导电杆(1)以及包裹在导电杆(1)外的绝缘芯体，导电杆(1)与高压母线电连，电压互感器与高压母线相连，用于采集高压容性设备的电压信号，高压容性设备包括绝缘芯体，绝缘芯体内设有由一组电容屏构成的主电容C1，分压器连接在主电容C1和接地线之间，适配器与分压器的出线端相连，用于采集高压容性设备的泄露电流信号，适配器的出线端与容性设备参数处理装置连接，将采集的泄露电流信号传输给容性设备参数处理装置，电压互感器与容性设备参数处理装置连接，将采集的电压信号传输给容性设备参数处理装置。

2.根据权利要求1所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述分压器为设置在容性设备外的独立分压器，分压器包括独立的分压电容，分压电容串接在主电容C1和接地线之间。

3.根据权利要求1所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述分压器为电压抽头电容CS，电压抽头电容CS由设置在绝缘芯体内套设在主电容C1外的另一组电容屏构成，电压抽头电容CS串接在主电容C1和接地线之间。

4.根据权利要求3所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述绝缘芯体还包括防干扰电容C3，防干扰电容C3是在制造主电容C1、电压抽头电容CS的同时，一串从带电端子端到接地电容屏端绕制的相互绝缘又相互叠套的电容屏，防干扰电容C的多个电容屏沿轴向从带电端子端不断的偏移相互叠套绕制，防干扰电容C3设置在导电杆(1)和接地电容屏之间，将主电容C1和电压抽头电容CS包裹在内。

5.根据权利要求1所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述高压容性设备是包括绝缘芯体的变压器套管、穿墙套管、电缆终端、电流互感器、电压互感器、耦合电容器或电力电容器。

6.根据权利要求1所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述高压容性设备为变压器套管，变压器套管包括高压绝缘结构，高压绝缘结构包括导电杆(1)和套设在导电杆(1)外侧的绝缘芯体(5)，绝缘芯体(5)和导电杆(1)之间形成封闭的绝缘空间，绝缘芯体(5)内表面嵌有高压等位屏(6)，导电杆(1)和高压等位屏(6)电连，绝缘芯体(5)为电容性绝缘芯体，其绝缘层内嵌设多个彼此绝缘的电容屏(9)，多个电容屏(9)组成变压器套管的主电容C1，高压等位屏(6)位于多个电容屏(9)和导电杆(1)之间。

7.根据权利要求6所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述高压绝缘结构还包括应力套(2)、上法兰(3)和下法兰(4)，上法兰(3)将绝缘芯体(5)一端与导电杆(1)固定，应力套(2)套设在导电杆(1)上，绝缘芯体(5)包容应力套(2)并相互紧密压接，绝缘芯体(5)另一端的下法兰(4)与应力套(2)的接地部分连接，高压等位屏(6)由上法兰延伸至应力套(2)顶面。

8.根据权利要求6或7所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：所述导电杆(1)外包覆有导电杆绝缘层(7)。

9.根据权利要求1所述的基于分压器的高压容性设备绝缘在线监测系统，其特征在于：还包括设置在分压器和适配器外侧的屏蔽装置。