[發明專利]一種特高壓換流變壓器閥側套管故障熱源檢測方法

有效

• 申請號: 202110534954.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113237920B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 劉凱;吳廣寧;賀敏斌;林牧;高波;楊雁
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢蝶

本發明公開了一種特高壓換流變壓器閥側套管故障熱源檢測方法，用面缺陷和體缺陷這兩種物理幾何概念描述特高壓換流變壓器閥側套管內部的缺陷，從熱學和幾何性質上概括和近似了特高壓換流變閥側套管由于參入金屬顆粒、混入氣泡、澆注環節裂紋和電容屏擊穿的工況原因而產生的缺陷；以不同尺寸面缺陷和體缺陷的閥側套管作為樣本，通過閥側套管內部缺陷熱源等效模型由熱流傳感器實測得到的表面熱通量運算出缺陷故障熱源強度，并通過擬合的數值分析手段，形成了詳細的缺陷故障與發熱情況即熱源強度的對應曲線數據，為有效防止套管故障提供了數據支持，以此實現準確的故障熱源檢測。

技術領域

本發明涉及特高壓故障檢測領域，具體涉及一種特高壓換流變壓器閥側套管故障熱源檢測方法。

背景技術

換流變壓器閥側套管是換流變壓器的核心部件，其作用是把變壓器內部繞組引線引出到油箱外部，實現與外部電網連接，擔負著引線對地絕緣和固定引線作用，是連接換流變壓器與換流站閥廳的重要“橋梁”。

隨著用電負荷的持續增長，遠距離、高電壓、大容量的復雜運行環境對套管的穩定運行提出了更高的要求。近年來，由套管故障導致變壓器停運的事故比例仍然較高，《國家電網公司2003-2014年運行情況分析》報告中，2003-2014年十二年來，國家電網公司29座換流站共發生36次直流一次設備故障導致的直流單雙極運行過程中出線直流閉鎖，其中由直流套管導致的閉鎖次數為6次，占直流一次設備故障的16.7％。調查發現，由于換流變閥側套管內部設計缺陷或接觸不良，載流導管承載除基波電流外的大諧波電流分量，芯體內的溫度高于常規變壓器套管，內部發生缺陷極易導致過熱而引發故障。因此精確檢測特高壓換流變壓器閥側套管內部缺陷是有效預防套管故障的關鍵。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種特高壓換流變壓器閥側套管故障熱源檢測方法解決了如何精確檢測特高壓換流變壓器閥側套管內部缺陷故障熱源的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種特高壓換流變壓器閥側套管故障熱源檢測方法，包括以下步驟：

S1、將N個具有不同幾何尺寸面缺陷和M個具有不同幾何尺寸體缺陷的特高壓換流變壓器閥側套管標記為N+M個樣本，并固定在測試平臺中，N和M均為正整數；

S2、在測試平臺內，將熱流傳感器固定于N+M個樣本表面，采集得到N+M個樣本各自的表面熱通量；

S3、根據N+M個樣本各自的表面熱通量和等效球域空間，使用工程有限元數值計算軟件，通過閥側套管內部缺陷熱源等效模型，運算得到N個面缺陷樣本的熱源強度和M個體缺陷樣本的熱源強度；

S4、根據N個面缺陷樣本的熱源強度得到S-Q面缺陷-熱源強度曲線，并根據M個體缺陷樣本的熱源強度得到V-Q體缺陷-熱源強度曲線；

S5、測量在工程中正在使用的特高壓換流變壓器閥側套管的面缺陷和體缺陷，根據S-Q面缺陷-熱源強度曲線和V-Q體缺陷-熱源強度曲線，得到其熱源強度，實現故障熱源的檢測。

進一步地，所述步驟S2中的熱流傳感器為陣列型高精度熱流傳感器。

進一步地，所述陣列型高精度熱流傳感器的型號為XM269C，其陣列總尺寸為4.4mm×4.4mm×0.5mm。

上述進一步方案的有益效果為：特高壓換流變壓器閥側套管具有其典型的尺寸，采用陣列型高精度熱流傳感器，且用獨特的尺寸匹配閥側套管，比單一傳感元件的熱流傳感器的測量結果更加精準。

進一步地，所述步驟S3中閥側套管內部缺陷熱源等效模型屬于空間球體模型。

進一步地，所述步驟S3中閥側套管內部缺陷熱源等效模型的模型表達式為：

Q＝∫∫∫_ΩqdV (1)