一种电容式套管局放定位方法与流程

1.本发明涉及换流站/变电站高压一次设备检修试验领域，具体涉及一种电容式套管局部放 电定位方法。


背景技术：

2.电容式套管有害局放发生后，进一步恶化可能造成套管电容屏逐屏击穿，并发展为主绝 缘击穿故障。为了避免电容式套管运行中的击穿故障，《gb/t4109
‑
2008交流电压高压1000v 的绝缘套管》规定了套管出厂前应通过交流电压下的局部放电测试试验，要求其在1.5um/√3 下的局部放电量小于10pc。近年来随着套管电容芯子卷制及浸渍工艺的改善与提升，套管内 部局放控制水平提高，成熟套管厂家的油纸电容式套管或胶浸纸电容式套管产品在局放试验 电压下通常仅表现出试验回路的背景局放。
3.油纸电容式套管或胶浸纸套管在浸渍不彻底、材料选型不当、操作空间洁净度不满足要 求的情况下可能造成套管电容芯子内部存在气隙、孔洞、杂质等，在交流电压作用下可能发 生局部放电，导致套管出厂试验不通过。2015年来，南方电网公司换流站使用的500kv及以 上电压等级套管在出厂试验环节共发生局放超标事件5起，主要包括油浸式套管电容芯子内 部存在杂质导致局放超标、胶浸纸电容式套管更换原材料后浸渍不充分导致局放超标、胶浸 纸电容式套管电容芯子受到机械损伤后局放超标等情况。
4.由于套管与变压器、gis设备不同，无接地保护外壳，无法通过超声、超高频信号监测 等方式实时测试套管内部局放信号并确定局放发生的位置，很难通过试验局放波形对故障位 置进行定位。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本发明提供一种电容式套管局放定位方法，利用电路中不同电 气节点的端子接受到的局放信号差异，根据电容式套管总电容、屏间电容分布值，采用算法 推算出套管内部局放起始的电气位置，根据套管的电容屏布置结构，推测出套管内部局放起 始的物理位置。该方法可广泛应用电容式套管出厂试验、诊断试验的局放快速定位，便于制 造单位和用户单位查找局放原因，制定工艺改进和检修策略。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
7.一种电容式套管局放定位方法，包括：
8.步骤1：测量待测试的电容式套管的主电容量cx1，末屏或次末屏对地电容量cx2，第一 耦合电容器c1和第二耦合电容器的电容值c2；
9.步骤2：在所述电容式套管的末屏或次末屏，耦合电容器出线端子处连接两路局放测试 阻抗装置；
10.步骤3：在电容式套管的接线端子处施加方波信号，在两路局放测试阻抗装置输出端测 试方波信号，标定电容式套管末屏或次末屏连接的局放测试阻抗装置输出方波为一个定值， 记录两路方波信号幅值大小及比例；
11.步骤4：在电容式套管的接线端子处施加电压信号，分别测量在局部放电过程中不同阶 段的所述电容式套管的的末屏或次末屏，以及耦合电容器出线端子处两路方波信号幅值大小 及比例；
12.步骤5：根据施加方波信号时和施加电压信号时记录的两路方波信号幅值大小及比例得 到出套管内部局放起始的电气位置；依据所述电容式套管的布置结构，电容式套管内部局放 起始的物理位置。
13.如上所述的电容式套管局放定位方法，进一步地，在步骤4中：所述局部放电过程中不 同阶段的包括：
14.第一阶段：交流升压电路输出电压至电容式套管局放起始，持续加压10min至局放稳定；
15.第二阶段：继续升压至电容式套管额定电压的80％，同时套管末屏或次末屏处监测到的 局放量不应超过500pc，持续加压10min至局放稳定；
16.第三阶段：缓慢降压至局放熄灭。
17.如上所述的电容式套管局放定位方法，进一步地，在步骤5中：
18.末屏或次末屏的阻抗cd1，第二耦合电容器的阻抗cd2，其中，
19.施加方波信号时，阻抗cd1与cd2信号比例k1，cm为第一耦合电容器和第二耦合电容 器的阻抗电容，
[0020][0021]
施加电压信号时，阻抗cd1与cd2信号比例k2，cm为cd1、cd2的阻抗电容，
[0022][0023]
由于cx1为cx11与cx12串联，可得
[0024][0025]
求解出cx11，cx12；根据套管电容芯子设计参数，得到cx11，cx12分布的物理位置， 确定局部放电发生位置。
[0026]
如上所述的电容式套管局放定位方法，进一步地，若局放测试信号包含较大的脉冲峰值， 应分别对比两路信号的脉冲峰值比例及密集放电信号的幅值及比例。
[0027]
如上所述的电容式套管局放定位方法，进一步地，所述电容式套管的末屏或次末屏及陪 试品电容抽头均连接局放测试阻抗。
[0028]
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本方法相比传统的局放定位，考虑了电容式 套管的绝缘结构既屏间电容分布。相比变压器、gis类设备的局放定位方法，本设计方法可 利用电路中不同电气节点的端子接受到的局放信号差异，根据电容式套管总电容、屏间电容 分布值，采用算法推算出套管内部局放起始的电气位置，根据套管的电容屏布置结
构，推测 出套管内部局放起始的物理位置，不需在套管本体上布置传感器及探头。另外，相比紫外成 像、超声检测等局放定位方法，对于同一电容式套管类设备，本设计方法能够有效确定套管 内部发生局部放电的电容屏位置。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进 行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1是本发明电容式套管局部放电定位电路图。
[0031]
图2是本发明电容式套管局部放电定位又一电路图。图3是本发明局放定位算法流程图。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描 述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本申请保护的范围。
[0033]
实施例：
[0034]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二
”ꢀ
等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数 据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的 那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形， 意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或 设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]
参见图1至图2，图1是本发明电容式套管局部放电定位电路图；图2是本发明局放定位算 法流程图。
[0036]
本发明提供一种电容式套管局放定位方法，利用电路中不同电气节点的端子接受到的局 放信号差异，根据电容式套管总电容、屏间电容分布值，采用算法推算出套管内部局放起始 的电气位置，根据套管的电容屏布置结构，推测出套管内部局放起始的物理位置。该方法可 广泛应用电容式套管出厂试验、诊断试验的局放快速定位，便于制造单位和用户单位查找局 放原因，制定工艺改进和检修策略。
[0037]
一种电容式套管局放定位方法，包括：
[0038]
步骤1：测量待测试的电容式套管的主电容量cx1，末屏或次末屏对地电容量cx2，第一 耦合电容器c1和第二耦合电容器的电容值c2；
[0039]
步骤2：在所述电容式套管的末屏或次末屏，耦合电容器出线端子处连接两路局放测试 阻抗装置；
[0040]
步骤3：在电容式套管的接线端子处施加方波信号，在两路局放测试阻抗装置输出
端测 试方波信号，标定电容式套管末屏或次末屏连接的局放测试阻抗装置输出方波为一个定值， 记录两路方波信号幅值大小及比例；
[0041]
步骤4：在电容式套管的接线端子处施加电压信号，分别测量在局部放电过程中不同阶 段的所述电容式套管的的末屏或次末屏，以及耦合电容器出线端子处两路方波信号幅值大小 及比例；
[0042]
步骤5：根据施加方波信号时和施加电压信号时记录的两路方波信号幅值大小及比例得 到出套管内部局放起始的电气位置；依据所述电容式套管的布置结构，电容式套管内部局放 起始的物理位置。
[0043]
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，在步骤4中：所述局部放电过程中不同阶 段的包括：
[0044]
第一阶段：交流升压电路输出电压至电容式套管局放起始，持续加压10min至局放稳定；
[0045]
第二阶段：继续升压至电容式套管额定电压的80％，同时套管末屏或次末屏处监测到的 局放量不应超过500pc，持续加压10min至局放稳定；
[0046]
第三阶段：缓慢降压至局放熄灭。
[0047]
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，在步骤5中：
[0048]
末屏或次末屏的阻抗cd1，第二耦合电容器的阻抗cd2，其中，
[0049]
施加方波信号时，阻抗cd1与cd2信号比例k1，cm为第一耦合电容器和第二耦合电容 器的阻抗电容，
[0050][0051]
施加电压信号时，阻抗cd1与cd2信号比例k2，cm为cd1、cd2的阻抗电容，
[0052][0053]
由于cx1为cx11与cx12串联，可得
[0054][0055]
求解出cx11，cx12；根据套管电容芯子设计参数，得到cx11，cx12分布的物理位置， 确定局部放电发生位置。
[0056]
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，若局放测试信号包含较大的脉冲峰值，应 分别对比两路信号的脉冲峰值比例及密集放电信号的幅值及比例。
[0057]
作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述电容式套管的末屏或次末屏及陪试品 电容抽头均连接局放测试阻抗。
[0058]
具体实施中，可以包括以下步骤：
[0059]
s1：测试电容式套管的主电容量cx1为1293pf，末屏对地电容量cx2为2447pf，测试
耦 合电容器c1＝666pf，c2＝300uf；
[0060]
s2：连接电容式套管试品、交流升压电路、耦合电容器电路及电压测量回路；在电容式 套管末屏或次末屏，耦合电容器出线端子处连接两路局放测试阻抗装置；
[0061]
s3：在电容式套管接线端子处施加方波信号，在两路局放测试阻抗装置输出端测试方波 信号，标定电容式套管末屏或次末屏连接的局放测试阻抗装置输出方波为一个定值，记录两 路方波信号幅值大小及比例，标定套管末屏处局放为10pc，；耦合电容器处局放为4.2pc， k1＝2.4；
[0062]
s4：
[0063]
s401:交流升压电路输出电压至电容式套管局放起始，持续加压10min至局放稳定；
[0064]
s402:记录两路局放测试阻抗装置输出端测试信号的幅值及比例；若局放测试信号包含较 大的脉冲峰值，应分别对比两路信号的脉冲峰值比例及密集放电信号的幅值及比例；
[0065]
s403:继续升压至电容式套管额定电压的80％，同时套管末屏或次末屏处监测到的局放量 不应超过500pc，持续加压10min至局放稳定，重复步骤四(2)，套管末屏处阻抗盒测试局 部放电量为130pc，耦合电容处阻抗盒测试局部放电量为32pc，k2＝4；
[0066]
s404:缓慢降压至局放熄灭，记录两路局放测试阻抗装置输出端测试信号的幅值及比例。
[0067]
s405:对两路信号的脉冲峰值的幅值及比例进行按图2进行计算，得到局放起始的电容屏 位置。计算得到k1＝2.4，k2＝4，联立cx11//cx12＝cx1＝1293pf求解出，cx11＝2040pf， cx12＝3531pf。
[0068]
s406:根据套管电容屏设计，该电容式套管共25大屏，其局放起始位置在由内向外侧第 10整屏附近。
[0069]
本发明的主要技术创新内容包括：
[0070]
1、提出了一种基于局放幅值信号差的电容式套管局放定位方法。
[0071]
2、其原理在于，利用电路中不同电气节点的端子接受到的局放信号差异，根据电容式套 管总电容、屏间电容分布值，推算出套管内部局放起始的电气位置。
[0072]
3、根据套管电容屏物理分布位置及屏间电容量设计值，推算出套管内部局放起始的物理 位置。
[0073]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体 示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或 者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述 不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的 技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。
[0074]
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技 术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本 发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。