專利名稱：一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位方法，特別是涉及一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電網(wǎng)中會時常發(fā)生因匝間絕緣缺陷而導(dǎo)致的電抗器著火燃燒的事故。目前，我國對干式空心電抗器匝間絕緣缺陷檢測的手段尚處在經(jīng)驗(yàn)積累及完善階段，由于干式空心電抗器匝間絕緣缺陷無法進(jìn)行定位和查找，很大程度上限制了干式空心電抗器匝間絕緣缺陷檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。同時，由于匝間絕緣缺陷無法定位，導(dǎo)致干式空心電抗器的匝間絕緣缺陷在整個運(yùn)行過程中，都無法對匝間絕緣缺陷進(jìn)行具體的統(tǒng)計(jì)分析，從而也限制了電抗器在結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)和設(shè)計(jì)方面的完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，能夠?qū)Ω墒娇招碾娍蛊髟验g絕緣缺陷進(jìn)行精確定位。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，包括以下步驟步驟一，建立由工頻電路與高頻脈沖振蕩電路相互疊加的電路，工頻電路主要由第二開關(guān)、阻塞電感、補(bǔ)償電容和交流電源構(gòu)成，高頻脈沖振蕩電路主要由放電球隙、第一開關(guān)、充電電容和直流電源組成，其中，第一開關(guān)與第二開關(guān)連接，充電電容與補(bǔ)償電容連接;步驟二，將干式空心電抗器的一端接入第一開關(guān)與第二開關(guān)之間，另一端接入充電電容與補(bǔ)償電容之間；步驟三，斷開第二開關(guān)，接通第一開關(guān)，干式空心電抗器即接入高頻脈沖振蕩電路，判斷干式空心電抗器是否存在匝間絕緣缺陷，若有缺陷，則進(jìn)行步驟四；步驟四，金屬性擊穿的定位，斷開第一開關(guān)，接通第二開關(guān)，干式空心電抗器即接入工頻電路，匝間絕緣若為金屬性擊穿，則認(rèn)為電抗器已經(jīng)出現(xiàn)短路匝，施加工頻電流，短路處的溫度迅速升高，短路匝溫度也因短路電流而迅速升高，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位， 如果此時溫度不升高，則進(jìn)行步驟五；步驟五，低阻擊穿的定位，匝間絕緣若為低阻擊穿，同時接通第一開關(guān)和第二開關(guān)，在電抗器通過額定電流的情況下，使用高頻脈沖電壓擊穿故障點(diǎn)出現(xiàn)匝間短路，此時擊穿故障點(diǎn)的絕緣碳化變黑，出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點(diǎn)的位置；如果電源繼續(xù)保持，則繞組會形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位，如果此時溫度不升高，則進(jìn)行步驟六；步驟六，高阻擊穿的定位，匝間絕緣若為高阻擊穿，用聲音探測裝置進(jìn)行探聽，根據(jù)擊穿點(diǎn)的高阻情況，調(diào)節(jié)高頻脈沖回路的參數(shù)，斷開第一開關(guān)和第二開關(guān)，加大充電電容，再重新接通第一開關(guān)和第二開關(guān)，增加在高頻脈沖擊穿點(diǎn)弧道的能量，降低擊穿故障點(diǎn)的絕緣，形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位。對每一種性質(zhì)缺陷的定位，若在干式空心電抗器最外層包封，通過紅外熱像儀進(jìn)行掃描，可找到缺陷所在位置，對于內(nèi)層包封，通過紅外熱像儀對各包封之間的空隙進(jìn)行掃描，便可找到缺陷所在的包封位置。本定位方法實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)是通過工頻電壓電路與高頻脈沖振蕩電壓電路相互疊加而成。其中，阻塞電感、補(bǔ)償電容和交流電源構(gòu)成工頻電壓電路，放電球隙、充電電容和直流電源組成高頻脈沖電壓電路。本定位方法所實(shí)現(xiàn)的功能是將高頻脈沖振蕩電壓和工頻電壓能夠同時疊加在待測的干式空心電抗器上，且高頻脈沖振蕩電壓和工頻電壓互相不影響對方的正常工作。同時，施加的工頻電壓要保證待測的干式空心電抗器上的電壓為額定電壓， 電流為額定電流。施加在待測的干式空心電抗器上的高頻脈沖振蕩電壓頻率為IOOkHz及以下、電壓幅值則按照相關(guān)要求規(guī)定。補(bǔ)償電容的作用是提供待測的干式空心電抗器的試驗(yàn)電流，降低對電源的容量要求，補(bǔ)償電容的電容值較大，因?yàn)榭紤]到設(shè)備的實(shí)際限制，無法要求補(bǔ)償電容上能承受過高的高頻脈沖振蕩電壓。交流電源的作用是提供待測的干式空心電抗器工頻電流，同時，交流電源自身也不能承受高頻脈沖振蕩電壓，因此在本定位方法的電路中設(shè)計(jì)了阻塞電感。阻塞電感的作用主要用于承受高頻電壓，達(dá)到保護(hù)補(bǔ)償電容和交流電源的目的。本定位方法所設(shè)計(jì)的電路中，與待測的干式空心電抗器的連接也是十分重要的，如果連接的位置選擇不當(dāng)，將無法解決本定位方法所要解決的技術(shù)問題。本定位方法主要是建立了工頻電壓和高頻脈沖振蕩電壓疊加的電路，該電路可實(shí)現(xiàn)將缺陷點(diǎn)溫度急劇升高，然后通過紅外熱像儀達(dá)到缺陷定位的目的。所述高頻脈沖振蕩電壓電路還包括限流電阻。目的是對高頻脈沖電流起到限制作用，從而保護(hù)直流發(fā)生器。建立的疊加后的電路，其具體電路連接關(guān)系如下充電電容、放電球隙、第一開關(guān)、 第二開關(guān)、阻塞電感和補(bǔ)償電容依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，所述充電電容、補(bǔ)償電容分別并聯(lián)直流電源和交流電源，所述第一開關(guān)與所述第二開關(guān)之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器的一端連接的連接點(diǎn)，所述充電電容與所述補(bǔ)償電容之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器的另一端連接的連接點(diǎn)，限流電阻與直流電源串聯(lián)。本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果(I)填補(bǔ)了目前干式空心電抗器匝間絕緣缺陷無法定位的空白，實(shí)現(xiàn)了對缺陷進(jìn)行精確定位；(2)實(shí)現(xiàn)了對目前的干式空心電抗器匝間絕緣缺陷檢測裝置的檢測效果進(jìn)行驗(yàn)證，推動了干式空心電抗器匝間絕緣缺陷檢測裝置的發(fā)展和進(jìn)步；(3)使得對絕緣缺陷位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)成為可能，為制定電抗器的運(yùn)行維護(hù)規(guī)程提供依據(jù)，指導(dǎo)運(yùn)行中對干式空心電抗器絕緣監(jiān)測巡視。(4)對缺陷位置的統(tǒng)計(jì)分析，將有利于指導(dǎo)電抗器在結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)、設(shè)計(jì)方面的完善，從而進(jìn)一步提高干式空心電抗器的運(yùn)行可靠性，降低事故發(fā)生的概率。


圖I為本發(fā)明所述定位方法采用的其中一優(yōu)選的電路原理圖；圖2為本發(fā)明所述定位方法采用的的電路設(shè)計(jì)構(gòu)思圖。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例參見圖I、圖2，一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，步驟如下步驟一，建立由工頻電路與高頻脈沖振蕩電路相互疊加的電路，工頻電路主要由第二開關(guān)K1、阻塞電感L1、補(bǔ)償電容C1和交流電源AC構(gòu)成，高頻脈沖振蕩電路主要由放電球隙S、第一開關(guān)K、充電電容C、限流電阻R和直流電源DC組成，其中，第一開關(guān)K與第二開關(guān)1連接，充電電容C與補(bǔ)償電容C1連接；建立的疊加后的電路，其具體電路連接關(guān)系如下充電電容C、放電球隙S、第一開關(guān)K、第二開關(guān)K1、阻塞電感L1和補(bǔ)償電容C1依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，所述充電電容C、補(bǔ)償電容C1分別并聯(lián)直流電源DC和交流電源AC，所述第一開關(guān)K與所述第二開關(guān)K1之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器L的一端連接的連接點(diǎn)，所述充電電容C與所述補(bǔ)償電容C1之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器L的另一端連接的連接點(diǎn)，限流電阻R與直流電源DC串聯(lián)。步驟二，將干式空心電抗器L的一端接入第一開關(guān)K與第二開關(guān)K1之間，另一端接入充電電容C與補(bǔ)償電容C1之間。步驟三，斷開第二開關(guān)K1,接通第一開關(guān)K，干式空心電抗器L即接入高頻脈沖振蕩電路，判斷干式空心電抗器L是否存在匝間絕緣缺陷，若有缺陷，則繼續(xù)以下步驟；步驟四，金屬性擊穿的定位，斷開第一開關(guān)K，接通第二開關(guān)K1，干式空心電抗器 L即接入工頻電路，匝間絕緣若為金屬性擊穿，則認(rèn)為電抗器已經(jīng)出現(xiàn)短路匝，施加工頻電流，短路處的溫度迅速升高，短路匝溫度也會因短路電流而迅速升高，用紅外熱像儀可進(jìn)行精確定位。若此時溫度不升高，則繼續(xù)以下步驟；步驟五，低阻擊穿的定位，匝間絕緣若為低阻擊穿，由于電抗器在額定工頻電流時匝間電壓很低，擊穿故障點(diǎn)的電阻足以阻止繞組形成短路，無法通過升高短路匝溫度的方法查尋出擊穿故障點(diǎn)。針對此種缺陷的做法是，同時接通第二開關(guān)K1和第一開關(guān)K，采用高頻脈沖電壓和工頻電壓疊加的試驗(yàn)技術(shù)，在電抗器通過額定電流的情況下，使用高頻脈沖電壓使擊穿故障點(diǎn)出現(xiàn)匝間短路，由于擊穿故障點(diǎn)的電阻低，在高頻脈沖擊穿時弧道能量較大，會迅速將擊穿故障點(diǎn)的絕緣碳化變黑，繼而會出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點(diǎn)的位置；如果試驗(yàn)電源繼續(xù)保持，則繞組會很快形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀可進(jìn)行精確定位。若此時溫度不升高，則繼續(xù)以下步驟；步驟六，高阻擊穿的定位，匝間絕緣若為高阻擊穿，由于擊穿點(diǎn)的電阻過大，即使采取高頻脈沖電壓和工頻電壓疊加的試驗(yàn)技術(shù)，短時間內(nèi)無法使故障點(diǎn)形成金屬性匝間短路。針對此種缺陷的定位技術(shù)可分為兩步1)高阻擊穿，由于擊穿電壓高，必然伴隨擊穿時的放電聲音，可用聲音探測裝置進(jìn)行探聽；2)根據(jù)擊穿點(diǎn)的高阻情況，調(diào)節(jié)高頻脈沖回路的參數(shù)，斷開第一開關(guān)K、第二開關(guān)K1后，加大充電電容C，再重新接通K、K1，增加在高頻脈沖擊穿點(diǎn)弧道的能量，會迅速將擊穿故障點(diǎn)的絕緣降低，快速形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀可進(jìn)行精確定位。本實(shí)施例所述的定位方法，對于匝間絕緣存在缺陷的地方，由于兩種電壓同時作用，在高頻脈沖電壓的作用下可以使匝間形成火花放電及暫時性的擊穿，而疊加的工頻電壓可以使匝間擊穿不熄弧，兩者的同時作用可以在電抗器繞組的匝間形成電弧性短路狀態(tài)，在電弧的作用下，短路點(diǎn)溫度迅速升高，缺陷處的絕緣介質(zhì)因高溫碳化變黑，繼而會出現(xiàn)煙霧。同時繞組的短路匝溫度也會因短路電流而迅速升高，此時(I)對于缺陷在電抗器最外層包封時，可簡單的通過紅外熱像儀進(jìn)行精確定位。(2)對于內(nèi)層包封的匝間絕緣缺陷點(diǎn)，由于繞組的短路匝溫度很高，匝間絕緣缺陷包封兩側(cè)的氣隙溫度也自然隨之升高，借助紅外熱像儀對各包封之間的空隙進(jìn)行掃描，很容易找到缺陷所在的包封位置。并且，匝間絕緣缺陷點(diǎn)處的電弧會使絕緣介質(zhì)因高溫而碳化，產(chǎn)生煙霧，據(jù)此也可標(biāo)示發(fā)生故障的內(nèi)部包封的位置。對某一缺陷包封可單獨(dú)作為被試電抗器進(jìn)行高頻脈沖電壓和工頻電壓的疊加試驗(yàn)，通過紅外熱像儀可將缺陷位置進(jìn)行精確定位。如圖I所示，圖I為本發(fā)明所述定位方法采用的其中一優(yōu)選的電路原理圖。該電路原理圖實(shí)質(zhì)上表達(dá)了一種干式空心電抗器阻間絕緣缺陷的定位系統(tǒng)電路，包括依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路的充電電容C、放電球隙S、第一開關(guān)K、第二開關(guān)K1、阻塞電感L1和補(bǔ)償電容C1, 所述充電電容C、補(bǔ)償電容C1分別并聯(lián)連接直流電源DC和交流電源AC，所述第一開關(guān)K、第二開關(guān)K1之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器L的一端連接的連接點(diǎn)，所述充電電容C與所述補(bǔ)償電容C1之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器L的另一端連接的連接點(diǎn)。所述直流電源 DC上串聯(lián)有限流電阻R。其中，阻塞電感L1的額定電壓不小于被測電抗器L的額定電壓，且
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電感值與L相當(dāng)；補(bǔ)償電容仏的值根據(jù)L1和L確定，按照下式進(jìn)行計(jì)算，& %2(L + Li)·
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充電電容C的電容值按照下式計(jì)算，c = (2JyL其中f<100kH。放電球隙S在指定電壓
下進(jìn)行點(diǎn)火放電，為待測的干式空心電抗器L提供高頻脈沖振蕩電壓。如圖2所示，圖2為本發(fā)明所述定位方法采用的的電路設(shè)計(jì)構(gòu)思圖。圖中左側(cè)虛線框內(nèi)為工頻電壓電路，U為工頻電源。右側(cè)虛線框內(nèi)為高頻脈沖振蕩電壓電路，Udc表示試驗(yàn)裝置中的直流發(fā)生器。R為限流電阻，C為充電電容，L為待測的干式空心電抗器，S表示放電球隙，在指定電壓下進(jìn)行點(diǎn)火放電，為待測的干式空心電抗器L提供高頻脈沖振蕩電壓。本發(fā)明所公開的定位方法，在實(shí)施中，有以下注意事項(xiàng)1)阻塞電感1^的選用、在電路中的位置、及阻塞電感L1電感值的選擇，選用阻塞電感L1的主要目的是作為阻塞電感， 使其在不影響原有的振蕩回路的同時，阻塞高頻振蕩電壓施加在工頻電壓電路上，使工頻電壓電路不承受高頻振蕩電壓，保證工頻電壓電路的正常工作。2)補(bǔ)償電容(；的選用、在電路中的位置、及補(bǔ)償電容C1電容值的選擇，補(bǔ)償電容C1 一方面作為補(bǔ)償電容，為待測的干式空心電抗器L提供額定電流，一方面與工頻電壓電路并聯(lián)，為高頻電流提供通道，使得工頻電源不承受高頻脈沖振蕩電壓。在本發(fā)明設(shè)計(jì)的電路中，在干式空心電抗器上疊加工頻電壓和高頻脈沖電壓時， 選擇充電電容C為3000pF，限流電阻R阻值為6kQ，調(diào)整放電球隙的間隙使之在7kV電壓下放電，此時被試電抗器上將產(chǎn)生高頻脈沖振蕩電壓，振蕩峰值電壓為7kV，對于工頻電路部分，阻塞電感L1選擇與待測的干式空心電抗器L相當(dāng)?shù)碾姼兄?C1作為補(bǔ)償電容，根據(jù)振蕩頻率、待測的干式空心電抗器L和阻塞電感L1進(jìn)行選擇，由于振蕩頻率在數(shù)十kHz左右，此時阻塞電感L1上將承受主要的高頻脈沖振蕩電壓，經(jīng)仿真計(jì)算補(bǔ)償電容C1上承受的高頻脈沖電壓峰值僅2. 15V，幾乎不受高頻脈沖振蕩電壓的影響，從而保證了工頻電壓電路不承受高頻脈沖振蕩電壓。本發(fā)明通過工頻電壓和高頻脈沖電壓疊加的方法,對于匝間絕緣存在缺陷的地方，在高頻脈沖電壓的作用下可以使匝間形成火花放電及暫時性的擊穿，而疊加的工頻電壓可以使匝間擊穿不熄弧，兩者的同時作用可以使得匝間絕緣形成連續(xù)的短路狀態(tài)，在電弧的作用下，短路點(diǎn)溫度迅速升高，通過紅外熱像儀可將缺陷點(diǎn)精確定位，同時匝間絕緣缺陷點(diǎn)會因高溫碳化，并伴隨煙霧，據(jù)此可標(biāo)示各包封的故障點(diǎn)位置。上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明之一可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，建立由工頻電路與高頻脈沖振蕩電路相互疊加的電路，工頻電路主要由第二開關(guān)、阻塞電感、補(bǔ)償電容和交流電源構(gòu)成，高頻脈沖振蕩電路主要由放電球隙、第一開關(guān)、 充電電容和直流電源組成，其中，第一開關(guān)與第二開關(guān)連接，充電電容與補(bǔ)償電容連接； 步驟二，將干式空心電抗器的一端接入第一開關(guān)與第二開關(guān)之間，另一端接入充電電容與補(bǔ)償電容之間；步驟三，斷開第二開關(guān)，接通第一開關(guān)，干式空心電抗器即接入高頻脈沖振蕩電路，判斷干式空心電抗器是否存在匝間絕緣缺陷，若有缺陷，則進(jìn)行步驟四；步驟四，金屬性擊穿的定位，斷開第一開關(guān)，接通第二開關(guān)，干式空心電抗器即接入工頻電路，匝間絕緣若為金屬性擊穿，則認(rèn)為電抗器已經(jīng)出現(xiàn)短路匝，施加工頻電流，短路處的溫度迅速升高，短路匝溫度也因短路電流而迅速升高，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位，如果此時溫度不升高，則進(jìn)行步驟五；步驟五，低阻擊穿的定位，匝間絕緣若為低阻擊穿，同時接通第一開關(guān)和第二開關(guān)，在電抗器通過額定電流的情況下，使用高頻脈沖電壓擊穿故障點(diǎn)出現(xiàn)匝間短路，此時擊穿故障點(diǎn)的絕緣碳化變黑，出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點(diǎn)的位置；如果電源繼續(xù)保持，則繞組會形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位，如果此時溫度不升高，則進(jìn)行步驟六；步驟六，高阻擊穿的定位，匝間絕緣若為高阻擊穿，用聲音探測裝置進(jìn)行探聽，根據(jù)擊穿點(diǎn)的高阻情況，調(diào)節(jié)高頻脈沖回路的參數(shù)，斷開第一開關(guān)和第二開關(guān)，加大充電電容，再重新接通第一開關(guān)和第二開關(guān)，增加在高頻脈沖擊穿點(diǎn)弧道的能量，降低擊穿故障點(diǎn)的絕緣，形成金屬性匝間短路，用紅外熱像儀進(jìn)行精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，其特征在于所述高頻脈沖振蕩電路還包括限流電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，其特征在于，建立的疊加后的電路，其具體電路連接關(guān)系如下充電電容、放電球隙、第一開關(guān)、第二開關(guān)、阻塞電感和補(bǔ)償電容依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，所述充電電容、補(bǔ)償電容分別并聯(lián)直流電源和交流電源，所述第一開關(guān)與所述第二開關(guān)之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器的一端連接的連接點(diǎn)，所述充電電容與所述補(bǔ)償電容之間設(shè)有與待測的干式空心電抗器的另一端連接的連接點(diǎn)，限流電阻與直流電源串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，含有以下步驟步驟一，建立由工頻電路與高頻脈沖振蕩電路相互疊加的電路，工頻電路主要由第二開關(guān)、阻塞電感、補(bǔ)償電容和交流電源構(gòu)成，高頻脈沖振蕩電路主要由放電球隙、第一開關(guān)、充電電容和直流電源組成；步驟二，將干式空心電抗器的一端接入第一開關(guān)與第二開關(guān)之間，另一端接入充電電容與補(bǔ)償電容之間；步驟三，斷開第二開關(guān)，接通第一開關(guān)，干式空心電抗器即接入高頻脈沖振蕩電路，判斷干式空心電抗器是否存在匝間絕緣缺陷，若有缺陷，則進(jìn)行步驟四至步驟六，依次判斷是否為金屬性擊穿、低阻擊穿、高阻擊穿并根據(jù)不同的缺陷性質(zhì)進(jìn)行定位。
文檔編號G01R31/06GK102590699SQ20121000667
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者何宏明, 劉平原, 姚森敬, 彭向陽, 徐林峰, 楊翠茹, 林一峰, 歐小波, 鄭曉光 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院