CN208044003U - 基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统 - Google Patents

基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统 Download PDF

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本实用新型涉及设备状态检测技术领域,具体涉及一种基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,包括与变压器电连的变压器套管、耦合装置、传感器T1以及变压器局放检测/监测装置;变压器套管包括导体以及包裹在导体外的绝缘芯体,绝缘芯体内设有由一组直径逐渐加大的同轴筒状电容屏构成的主绝缘电容C1;耦合装置串接在主绝缘电容C1和接地线之间,用于采集第一电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;传感器T1套设在导体外侧,采集第二电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,从第一电压信号中将第二电压信号滤除;本实用新型排出了变压器外部脉冲干扰,对于变压器局部放电的检测更加精准。

Description

基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统
技术领域
本实用新型涉及设备状态检测技术领域,具体涉及一种基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统。
背景技术
变压器局部放电是电力变压器常见的一种故障类型,是指在高电压条件下,变压器间隙,导体,油膜的边缘出现的非贯穿的放电。由于变压器局部放电会产生积累效应,引发变压器组件的老化,是影响变压器稳定工作和正常状态的重要故障类型。
变压器局部放电的原因比较复杂,包括设计不当、绝缘中有气泡、油质劣化、机械振动、热胀冷缩和变压器局部开裂等,这些均为导致变压器在高压的情况下发生发电,影响变压器的正常工作。
一种测量变压器局部放电的方法为电测法,其原理是,变压器每一次的局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质引起试样外部电极上的电压变化,但是,每一次放电的时间很短,在气隙中每一次放电时间10ns量级,在油隙中一次放电时间只有1ms,如此短时间的脉冲会产生高频电磁信号向外辐射,电测法就是基于这些原理,进行检测。
电测法包括脉冲电流法,无线电干扰电压法,介质损耗分析法等等,由于现场条件下各种干扰的存在使变压器局部放电很难精准测得,常用的抗干扰方法主要包括滤波、动态阈值和开相位窗等,滤波用来抑制窄带干扰,动态阈值用来排除背影噪声,开相位窗用来排除周期性脉冲干扰,但是,这些方法均不能排除随机型脉冲干扰。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,排出了变压器外部脉冲干扰,对于变压器局部放电的检测更加精准。
为实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:
一种基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,包括与变压器电连的变压器套管、耦合装置100、传感器T1以及变压器局放检测/监测装置;
所述变压器套管包括与变压器电连的导体1以及包裹在导体1外的绝缘芯体5,绝缘芯体5内设有由一组直径逐渐加大的同轴筒状电容屏构成的主绝缘电容C1;所述耦合装置100串接在主绝缘电容C1和接地线之间,用于采集第一电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;所述传感器T1套设在导体1外侧,采集第二电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,从第一电压信号中将第二电压信号滤除。
优选的,所述耦合装置100包括并联的耦合电容C2,耦合电容C2串接在变压器套管的主绝缘电容C1和接地线之间,耦合电容C2与变压器局放检测/监测装置并联。
优选的,所述耦合装置100包括耦合电容C2,耦合电容C2设置在变压器套管的绝缘芯体5内,耦合电容C2与主绝缘电容C1串联且与变压器局放检测/监测装置并联,耦合电容C2由一组设置在主绝缘电容C1外的直径逐渐加大的同轴圆筒状电容屏构成,耦合电容C2的末端电容屏接地。
优选的,所述绝缘芯体5还包括设置在其内的防干扰电容C3,防干扰电容C3是在制造主绝缘电容C1、耦合电容C2的同时,从带电端子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C3的电容屏绕制在主绝缘电容C1、耦合电容C2外,且沿轴向从带电端子端不断的偏移相互叠套绕制。
优选的,所述耦合电容C2是独立于变压器套管之外的电容。
优选的,所述耦合装置100为多个,变压器套管为多个,每个耦合装置100与一个变压器套管对应配合使用。
优选的,所述传感器T1是罗氏线圈。
优选的,所述变压器局放检测/监测装置还包括用于存储变压器的局部放电数据的数据存储模块、显示模块和用于与上位机进行通讯的通讯模块。
优选的,所述变压器套管包括高压绝缘结构,高压绝缘结构包括导体1和包裹在导体1外侧的绝缘芯体5,绝缘芯体5和导体1之间形成绝缘空间,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还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绝缘电容C1,高压等位屏6位于多个电容屏9和导体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5一端与导体1固定,应力套2套设在导体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的接地部分相连,高压等位屏6由上法兰3延伸至应力套2顶面。
本实用新型的基于变压器的变压器局部放电检测系统,耦合装置与变压器套管相连,采集第一电压信号传输给变压器局放检测/监测装置,用于局部放电的检测,简化了变压器局部放电检测回路,实现了变压器运行状态下变压器局部放电的在线监测,能够不间断连续的诊断变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量,有利于保障变压器的可靠、安全运行;进一步的,所述传感器T1采集的第二电压信号作为参考去除变压器外部干扰脉冲,当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,则第二电压信号为干扰信号,从第一电压信号中将第二电压信号滤除,变压器局放检测/监测装置根据第二电压信号排除第一电压信号的干扰信号,监测变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量,可有效排除变压器外部脉冲的干扰,使本实用新型的基于变压器的变压器局部放电检测系统的测量更精准,工作更稳定。此外,所述变压器局放检测/监测装置还包括显示模块和通讯模块,显示模块方便用户及时查看变压器局部放电数据,通讯模块与上位机通讯,可将变压器局部放电数据传输给上位机,便于变压器局部放电数据的精细化处理。
附图说明
图1是本实用新型基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统的电路示意图;
图2是本实用新型变压器套管的结构示意图;
图3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1-3给出的实施例,进一步说明本实用新型的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统的具体实施方式。本实用新型的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统不限于以下实施例的描述。
本实用新型的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,包括与变压器电连的变压器套管、耦合装置100、传感器T1以及变压器局放检测/监测装置;
所述变压器套管包括与变压器电连的导体1以及包裹在导体1外的绝缘芯体5,绝缘芯体5内设有由一组直径逐渐加大的同轴圆筒状电容屏构成的主绝缘电容C1;所述耦合装置100串接在主绝缘电容C1和接地线之间,用于采集第一电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;所述传感器T1套设在导体1外侧,采集第二电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,则第二电压信号为干扰信号,从第一电压信号中将第二电压信号滤除。
本实用新型的基于变压器的变压器局部放电检测系统,将变压器套管的主绝缘电容C1作为变压器局部放电检测的耦合电容,采集第一电压信号传输给变压器局放检测/监测装置,用于局部放电的检测,简化了变压器局部放电检测回路,实现了变压器运行状态下变压器局部放电的在线监测,能够不间断连续的诊断变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量,有利于保障变压器的可靠、安全运行;进一步的,所述传感器T1采集的第二电压信号作为参考去除变压器外部干扰脉冲,变压器局放检测/监测装置根据第二电压信号排除第一电压信号的干扰信号,监测变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量,可有效排除变压器外部干扰脉冲,使本实用新型的基于变压器的变压器局部放电检测系统的测量更精准,工作更稳定。由于来自电网的干扰在主绝缘电容C1和传感器T1上会产生同极性的脉冲响应,而来自变压器内部的局部放电信号在主绝缘电容C1、传感器T1会上产生异极性的脉冲响应,可以基于此排除来自电网的干扰。当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,则第二电压信号为干扰信号,从第一电压信号中将第二电压信号滤除,可以将第二电压信号反向后与第一电压信号叠加去除第一电压信号中的干扰信号,提高检测的准确性和可靠性;当第一电压信号和第二电压信号为相反极性电压时,则忽略第二电压信号,通过第一电压信号检测变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量。
如图1-2所示,为本实用新型的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统的第一实施例。
本实用新型的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统包括与变压器电连的变压器套管、耦合装置100、传感器T1以及变压器局放检测/监测装置。
所述变压器等效为入口电容Ck,与串接的主绝缘电容C1和耦合装置100并联,变压器套管包括与变压器电连的导体1以及包裹在导体1外的绝缘芯体5,绝缘芯体5内设置由一组直径逐渐加大的同轴筒状电容屏构成的主绝缘电容C1,耦合装置100串接在主绝缘电容C1和接地线之间,用于采集第一电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置,作为参考信号,传感器T1套设在导体1外侧,采集第二电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置,变压器局放检测/监测装置根据第一电压信号和第二电压信号,检测变压器的绝缘状态和变压器的局部放电量。
所述耦合装置100包括设置在绝缘芯体5内的耦合电容C2,耦合电容C2串联在主绝缘电容C1和接地线之间,且与变压器局放检测/监测装置并联,耦合电容C2由设置在主绝缘电容C1外的另一组直径逐渐加大的同轴筒状电容屏构成,耦合电容C2由变压器套管内的多个电容屏构成,无需再单独设置耦合装置100的耦合电容C2,大大简化了变压器局部放电检测回路的结构。
在绝缘芯体内设有多个电容屏,包括构成主绝缘电容C1的多个电容屏以及构成耦合电容C2的一组电容屏,以及最外侧的接地电容屏,从接地电容屏引出接地线,耦合电容C2串接在主绝缘电容C1和接地电容屏之间。需要指出的是,所述耦合电容C2也可以是独立于变压器套管之外的电容,在套管制造安装完成后作为独立部分进行安装,从绝缘芯体5内主绝缘电容C1最外侧的电容屏,即接地电容屏内侧的电容屏引出电压抽头与变压器套管之外的电容连接。
优选的,所述绝缘芯体5还包括设置在其内的防干扰电容C3,防干扰电容C3是在制造主绝缘电容C1、耦合电容C2的同时,从带电端子到接地电容屏端绕制的一串从导电屏到接地电容屏间相互绝缘又相互叠套的电容屏,防干扰电容C3设置在导体1和接地电容屏之间,主绝缘电容C1、耦合电容C2的电容屏为直径逐渐加大长度逐渐变短的同轴筒状电容屏,防干扰电容C3的电容屏沿轴向从带电端子端不断的偏移相互叠套绕制到接地电容屏端,绕制在主绝缘电容C1、耦合电容C2外,防干扰电容C3可防止其它设备或带电导体对主绝缘电容C1造成干扰。
优选的,所述耦合装置100还可以包括设置在耦合电容C2和变压器局放检测/监测装置之间的第二电路,第二电路,用于滤波、整流和放大信号,能够抑制工频信号以及其谐波进入变压器局放检测/监测装置。当然信号处理电路也可以设置在变压器局放检测/监测装置内。
优选的,所述传感器T1为罗氏线圈,罗氏线圈套设在变压器套管的下法兰4处,位于法兰盘内。
优选的,所述耦合装置100为多个,变压器套管为多个,每个耦合装置与一个变压器套管对应配合使用。例如,一台三相变压器,一般具有8条引线,每一条引线都穿过变压器套管与变压器的绕组相连,因此,即需要8个耦合装置,变压器某处发生放电时,可以用本实用新型的系统进行定位,以及时确定变压器的放电位置,为判断故障原因提供依据,有利于提高变压器的检测和维修效率。
优选的,所述变压器局放检测/监测装置还包括用于存储变压器局部放电数据的数据存储模块、显示模块和用于与上位机进行通讯的通讯模块,用户可通过显示模块查看变压器的局部放电数据、绝缘状态、局部放电电量等信息,上位机可以是计算机,在获得变压器局放检测/监测装置传输的变压器的局部放电数据后,可以根据放电量的大小进行分析判断,分析变压器的绝缘状态,判断是否需要停电维修,还可以判断出变压器的具体放电位置以及故障类型,为后续的维修提供便利。
如图3所示,本实用新型的变压器套管的另一个实施例,所述变压器套管包括高压绝缘结构,高压绝缘结构包括导体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;
所述导体1环侧包覆有导体绝缘层7,绝缘芯体5环绕导体1和导体绝缘层7,起到绝缘保护作用,在绝缘芯体5和导体1之间形成封闭的绝缘空间;所述上法兰3将绝缘芯体5的上端与导体1固定在一起,应力套2套设在导体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,导体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沿导体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的由内而外直径逐渐变大且同轴,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绝缘电容C1。本实用新型的耦合装置的耦合电容C2与上部的高压绝缘结构的主绝缘电容C1串联并接地,获取第一电压信号。作为传感器T1的线圈套设在下法兰4处。
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。
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、导体绝缘层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。
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与包覆有导体绝缘层7的导体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,导体绝缘层7采用已知工艺包覆在导体1上,用于绝缘进行电压,导体1可以是导电棒或者管状导体。
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 (10)

1.一种基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:包括与变压器电连的变压器套管、耦合装置(100)、传感器T1以及变压器局放检测/监测装置;
所述变压器套管包括与变压器电连的导体(1)以及包裹在导体(1)外的绝缘芯体(5),绝缘芯体(5)内设有由一组直径逐渐加大的同轴筒状电容屏构成的主绝缘电容C1;所述耦合装置(100)串接在主绝缘电容C1和接地线之间,用于采集第一电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;所述传感器T1套设在导体(1)外侧,采集第二电压信号并传输给变压器局放检测/监测装置;当第一电压信号和第二电压信号为同极性电压时,从第一电压信号中将第二电压信号滤除。
2.根据权利要求1所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述耦合装置(100)包括并联的耦合电容C2,耦合电容C2串接在变压器套管的主绝缘电容C1和接地线之间,耦合电容C2与变压器局放检测/监测装置并联。
3.根据权利要求1所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述耦合装置(100)包括耦合电容C2,耦合电容C2设置在变压器套管的绝缘芯体(5)内,耦合电容C2与主绝缘电容C1串联且与变压器局放检测/监测装置并联,耦合电容C2由一组设置在主绝缘电容C1外的直径逐渐加大的同轴圆筒状电容屏构成,耦合电容C2的末端电容屏接地。
4.根据权利要求3所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述绝缘芯体(5)还包括设置在其内的防干扰电容C3,防干扰电容C3是在制造主绝缘电容C1、耦合电容C2的同时,从带电端子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C3的电容屏绕制在主绝缘电容C1、耦合电容C2外,且沿轴向从带电端子端不断的偏移相互叠套绕制。
5.根据权利要求2所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述耦合电容C2是独立于变压器套管之外的电容。
6.根据权利要求1所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述耦合装置(100)为多个,变压器套管为多个,每个耦合装置(100)与一个变压器套管对应配合使用。
7.根据权利要求1-6任一所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述传感器T1是罗氏线圈。
8.根据权利要求1所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述变压器局放检测/监测装置还包括用于存储变压器的局部放电数据的数据存储模块、显示模块和用于与上位机进行通讯的通讯模块。
9.根据权利要求1所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,其特征在于:所述变压器套管包括高压绝缘结构,高压绝缘结构包括导体(1)和包裹在导体(1)外侧的绝缘芯体(5),绝缘芯体(5)和导体(1)之间形成绝缘空间,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还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绝缘电容C1,高压等位屏(6)位于多个电容屏(9)和导体(1)之间。
10.根据权利要求9所述的基于极性判断的变压器局部放电在线检测系统,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)一端与导体(1)固定,应力套(2)套设在导体(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)的接地部分相连,高压等位屏(6)由上法兰(3)延伸至应力套(2)顶面。
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CN109406974A (zh) * 2018-12-13 2019-03-01 合肥金瑞配网电气设备有限公司 一种开关柜全真局放监测装置
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