一种电容器元件击穿的电流监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于高压电容器在线监测技术领域，特别涉及一种电容器元件击穿的 电流监测装置，适用于高压油浸电容器。
【背景技术】
[0002] 目前，电容器故障监测方法有内部不平衡、电容量、温度、压力、局部放电、微水、油 气谱等监测。
[0003] 内部不平衡监测在电容器装置中作为电容器内部故障保护广泛应用，根据不同的 接线形式，内部不平衡保护的灵敏度和应用场合不同。不管是哪一种内部不平衡保护都存 在对称故障条件下，内部不平衡保护将无法监测的情况。
[0004] 理论上和实际测量中都可以发现，电容器元件的击穿是整组电容器元件随机击 穿。拿桥式接线方式的内部不平衡保护来看，如图1所示，当某一桥臂(^电容器发生击穿 后，四个桥臂中C 2电容器、C3电容器发生故障将会时桥臂重新恢复平衡，只有当C i电容器 或C4电容器发生故障时，才能扩大不平衡直到内部不平衡监测报警，其他的内部不平衡监 测接线都存在同样的问题。这说明，该传统的内部不平衡监测有50%左右的可能性将故障 累积，直到发生电容器雪崩式大量损坏或爆炸等严重故障。
[0005] 电容器在运行过程中电容量会随时间发生变化，也会随着温度发生变化，这是由 电容器本身的特性所决定的。这些因素会影响利用绝对电容量来反映电容器故障的可靠 性。因此，在线监测电容量的方法最近几年虽然有些变电站尝试使用，但是没有得到广泛应 用。
[0006] 随着国内输电容量以及电压等级的提高，电容器组的容量也越来越大。有资料显 示±500kV的输电系统将会使用800多万kvar的电容器，±800kV的输电系统将会使用 1200多万kvar的电容器。按照国内目前使用的电容器单台容量在500kvar~600kvar之 间计算，一条直流输电线使用的电容器量将在1. 5万台~2. 4万台。而不平衡检出法只可 能检出电容器组中发生了元件击穿，而对发生元件击穿的电容器个数和位置无法确定，检 修的时候需要对整个电容器组中的电容器进行逐个测量，数量如此巨大的电容器在剔除故 障单元的过程中会耗费大量的人力物力。
[0007] 其他相关监测手段如局放、油温、油色谱等，均为间接监测。目前尚无与这些参量 有关的实用的寿命模型，很难反映电容器的当前状态，同时，这些传感器的安装可能会破坏 电容器的密封性，目前仅在集合式电容器中少量使用。运行量最大的电容器组架装置监测 中尚未得到广泛应用。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的在于提供一种电容器元件击穿的电流监测装置，适用于高压油 浸电容器。该装置和方法不仅可以监测电容器在运行过程中是否发生元件击穿，而且可以 定位故障电容器并将电容器的累计击穿次数以及击穿时刻并输出；能够避免电容器在对称 故障下累积故障造成更大的损失，也可以快速定位故障电容器，节约检修的人力物力。
[0009] 为达到上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0010] -种电容器元件击穿的电流监测装置，用于至少两个电容器，其特征在于，包括微 处理器CPU，用于测量每个电容器工作电流的对应的电流互感器，用于模数转换的A\D转换 模块，用于显示元件击穿的电容器编号、击穿时间和击穿累计次数的显示器；所述电流互感 器的输出端电连接A\D转换模块的输入端，所述A\D转换模块的输出端电连接所述微处理 器CPU的I/O输入端，所述微处理器CPU的I/O输出端电连接所述显示器的输入端。
[0011] 本技术方案的特点和进一步改进在于：
[0012] 所述监测装置还包括用于存储元件击穿的电容器的编号、击穿时间和击穿累计次 数的存储器，所述存储器与所述微处理器CPU电连接。
[0013] 所述监测装置还包括通讯模块和外部后台管理计算机，所述通讯模块的输入端与 所述微处理器CPU电连接，所述通讯模块的输出端与外部后台管理计算机电连接。
[0014] 本实用新型的电容器元件击穿的电流监测装置及其电流监测方法，可以实现电容 器击穿的在线监测，监测电容器在运行过程中是否发生击穿，记录击穿数量和时间，定位故 障电容器并将电容器的击穿数量以及击穿时间传输至显示器进行显示；避免电容器在对称 故障下累积故障造成更大的损失，节约检修的人力物力；而且该装置安装使用方便。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0016] 图1为【背景技术】中的桥式接线方式的内部不平衡监测方法的电气连接示意图。
[0017] 图2为本实用新型的高压油浸电容器击穿的监测装置的电气连接结构示意图。
[0018] 图3为高压油浸电容器单元中的元件连接图。
[0019] 图4为高压油浸电容器单元中元件击穿的顺序图。
[0020] 图5为电容器发生元件击穿的状态量变化率区域图。
【具体实施方式】
[0021] 参照图1，为【背景技术】中的桥式接线方式的内部不平衡监测方法的电气连接示意 图。
[0022] 参照图2,为本实用新型的电容器元件击穿的电流监测装置，用于至少两个电容 器。
[0023] 该监测装置包括微处理器CPU，用于测量每个电容器工作电流的对应的电流互感 器，用于模数转换的A\D转换模块，用于显示元件击穿的电容器编号、击穿时间和击穿累计 次数的显示器；所述电流互感器的输出端电连接A\D转换模块的输入端，所述A\D转换模块 的输出端电连接所述微处理器CPU的I/O输入端，所述微处理器CPU的I/O输出端电连接 所述显示器的输入端。
[0024] 其中，所述监测装置还包括用于存储元件击穿的电容器的编号、击穿时间和击穿 累计次数的存储器，所述存储器与所述微处理器CPU电连接。
[0025] 其中，所述监测装置还包括通讯模块和外部后台管理计算机，所述通讯模块的输 入端与所述微处理器CPU电连接，所述通讯模块的输出端与外部后台管理计算机电连接。
[0026] 下面以型号相同的两台并联电容器为例，说明本实用新型高压油浸电容器击穿的 监测方法。
[0027] (一）基本概念
[0028] 图3为高压油浸电容器中的元件连接图，图中左侧虚框表示第一电容器，右侧虚 框表示第二电容器，每台电容器由m个串联段组成，每个串联段由η个元件并联而成，每个 元件的电容量为Ce。每台电容器用对应一台电流互感器测量其工作电流。
[0029] 如图3,第一电流互感器CT1测量第一电容器的工作电流电流I i，设定第一电容器 的电容量C1;第二电流互感器CT 2测量第二电容器的工作电流12，设定第二电容器的电容量 C20
[0030] (1)电容器发生故障前（t = 0时刻，定义为前一时刻），第一电流互感器和第二电 流互感的的测量工作电流分别为：
[0033] 其中，?10为第一电容器的前一时刻工作电流，为第二电容器的前一时刻工作 电流W1。为第一电容器的前一时刻电容量，C2。为第二电容器的前一时刻电容量，汶为工作 电压，ω为工作角频率。 「00341 电容器故曈前的狀杰量Κ" (即电容器元件击穿前一时刻状态量Κ。）为：
[0036] (2)当电容器发生故障后（t = 1时刻，定义为当前时刻），第一电流互感器和第二 电流互感的测量工作电流分别为：
[0039] 其中，为第一电容器的当前时刻工作电流，/21为第二电容器的当前时刻工作 电流；C11为第一电容器的当前时刻电容量，C21为第二电容器的当前时刻电容量，为工作 电压，ω为工作频率。
[0040] 电容器故障后的状态量K1 (即电容器元件击穿当前时刻状态量K1)为：
[0042] (3)电容器故障前后的状态量变化率T (即电容器元件击穿当前时刻状态量变化 率Τ)为：
[0044] 状态量变化率T仅仅反应电容量的变化。
[0045] (二）以内熔丝电容器为例，详述如何利用状态量变化率T判断电容器的元件击穿 和累计击穿数量。
[0046] 在内熔丝电容器中，当元件发生故障时，内熔丝熔断隔离故障元件，电容器的电容 量将下降。
[0047] (1)当第一电容器(^发生元件击穿时，其电容量由C1。变为C11;第二电容器C 2的 电容量不发生变化，仍为C2。，此时，电容器故障前后的状态量变化率为：
[0049] (2)当第二电容器C2发生击穿时，其电容量由C2。变为C 21，第一电容器(^的电容量 不发生变化，仍为C1。，此时，电容器故障前后的状态量变化率为：
P
[0051] (3)假设第一电容器和第二电容器的电容量标称值为CN，元件的标称电容量为
[0052] 不妨假设第一电容器C1发生元件击穿，第一电容器C1的电容量由C 1。变为C11。
[0056] 定义β ( a i，α 2)为状态量变化率T的误差系数。其大小与正常电容器单元允许 偏差