專利名稱：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行過程中，都無法對匝間絕緣缺陷進(jìn)行具體的統(tǒng)計分析，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
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疊加電路，該疊加電路包括依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路的第一調(diào)壓變壓器、保護(hù)電阻、整流硅堆、充電電容、阻塞電感和補償電容，所述保護(hù)電阻與所述第一調(diào)壓變壓器的第一輸出端連接，所述補償電容與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述整流硅堆與所述充電電容之間連接放電球隙的一端，放電球隙的另一端與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述補償電容并聯(lián)第二調(diào)壓變壓器，該第二調(diào)壓變壓器與所述第一調(diào)壓變壓器連接同一個交流電源，交流電源與第一調(diào)壓變壓器、第二調(diào)壓變壓器之間分別設(shè)有第一開關(guān)與第二開關(guān)，所述充電電容與所述阻塞電感之間設(shè)有與干式空心電抗器一端連接的第一檢測點，所述補償電容與所述第一調(diào)壓變壓器之間設(shè)有與干式空心電抗器另一端連接的第二檢測點；
步驟二，將干式空心電抗器的一端接入疊加電路的第一檢測點，另一端接入疊加電路的第二檢測點；
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出現(xiàn)匝間短路，此時擊穿故障點的絕緣碳化變黑，出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點的位置；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弧道的能量，降低擊穿故障點的絕緣，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。
本定位方法實現(xiàn)的本質(zhì)是通過工頻電路與高頻脈沖振蕩電路相互疊加而成。其中，第二調(diào)壓變壓器、阻塞電感和補償電容構(gòu)成工頻電路，第一調(diào)壓變壓器、保護(hù)電阻、放電球隙和充電電容組成高頻脈沖振蕩電路。本定位方法所實現(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。補償電容的作用是提供待測的干式空心電抗器的試驗電流，降低對電源的容量要求，補償電容的電容值較大，因為考慮到設(shè)備的實際限制，無法要求補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)補償電容和交流電源的目的。本定位方法所設(shè)計的電路中，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。此外，本發(fā)明的另外一個關(guān)鍵設(shè)計是將第一調(diào)壓變壓器與第二調(diào)壓變壓器共用一個交流電源，以免因為兩個電源存在相位差而影響到電路中其它元器件的使用。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，該電路可實現(xiàn)將缺陷點溫度急劇升高，然后通過紅外熱像儀達(dá)到缺陷定位的目的。
在所建立的疊加電路中，所述第一調(diào)壓變壓器與所述第二調(diào)壓變壓器均由調(diào)壓器與高壓試驗變壓器組成。
本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果
(1)填補了目前干式空心電抗器匝間絕緣缺陷無法定位的空白，實現(xiàn)了對缺陷進(jìn)行精確定位；
(2)實現(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)計成為可能，為制定電抗器的運行維護(hù)規(guī)程提供依據(jù)，指導(dǎo)運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)計方面的完善，從而進(jìn)一步提高干式空心電抗器的運行可靠性，降低事故發(fā)生的概率。


圖1為本發(fā)明實施例所建立的疊加電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例
參見圖1，一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疊加電路，該疊加電路包括依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路的第一調(diào)壓變壓器、保護(hù)電阻R、整流硅堆D、充電電容C、阻塞電感L1和補償電容C1,所述保護(hù)電阻R與所述第一調(diào)壓變壓器的第一輸出端連接，所述補償電容C1與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述整流硅堆D與所述充電電容C之間連接放電球隙S的一端，放電球隙S的另一端與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述補償電容C1并聯(lián)第二調(diào)壓變壓器，該第二調(diào)壓變壓器與所述第一調(diào)壓變壓器連接同一個交流電源AC，交流電源AC與第一調(diào)壓變壓器、第二調(diào)壓變壓器之間分別設(shè)有第一開關(guān)K與第二開關(guān)K1,所述充電電容C與所述阻塞電感L1之間設(shè)有與干式空心電抗器L 一端連接的第一檢測點，所述補償電容C1與所述第一調(diào)壓變壓器之間設(shè)有與干式空心電抗器L另一端連接的第二檢測點；所述第一調(diào)壓變壓器由第一調(diào)壓器T1與第一高壓試驗變壓器T2組成， 所述第二調(diào)壓變壓器由第二調(diào)壓器T3與第二高壓試驗變壓器T4組成。
步驟二，將干式空心電抗器L的一端接入疊加電路的第一檢測點，另一端接入疊加電路的第二檢測點；
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。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出現(xiàn)匝間短路，由于擊穿故障點的電阻低，在高頻脈沖擊穿時弧道能量較大，會迅速將擊穿故障點的絕緣碳化變黑，繼而會出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點的位置；如果試驗電源繼續(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技術(shù)，短時間內(nèi)無法使故障點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；幻根據(jù)擊穿點的高阻情況，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，再重新接通第一開關(guān)K、第二開關(guān)K1，增加在高頻脈沖擊穿點弧道的能量，會迅速將擊穿故障點的絕緣降低，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
(1)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，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，通過紅外熱像儀可將缺陷位置進(jìn)行精確定位。
本發(fā)明建立的疊加電路實質(zhì)上表達(dá)了一種干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位系統(tǒng)電路。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，且電感值與L相r1當(dāng)；補償電容C1的值根據(jù)L1和L確定，按照下式進(jìn)行計算，& =^7^.充電電容C的5電容值按照下式計算，C =其中f<100kH。放電球隙S在指定電壓下進(jìn)行點火放電，為待測的干式空心電抗器L提供高頻脈沖振蕩電壓。
圖1中，圖中上部分虛線框為高頻脈沖電源部分，由工頻電源AC提供電源；下部分虛線框內(nèi)為工頻電源部分電路，仍由工頻電源AC提供電源；即第一調(diào)壓器T1、第二調(diào)壓器T3 的原邊共用一個交流電源，以免因為兩個電源存在相位差而影響到電路中其它元器件的使用，由高頻脈沖電源部分和工頻電源部分疊加組成的定位電路設(shè)有兩個連接點與待測的干式空心電抗器相連。
本發(fā)明所公開的定位方法，在實施中，有以下注意事項1)阻塞電阻！^的選用、在電路中的位置、及阻塞電阻L1電感值的選擇，選用阻塞電阻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)補償電容(；的選用、在電路中的位置、及補償電容C1電容值的選擇，補償電容C1 一方面作為補償電容，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。幻第一調(diào)壓器T1、第二調(diào)壓器T3的原邊共用一個交流電源，以免因為兩個電源存在相位差而影響到電路中其它元器件的使用。
在本發(fā)明設(shè)計的電路中，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^ Ω，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，阻塞電阻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和阻塞電阻L1進(jìn)行選擇，由于振蕩頻率在數(shù)十kHz左右，此時阻塞電阻L1上將承受主要的高頻脈沖振蕩電壓，經(jīng)仿真計算補償電容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，短路點溫度迅速升高，通過紅外熱像儀可將缺陷點精確定位，同時匝間絕緣缺陷點會因高溫碳化，并伴隨煙霧，據(jù)此可標(biāo)示各包封的故障點位置。
上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明之一可行實施例的具體說明，該實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疊加電路，該疊加電路包括依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路的第一調(diào)壓變壓器、保護(hù)電阻、整流硅堆、充電電容、阻塞電感和補償電容，所述保護(hù)電阻與所述第一調(diào)壓變壓器的第一輸出端連接，所述補償電容與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述整流硅堆與所述充電電容之間連接放電球隙的一端，放電球隙的另一端與所述第一調(diào)壓變壓器的第二輸出端連接，所述補償電容并聯(lián)第二調(diào)壓變壓器，該第二調(diào)壓變壓器與所述第一調(diào)壓變壓器連接同一個交流電源，交流電源與第一調(diào)壓變壓器、第二調(diào)壓變壓器之間分別設(shè)有第一開關(guān)與第二開關(guān)，所述充電電容與所述阻塞電感之間設(shè)有與干式空心電抗器一端連接的第一檢測點，所述補償電容與所述第一調(diào)壓變壓器之間設(shè)有與干式空心電抗器另一端連接的第二檢測點；步驟二，將干式空心電抗器的一端接入疊加電路的第一檢測點，另一端接入疊加電路的第二檢測點；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出現(xiàn)匝間短路，此時擊穿故障點的絕緣碳化變黑，出現(xiàn)煙霧，標(biāo)示出故障點的位置；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弧道的能量，降低擊穿故障點的絕緣，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1所述的干式空心電抗器匝間絕緣缺陷的定位方法，其特征在于所述第一調(diào)壓變壓器與所述第二調(diào)壓變壓器均由調(diào)壓器與高壓試驗變壓器組成。
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疊加電路；步驟二，將干式空心電抗器的一端接入疊加電路的第一檢測點，另一端接入疊加電路的第二檢測點；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、高祖擊穿并根據(jù)不同的缺陷性質(zhì)進(jìn)行定位。本發(fā)明填補了目前干式空心電抗器匝間絕緣缺陷無法定位的空白，實現(xiàn)了對缺陷進(jìn)行精確定位。
文檔編號G01R31/06GK102520311SQ20121001236
公開日2012年6月27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