[發(fā)明專利]一種適用于陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測診斷方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103728543A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 伍志榮;聶德鑫;鄧建鋼;張連星;饒文峰;劉詣;鄢陽;全江華;陳凱;馬躍
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)公司;南京南瑞集團公司;國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國家電網(wǎng)公司交流建設分公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 蘇敏

技術領域

本發(fā)明涉及GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測領域，更具體地說，涉及一種適用于陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測診斷方法及裝置。

背景技術

氣體絕緣金屬封閉式組合電器(Gas?Insulated?Switchgear，簡稱GIS)在實際運行和實驗中發(fā)現(xiàn)，GIS內(nèi)部的隔離開關在切合小容量負載時，由于觸頭運動速度慢、隔離開關滅弧能力弱等原因，觸頭間可能會發(fā)生重擊穿，產(chǎn)生波頭很陡的行波，在GIS內(nèi)發(fā)生多次折反射，形成頻率高達MHz數(shù)量級的操作過電壓，稱之為快速暫態(tài)過電壓(very?fast?transient?over-voltage，VFTO)。VFTO含有三個主要的頻率分量：2MHz的基本振蕩頻率、10MHz的高頻分量和40MHz的快速暫態(tài)分量，其中40MHz的快速暫態(tài)分量是陡形侵入波在GIS中發(fā)展形成的，直接影響著GIS的絕緣。

在實際運行中多次發(fā)生由VFTO過電壓引發(fā)的事故，GIS中的支撐絕緣子通常是GIS絕緣中最薄弱的環(huán)節(jié)，GIS在制造和運行中都難免會產(chǎn)生由于導電微粒等原因所導致的電場集中，特別是GIS在加工、裝配過程中以及開關操作時的電弧燃燒都會產(chǎn)生一些導電微粒，導電微粒在電場作用下很容易附著在絕緣子表面，使絕緣子沿面閃絡電壓顯著降低。研究結(jié)果表明：當GIS中的盆式絕緣子表面無導電微粒附著時，VFTO作用下的SF6氣隙擊穿電壓并不比其在雷電作用下的擊穿電壓低(在GIS設備選型時，就是以雷電沖擊過電壓為依據(jù)加以選擇的)。而當絕緣子表面存在由金屬微粒或表面電荷集聚等原因造成的局部電場集中時，即使在實際應用氣壓范圍(0.3-0.5MPa)內(nèi)，VFTO作用下的絕緣子沿面放電電壓也遠低于雷電作用下的沿面放電電壓值。

無論是雷電沖擊電壓還是由GIS中的隔離開關分合母線電容電流時產(chǎn)生的快速暫態(tài)過電壓，均具有上升時間短及幅值高的特點，因此當這些陡波侵入GIS中時，可能會在GIS的不同部位，如高壓開關本身、絕緣間隙、絕緣子、套管等出現(xiàn)故障，這不僅影響金屬封閉開關設備本身的可靠性，而且對其鄰近的電力變壓器絕緣結(jié)構也造成很大危險。

當運行工況下GIS遭遇陡波電壓侵入時，可能使本來不發(fā)生局部放電的GIS類設備發(fā)生局部放電。假定當兩種電壓疊加時，陡波與交流的放電機理相互沒有影響，當沖擊電壓的幅值足夠高時，使得總的電壓幅值達到主放電的電壓U_cB時，出現(xiàn)放電。這次放電建立起很高的反向電壓，隨著陡波沖擊電壓下降，就會在幾十μs內(nèi)出現(xiàn)幾次放電，這過程與沖擊電壓下的局部放電過程相同。在沖擊電壓消失后，氣隙上經(jīng)過幾次放電會留下一定的殘余反向電壓U_p，這個電壓疊加在交流電壓上，隨著交流電壓瞬時值U_C’的升高，一旦達到氣隙的交流擊穿電壓U_cB時，又出現(xiàn)放電，如圖1(a)表示只發(fā)生一次放電，以后就不會再出現(xiàn)放電；圖1(b)表示不僅在第一個半周出現(xiàn)放電，而且在以后各個半周期內(nèi)都會持續(xù)出現(xiàn)放電，顯然后者對絕緣的破壞嚴重得多。是否會出現(xiàn)這種情況，決定于交流電壓的幅值、沖擊放電的剩余電壓幅值、沖擊電壓作用在交流電壓上的相位以及缺陷的放電電壓等。絕緣劣化缺陷在沖擊電壓下產(chǎn)生放電后，絕緣缺陷的擊穿電壓會降低，再加上剩余電壓的疊加影響，總是會加劇局部放電，因此，實時在線監(jiān)測陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)變化，對于GIS類設備安全運行具有重要的實際意義。因此陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測診斷方法具有重要的工程應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種適用于陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測診斷方法及裝置，可實時監(jiān)測陡波電壓侵入前后GIS絕緣狀態(tài)變化，提供陡波侵入電壓類型、GIS局部放電類型及擊穿定位結(jié)果。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種適用于陡波侵入GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測診斷方法，包括以下步驟：

S1、采用窄帶電流傳感器和寬帶高頻電流傳感器穿套在GIS設備接地線上，用于接收接地電流信號，接地電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓信號通過陡波過電壓侵入保護后端處理器的浪涌保護器；

S2、將超聲波傳感器分別布置在各氣室支撐絕緣子旁，并布置相應供電單元和前置放大器，陡波侵入運行工況GIS類設備時，超聲波將接收到相應超聲波信號；

S3、GIS設備在運行工況下出現(xiàn)陡波侵入時，窄帶電流傳感器將接收頻率范圍在20kHz-3MHz內(nèi)的陡波基本振蕩頻率信號，記時刻T1，最大幅值記為A1，寬帶高頻電流傳感器將接收頻率范圍在1MHz-50MHz的陡波高頻振蕩頻率信號，記時刻T2，最大幅值記為A2；記A=A1-A2，T=(T1+T2)/2；