[發明專利]換流變壓器閥側套管的頻域介電響應測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202111203311.4
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113985139A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 文豪;張靜;羅傳仙;程林;江翼;周正欽;胡長猛;司文榮
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;南瑞集團有限公司;國網上海市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發明提供了一種換流變壓器閥側套管的頻域介電響應測量系統，所述測量系統包括控溫模塊、高壓頻域介電響應測量模塊，所述高壓頻域介電響應測量模塊包括信號輸出和采集單元、信號放大單元和信號監測分析單元，所述高壓頻域介電響應測量模塊可實現寬范圍變溫下高壓頻域介電響應測量，易于在復雜現場環境下開展測量，本發明還提供了換流變閥側套管的頻域介電響應測量方法，本發明具有測量溫度可寬范圍調節，以及抗電磁干擾能力強的優點，為超特高壓大尺寸換流變閥側套管的絕緣檢測提供了有效檢測手段。

技術領域

本發明屬于換流變閥側套管頻域介電性能分析及其絕緣狀態評估領域。特別是一種換流變壓器閥側套管的頻域介電響應測量裝置及方法。

背景技術

近年來，我國超特高壓直流輸電工程快速發展。換流變壓器是超特高壓直流輸電工程的核心設備，承擔著電能變換輸送的作用。其中，換流變壓器套管作為換流變壓器閥側出線設備，承擔將電流引出換流變壓器以及絕緣支撐等重要功能。在換流變壓器長期運行中，換流變壓器閥側套管會受到電應力、熱應力、機械應力以及壓力等因素影響而引起其絕緣性逐漸劣化，劣化嚴重可導致換流變閥側套管尾部發生爆炸、起火等故障，嚴重威脅換流變壓器以及閥廳的安全穩定運行。因此，及時有效地對換流變壓器閥側套管開展絕緣狀態檢測與評估，對保證換流變壓器和電力系統可靠運行具有重要意義。

頻域介電譜是基于電介質內部極化行為與電導特性來反應電介質絕緣狀態的一種無損檢測技術。國內外研究學者應用頻域介電譜技術對套管絕緣狀態診斷評估開展了較多研究工作。國內方面：重慶大學廖瑞金等在室溫下利用測量電壓有效值為140V的頻域介電譜技術研究了水分對10kV油紙電容式套管絕緣狀態影響，研究結果表明套管主絕緣介質損耗和電容值隨水分含量增大而增大，10-3Hz頻率下電容比特征量可有效評估套管絕緣狀態。西安交通大學穆海寶等在室溫下采用測量電壓有效值為140V的頻域介電譜技術對均勻受潮和非均勻受潮油紙絕緣和現場環境溫度下的110kV變壓器套管進行測試，研究表明非均勻受潮油紙絕緣出現顯著損耗峰，并證明此受潮模型適用于現場變壓器套管受潮狀態評估。南方電網公司潘志城等在現場環境溫度下采用測量電壓有效值為140V的頻域介電譜技術對500kV套管開展絕緣狀態測試，研究結果表明頻域介電譜中頻段和低頻段可分別有效診斷變壓器套管存在的老化缺陷和受潮缺陷。國外方面：美國Diego M.Robalino等在現場環境下采用測量電壓有效值為140V和1400V的頻域介電譜技術對變壓器套管進行測試，研究表明在電磁噪聲干擾下140V測量電壓下的套管頻域介電響應測量曲線在低頻區出現較大波動，但在測量電壓1400V下套管頻域介電響應曲線幾乎不受干擾。澳大利亞SumerederC等在室溫下采用測量電壓有效值為140V的頻域介電譜技術對新和老化高壓套管開展測試，研究表明不同老化狀態高壓套管頻域介電譜曲線在低頻區差異較大，水分引起套管介質損耗數值變大。

目前，現有成果主要是在環境溫度下采用有效值140V低壓頻域介電譜技術對變壓器套管開展絕緣狀態檢測與分析。目前，采用頻域介電譜技術對變壓器套管開展絕緣狀態檢測與分析所存在不足如下：(1)在現場開展換流變壓器套管運維時，維修人員需掌握溫度、濕度等情況決定何時進行檢修，這對工作人員造成一定困擾。同時，頻域介電譜結果受換流變壓器套管及油箱內外溫差及環境濕度等因素影響較大，也難以順利實現換流變壓器套管絕緣狀態有效檢測與評估。(2)現有頻域介電譜技術存在測量電壓低、電流信號弱的不足，測試結果易受電磁噪聲等因素干擾，進而引起換流變壓器套管內部缺陷難以被表征，對其絕緣狀態診斷評估存在較大困難。

發明內容

本發明的目的是既提供一種換流變壓器閥側套管芯體及絕緣護套的寬溫度、寬濕度范圍的實現方法，以及處于絕緣油中閥側套管尾部的寬溫度范圍的實現方法，可模擬閥側套管運行時的溫差分布和濕度調節；又提供了高電壓頻域介電響應的測量裝置，實現換流變閥側套管在更高電壓下的頻域介電響應測量，有效增強測量電流信號，提升抗電磁信號干擾能的換流變閥側套管在寬溫、寬濕度范圍和高電壓下的頻域介電響應測量方法。以克服現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是