一种输电杆塔-电抗器融合结构及诊断方法与流程

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种输电杆塔-电抗器融合结构及诊断方法。

背景技术：

1、我国风力资源丰富，可利用的风能资源超过7.5亿千瓦，以风电为主的新能源的发展是推动绿色低碳能源转型。我国远海处具有广阔平坦的区域以及丰富的风能资源，而传输海上风电能源的主要形式是海底电缆，随着电压等级的不断升高其所产生的无功功率也会越多，通常采用电抗器进行无功功率补偿。

2、电抗器按照结构特点来进行分类可分为柱式空心电抗器和环型空心电抗器。其中，传统的柱式空心电抗器又名干式空心电抗器，干式空心电抗器为了避免大量的磁干扰，占地面积较大，大多在100平方米至200平方米之间，且由于磁污染的因素，并不适合在室内搭建，其他种类电抗器虽然不如该电抗器所需占地面积大，但仍需要占用一定的土地资源。

3、输电铁塔是架空线路的支撑点，为高耸建筑构物，主要采用钢结构，由塔头、塔身和塔腿三大部分组成。参考《铁塔手册》35kv-220kv的铁塔占地面积一般在9平方米至339平方米之间，日常中我们见到过的铁塔占地面积也大多在20平方米至100平方米之间。因此有必要提出一种可以实现系统无功补偿的输电杆塔-电抗器融合结构。

技术实现思路

1、本发明提供一种输电杆塔-电抗器融合结构及诊断方法，将无功补偿电抗器与输电杆塔融合成一套系统，将用于无功补偿的环型空心电抗器放入输电杆塔塔身内部，输电杆塔塔腿之间，用以提高输电杆塔的利用水平，节约土地的占用资源，降低无功补偿装置的面积成本。同时提高电网的功率因数，并增强其传输能力，降低线路的损耗，改善电能质量，减少由于系统大量的无功所造成的电路压降，增强电力系统的稳定性，保护系统的安全运行。

2、本发明提供的技术解决方案如下：

3、本发明的一个目的是提供一种输电杆塔-电抗器融合结构，其特殊之处在于：

4、包括输电杆塔、电抗器、浪涌保护器、架空线以及接引导线；

5、所述输电杆塔包括输电杆塔塔身、输电杆塔塔腿以及输电杆塔塔头，所述输电杆塔塔头下侧与所述输电杆塔塔身连接，所述输电杆塔塔身下侧与所述输电杆塔塔腿连接，所述输电杆塔塔腿设置在地面上；

6、所述架空线一端与所述输电杆塔塔头的电力系统连接，另一端与所述接引导线连接；

7、所述电抗器设置在所述输电杆塔塔腿之间且与地面接触，所述电抗器与所述输电杆塔塔身以及所述输电杆塔塔腿之间保持一定的间距，所述电抗器通过所述接引导线与所述架空线连接，所述电抗器与所述浪涌保护器连接。

8、进一步地，所述输电杆塔塔头上侧设置有避雷器，所述避雷器包括避雷线，所述输电杆塔塔头的电力系统与所述避雷线连接。

9、进一步地，所述接引导线中间通过支撑绝缘子进行固定，所述支撑绝缘子设置在地面上，且所述支撑绝缘子与所述输电杆塔塔腿、所述输电杆塔塔身均保持一定距离。

10、进一步地，所述电抗器选用环型空心电抗器，所述环型空心电抗器包括至少一个环型空心电抗器单元，所述环型空心电抗器单元一侧分别设置有进线端子和出线端子，所述环型空心电抗器单元上侧和下侧均设置有固定支撑件，所述环型空心电抗器单元通过所述固定支撑件与绝缘板相连，设置于所述环型空心电抗器单元底端的所述绝缘板与底部支撑绝缘子相连，所述底部支撑绝缘子于地面连接。

11、进一步地，所述输电杆塔塔头设置有塔杆引线，所述塔杆引线上设置有防振锤，所述防振锤设置在所述输电杆塔塔头与所述塔杆引线接头处。

12、进一步地，所述防振锤包括锤头、绞线以及线夹，所述锤头通过所述绞线设置在所述线夹上，所述线夹设置在所述杆塔引线上。

13、进一步地，所述电抗器连接有振动传感器。

14、进一步地，所述电力系统包括三相电力系统；

15、所述环型空心电抗器单元的数量为3个，3个所述环型空心电抗器单元堆叠设置，所述环型空心电抗器单元与所述三相电力系统并联，且所述环型空心电抗器单元的中性点均连接有接地电阻；

16、所述避雷器分别通过所述避雷线与所述三相电力系统并联。

17、进一步地，所述浪涌保护器与所述三相电力系统并联，且所述浪涌保护器连接有浪涌保护器专用脱离器和警告器。

18、本发明的另一个目的是提供一种诊断方法，所述诊断方法用于诊断上述输电杆塔-电抗器融合结构的工作状态，所述诊断方法包括以下步骤：

19、安装一个与所述电抗器连接的加速度传感器；

20、通过所述加速度传感器收集所述电抗器的振动信号，并将所述振动信号发送至信号处理模块；

21、所述信号处理模块将所述振动信号转换为电信号，并通过调制放大器对所述电信号进行处理，然后将处理后的电信号传输到无线通讯模块，通过远程变电站进行在线检测和分析，根据在线检测和分析结果实现诊断。

22、与现有技术相比，本发明所带来的额外效益在于：

23、1.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，该结构将无功补偿电抗器与输电杆塔融合成一套系统，将用于无功补偿的电抗器放入输电杆塔塔身内部，输电杆塔塔腿之间，用以提高输电杆塔的利用水平，节约土地的占用资源，降低无功补偿装置的面积成本。同时提高电网的功率因数，并增强其传输能力，降低线路的损耗，改善电能质量，减少由于系统大量的无功所造成的电路压降，增强电力系统的稳定性，保护系统的安全运行；

24、2.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，采用支撑绝缘子支撑电抗器，其中一支撑绝缘子固定在地面，其余支撑绝缘子固定在输电杆塔塔身上，可以提高接引导线的稳定性；由于电抗器的重量较大，如果不采用支撑绝缘子支撑，则可能会导致接引导线受到振动或摇晃，从而影响电力系统的可靠性和稳定性；

25、3.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，采用支撑绝缘子支撑电抗器，相较于传统的支撑方式，利用支撑绝缘子可以有效避免电抗器和输电杆塔之间的接触，减少因摩擦和碰撞引起的设备损坏，此外，支撑绝缘子的设置方式也有利于对电力设备进行维护和管理；

26、4.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，可以在近岸处就将海底电缆所产生的无功进行补偿，降低电网的有功损耗，也提高了电网的功率因数以及电能质量，有效维持了电网的电压稳定性，有利于海上风力发电配入电网，具有较高的经济效益；

27、5.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，采用了环型空心电抗器，该环型空心电抗器有着体积小、运行可靠、维护方便、重量轻等优势，且由于环型空心电抗器解决了柱式空心电抗器外部的开放式磁场问题，将大部分的磁场约束在了线圈内，故可以与周围的金属结构、电力设备等保持较为安全的电距离，使得整套系统的运行安全性大大提高；

28、6.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，该结构采用的一般输电铁塔的内部有足够的空间可以容纳下一个环型空心电抗器，并使两者都处于相对安全稳定的运行状态，从而能够在近岸处就将海底电缆产生的无功进行补偿，降低了系统的损耗，并且减小了土地资源的占用，提升了输电铁塔的利用水平；同时，电抗器本身为无源器件，能够适应在户外较恶劣的环境下稳定运行；

29、7.本发明提供了一种输电杆塔-电抗器融合结构，采用防振锤固定法固定杆塔引线，当电力输配电系统受到自然灾害和外部因素干扰时，电线电缆和杆塔会产生振动，容易导致系统故障或灾害损失，防振锤作为减震消能装置，能够有效地减小杆塔引线和输电杆塔振动幅度，减小了系统脆弱性和故障率；

30、8.本发明提供的诊断方法，通过加速度传感器或振动传感器收集振动信号，输出相应的物理量信号至信号处理模块，通过信号处理模块将物理量信号转换为电信号，并通过调制原件对原先的电信号进行放大调制，并在主控模块的存储模块中进行信息的存储。输入到无线通信模块后，可以将调制信号射频化，无线通信模块将基于5g信号进行传输，以便在空气或其他介质中传输这些信号，提高通信效率，并实现远距离、长电池寿命以及低硬件成本的通信。将所收集到的信号传递到最近的变电站，在变电站内对环型空心电抗器的振动信号进行分析后，即可对其运行状态进行在线检测。