專利名稱：一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工學(xué)電力系統(tǒng)輸變電領(lǐng)域，尤其涉及的是一種電容性套管、電流互 感器的狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變壓器和電流互感器是電力系統(tǒng)變電站中廣泛使用的核心設(shè)備。變壓器內(nèi)部繞組 要通過高壓套管才能聯(lián)接到其它高電壓設(shè)備。高壓套管的結(jié)構(gòu)請參見

圖1，套管1包括高電 壓大電流導(dǎo)電桿10，瓷瓶13，導(dǎo)電桿10與瓷瓶13之間的電容層11，電容層的末屏12和末 屏接地端子。電容層11采用鋁箔和電絕緣紙介質(zhì)以圓筒狀交替卷制，主要作用是使導(dǎo)電桿 10與瓷瓶13之間的電場均勻分布，以獲取所要求的電位梯度。最外一層鋁箔稱為末屏。導(dǎo) 電桿10對末屏呈現(xiàn)電容的性質(zhì)，電容量一般在600 1300pF。運(yùn)行中末屏需要可靠接地。 電流互感器的結(jié)構(gòu)與變壓器套管的結(jié)構(gòu)類似，其高壓導(dǎo)電部分與地電位之間也是通過電容 層來均勻分部內(nèi)部場強(qiáng)，防止局部場強(qiáng)過大擊穿損壞設(shè)備。以套管為例，套管事故是變壓器事故的常見類型，統(tǒng)計(jì)稱占變壓器事故總數(shù)的 40%。南方電網(wǎng)超高壓輸電公司近年的變壓器事故中，有5起屬于套管事故事故造成套管 爆炸著火，繼而燒毀變壓器，擴(kuò)大事故。套管事故主要是套管電容層由于絕緣老化、電場畸 變等導(dǎo)致的紙質(zhì)絕緣擊穿引起。電容鋁箔和絕緣紙?jiān)诰碇七^程中可能產(chǎn)生皺折，運(yùn)行過程 中可能產(chǎn)生層與層之間的滑動錯位等，都將導(dǎo)致套管內(nèi)部的電場畸變，造成局部擊穿，繼而 貫穿放電引起爆炸起火等，其發(fā)展速度極快。變壓器目前本體保護(hù)中的差動保護(hù)、過流保護(hù) 裝置等基本是在套管完全擊穿后才啟動，保護(hù)速度過慢，最終使變壓器嚴(yán)重受損。運(yùn)行中的變壓器要求對套管的電容量和介質(zhì)損耗角tg δ定期進(jìn)行試驗(yàn)檢測。如 果套管的電容量或介質(zhì)損耗角增大，則說明套管的電容層可能出現(xiàn)了局部擊穿，需要注意。 在確認(rèn)套管故障的條件下要更換套管。按照預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程(DL/T 596-1996，《電力設(shè)備預(yù) 防性試驗(yàn)規(guī)程》)，在檢測試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電容型套管的電容值變化達(dá)到出廠值或者上一次試驗(yàn) 值5%時(shí)，或者tgS變化超過0.3%時(shí)，就應(yīng)該引起足夠的重視。但是預(yù)防性試驗(yàn)不能徹底 杜絕套管擊穿的事故，主要是電容層的電壓擊穿大部分是在兩個試驗(yàn)周期之間快速發(fā)展。近年來快速發(fā)展了套管在線絕緣技術(shù)，通過監(jiān)測套管末屏接地引線中的電流，來 推算套管的電容量變化和介損變化，起到預(yù)警作用。但是，由于監(jiān)測套管末屏電流的小電流 互感器在小電流下的角度誤差大，導(dǎo)致測量的介質(zhì)損耗角tgS比實(shí)際的大，可能引起誤判 斷。因此，這種方式下一般不將其做為保護(hù)跳間信號，而是將介質(zhì)損耗的變化情況做為套管 是否完好的狀態(tài)監(jiān)測信號。因此，電力生產(chǎn)的實(shí)際過程中，迫切需要一種能夠準(zhǔn)確快速檢測套管故障，并迅速 報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)立即跳閘的保護(hù)監(jiān)測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電容性套管、電流互感器的狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的套管電容層由于絕緣老化、電場畸變等導(dǎo)致的絕緣擊穿引起的套管事故；另 外，解決目前變壓器本體保護(hù)速度過慢，最終使變壓器嚴(yán)重受損的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，包括套管、告警模塊和斷路器，還包 括檢測套管內(nèi)電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將 檢測到的電壓和電流送入監(jiān)測與保護(hù)處理模塊處理；所述監(jiān)測與保護(hù)處理模塊利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否產(chǎn) 生故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管末屏，輸出端連接監(jiān)測與保護(hù)處理模 塊，所述監(jiān)測與保護(hù)處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其中，所述電壓和電流檢測電路 包括第一電容和小電流互感器，所述第一電容與小電流互感器串聯(lián)；第一電容連接套管的 末屏，所述小電流互感器接地。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一放電間隙，所述放電間隙并聯(lián)在第一電容的兩端，放電間隙的放電起始電壓值低 于第一電容的耐壓水平。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一避雷器或一壓敏電阻，所述避雷器或壓敏電阻并聯(lián)在第一電容的兩端。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其中，所述電壓和電流檢測電路 還包括一光電隔離器，所述光電隔離器并聯(lián)在第一電容的兩端。所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其中，所述第一電容為一微法級 電容，所述第一電容C1的選擇公式為
權(quán)利要求
一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，包括套管、告警模塊和斷路器，所述套管包括導(dǎo)電桿、電容層和瓷瓶，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括檢測套管內(nèi)電容層電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將檢測到的電壓和電流送入監(jiān)測與保護(hù)處理模塊處理；監(jiān)測與保護(hù)處理模塊，利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否出現(xiàn)故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管末屏，輸出端連接監(jiān)測與保護(hù)處理模塊，所述監(jiān)測與保護(hù)處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電壓和電流檢測電路包括第一電容和小電流互感器，所述第一電容與小電流互感器串聯(lián)； 第一電容連接套管的末屏，所述小電流互感器接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電壓和電流檢測電路還包括一放電間隙，所述放電間隙并聯(lián)在第一電容的兩端，放電間隙 的放電起始電壓值低于第一電容的耐壓水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電壓和電流檢測電路還包括一避雷器或一壓敏電阻，所述避雷器或壓敏電阻并聯(lián)在第一電 容的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電壓和電流檢測電路還包括一光電隔離器，所述光電隔離器并聯(lián)在第一電容的兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一電容為一微法級電容，所述第一電容C1的選擇公式為 C1=(Uo/U1-1)Co 其中，Utl為套管的導(dǎo)電桿電壓值，Ctl為套管出廠時(shí)的初始電容值，U1為測量電壓值，所 述測量電壓值U1的選取等于系統(tǒng)母線電壓互感器的二次電壓值Us。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一電容的耐壓水平高于2千伏特。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電壓和電流檢測電路包括套管的電壓抽頭、小電流互感器和光電隔離器，所述電壓抽頭從 套管的電容層中引出；所述小電流互感器一端連接電容層末屏，另一端接地；所述光電隔 離器并聯(lián)在所述檢測電路上。
9.一種電容性套管、電流互感器的檢測方法，其特征在于，通過檢測測量電壓U1和測量 電流I。來監(jiān)測套管電容層的電場變化；其具體步驟為獲取測量電壓U1和測量電流Ic;通過修正系數(shù)k 將測量電壓U1修正為Ux,其中系數(shù)k 的整定按照套管正常時(shí)的測量 電壓U1和系統(tǒng)母線電壓互感器的二次電壓Us來確定 ku = VU1同時(shí)利用母線電壓互感器的變比ks及其二次電壓Us，并結(jié)合套管電容的出廠值Ctl和第 一電容的安裝值C1,計(jì)算出套管完好狀態(tài)下的基準(zhǔn)電流Iai ；設(shè)定系統(tǒng)發(fā)出告警或跳閘信號的四個整定值A(chǔ)i、A2, A3, A4,其中，A1 > A2 > 1 > A3 >A4 ；若Ux/Us≥Al，或IC/ICQ≥A1,則跳閘；UX/US≥A2,或IC/ICQ≥A2,則告警；若Ux/Us≤A3, 或 IC/ICQ ≤ A3,則告警；若 Ux/Us ≤A4,或 IC/ICQ ≤A4,則跳閘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電容性套管、電流互感器的檢測方法，其特征在于，還包括 利用測量電壓U1和測量電流I。推算出測量導(dǎo)納或阻抗值與系統(tǒng)第一電容的初始導(dǎo)納 或阻抗值的比值是否是在相對誤差整定值范圍內(nèi)，來判斷第一電容是否正常；并利用計(jì)算 測量電壓變化百分比與測量電流變化百分比的比值是否是在相對誤差整定值范圍內(nèi)，判斷 檢測系統(tǒng)的二次電路是否正常。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容性套管、電流互感器的檢測系統(tǒng)，包括套管、告警模塊和斷路器，還包括檢測套管內(nèi)電場和電流變化的電壓和電流檢測電路，所述電壓和電流檢測電路將檢測到的電壓和電流送入監(jiān)測與保護(hù)處理模塊處理；所述監(jiān)測與保護(hù)處理模塊利用檢測到的電壓和電流的變化值來判斷套管是否產(chǎn)生故障；所述電壓和電流檢測電路輸入端連接套管的末屏，輸出端連接監(jiān)測與保護(hù)處理模塊，所述監(jiān)測與保護(hù)處理模塊輸出端連接告警模塊和斷路器。采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對套管狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并對電容性電力設(shè)備提供可靠的保護(hù)。
文檔編號G01R31/08GK101944719SQ20101026046
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者夏谷林, 張楠, 程江平, 肖遙, 鄭望其 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心