[發明專利]基于頻域和時域的電容式套管絕緣系統老化狀態評估方法

在審

• 申請號: 201911017941.5
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110726880A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 張施令;姚強;宮林;籍勇亮
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R31/00;G01N25/00
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王曉坤

本發明公開了一種基于頻域和時域的電容式套管絕緣系統老化狀態評估方法、裝置、設備及計算機可讀存儲介質，包括：分別對干式套管與油浸式套管單獨絕緣材料試樣、干式及油浸式整體套管模型進行老化處理后，在不同溫度下分別對干式套管與油浸式套管單獨絕緣材料試樣、干式及油浸式整體套管模型進行PDC測量。在不同溫度與濕度下對干式套管與油浸式套管單獨絕緣材料試樣、干式及油浸式整體套管模型進行FDS測量。根據干式套管及油浸式套管單獨絕緣材料試樣、干式及油浸式整體套管模型的PDC測量結果以及FDS測量結果，有效分析套管絕緣材料老化狀態。本發明所提供的方法、裝置、設備及計算機可讀存儲介質，可以有效避免套管事故造成損失。

技術領域

本發明涉及電力設備的套管檢測技術領域，特別是涉及一種基于頻域和時域的電容式套管絕緣系統老化狀態評估方法、裝置、設備以及計算機可讀存儲介質。

背景技術

套管是許多電力設備，包括變壓器，斷路器，電容器等的主要配件。非電容式和電容式是套管的兩種基本類型。前者出現較早，且結構比較簡單。電容式套管在以下四種技術中得到運用：RB型，OIP型，RIP型和ERIP型。OIP型套管于1920年間得到發展，是目前使用最多的套管類型。套管的爆炸事故往往與套管絕緣系統的老化有關，因此在運行中對套管的狀態檢測十分重要。目前，用于監測套管運行狀態的常規方法包括在工頻條件下的視覺檢查和對介質損耗角正切/電容的測量。出于對絕緣系統非破壞性以及測試可靠性的需要，基于絕緣介質性能改變的檢測方法得到有力的發展。

一般套管絕緣系統破壞的機理包括以下兩個方面：外界大氣中的潮氣通過老化的密封墊滲入套管中，導致電容芯子中的潮氣含量逐漸增加。在這種情況下，潮氣含量最集中的地方將出現在電容芯子表面；油紙套管芯子在真空罐中加熱來抽出同軸鋁箔間薄紙層內殘留的潮氣，潮氣首先從薄紙層的邊緣蒸發出來，但是如果罐子中抽真空的速度過快，則蒸發將比較劇烈，由于蒸發需吸收熱量，因此沿套管軸向的溫度分布在極板邊緣附近下降，局部的溫度下降將阻礙紙板中間部分潮氣的抽取。如果縮短套管芯子的干燥過程將在套管中部形成一些“氣包”，然而在工頻條件下對電容芯子進行電容和損耗角正切的測量將不能有效檢測出這種“氣包”的存在。

由于套管電容芯子中的極板對電場分布的控制作用，將確保絕緣介質中軸向電場強度分布較均勻，但是徑向電場強度分布不均勻，且在中心導桿，或者法蘭附近出現最大電場強度。考慮到套管在工作條件下，將有電流通過中心導桿，因此中心導桿將產生熱量(特別是在過載條件下)，同時由于中心導桿有外施電壓的存在，套管絕緣介質也會生成一定的熱量，且一般變壓器套管的低端都浸在變壓器油中(上層油的溫度一般超過90度)，所以整個套管的最熱點溫度一般出現在中心導桿附近的絕緣介質中。綜上所述，在套管中部“氣包”附近存在的較高電場強度和較高溫度將加速紙纖維素的老化分解，并且水分是其中的分解產物。含有水分的紙纖維素有較高的介質損耗角正切，這將加劇絕緣介質中局部過熱的發生，所以套管工作許多年后，局部過熱處的紙將逐漸碳化。紙層內的碳化痕跡將導致紙層兩邊極板間的短路，同時較高電場強度和較高溫度將轉移至與“氣包”外部相鄰的紙層。最后，高電位轉移到外部絕緣良好的紙層，并在一定時間后擊穿，最終導致整個套管絕緣系統的破壞。

當套管在長時間運行后，由于電場和熱場的耦合作用，開始在套管絕緣系統的局部薄弱地方出現老化現象，且主要發生在套管極板的邊緣部分，由于此處的局部放電而在極板邊緣出現碳化痕跡，最后有可能導致絕緣擊穿。一般來說，電容式套管發生的絕緣擊穿或者閃絡包括以下形式：穿過紙層中部的幅向擊穿；穿過極板邊緣的紙層擊穿；沿電容芯子表面的軸向閃絡；瓷套浸入油中部分外表面或內表面閃絡；在空氣中的上部瓷套的表面閃絡。

綜上所述可以看出，如何對電容式套管絕緣系統的老化狀態進行有效的分析評估，從而避免套管事故造成損失是目前有待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于頻域和時域的電容式套管絕緣系統老化狀態評估方法、裝置、設備以及計算機可讀存儲介質，以解決現有技術中缺少有效對電容式套管絕緣系統的老化狀態進行評估的方式，不能有效避免套管事件造成損失的問題。