超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統，對傳統的穿墻套管做了部分技術改進，并在此基礎上設計了電壓電流檢測電路和監測保護模塊，通過檢測外接電容的電壓和外接電流互感器的電流對穿墻套管的狀態進行監測與保護，由于可以隨時檢測且不影響套管的運行，使得本檢測系統具有較高的時效性和安全性。

【技術實現步驟摘要】
超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統
本專利技術涉及電力系統輸變電
，具體涉及一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統。
技術介紹
在超(特)高壓交流變電站以及高壓直流輸電的換流站，某些設備必須設置在戶內，以保證良好的運行環境，比如防止污穢、雨霧等導致的外部絕緣故障。其中一個典型的案例是：在直流輸電系統的換流站，換流閥都是安裝在閥廳內，需要通過高壓直流穿墻套管連接換流閥和室外的直流設備。超(特)高壓穿墻套管由于其外絕緣性能的要求，導致其總長度超出制造的工藝控制水平，因此對超(特)高壓穿墻套管，一般采取兩節制造然后對接組裝的方式安裝。圖1是現有超(特)高壓穿墻套管的典型結構原理圖，其中由套管1(戶內部分)和套管2(戶外部分)兩節對接組裝構成。套管1具有外套1-1，高壓導電桿1-2，電容層1-3，末屏1-4及末屏接地端子1-5，法蘭1-6。套管2具有外套2-1，高壓導電桿2-2，電容層2-3，末屏2-4及末屏接地端子2-5，法蘭2-6。套管1和套管2通過法蘭1-6和2-6實施密封和對接，并通過法蘭將套管固定安裝在墻壁上；導電桿1-2和2-2則通過一銅質圓筒3實施電氣連接，圓筒3與導電桿1-2及2-2之間還有鍍銀彈性觸指增強其接觸性能。但是，實際運行中的穿墻套管會由于各種原因導致故障，比如套管內部沿面放電，套管電容擊穿等。現有的套管狀態監測方法是通過抽取套管的油樣或者SF6氣體樣本檢測其中的油、氣成分，通過檢測到的成分分析套管的狀態。這種方式的缺陷是，一般要等待停電的時候抽樣；另外就是一般油、氣的成分變化往往滯后于套管的電氣性能變化，導致檢測的時效性問題。也有通過在套管末屏接地引下線安裝電流互感器的方式來監測套管介損和電容量變化實施套管檢測的方式，但是這種方式可能造成套管末屏在運行中開路，其應用因此范圍受到限制。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統，以快速安全地檢測套管的狀態。為了實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統，包括電壓電流檢測電路和監測保護模塊；所述穿墻套管由套管1和套管2兩節套管對接組裝而成，在套管1和套管2的次外層電容屏分別引出一測量端子；所述電壓電流監測電路包括第一測量單元、第二測量單元和光電轉換器，所述光電轉換器接所述監測保護模塊；在套管1的測量端子與接地點之間串聯所述第一測量單元，所述第一測量單元由外接電容C1和外接電流互感器TA1串聯組成，所述外接電容C1高壓端接入套管1的測量端子，外接電流互感器TA1的低壓端接地；在套管2的測量端子與接地點之間串聯所述第二測量單元，所述第二測量單元由外接電容C2和外接電流互感器TA2串聯組成，所述外接電容C2高壓端接入套管2的測量端子，外接電流互感器TA2的低壓端接地；將套管1外接電容C1兩端的電壓測量信號U1、將套管2外接電容C2兩端的電壓測量信號U2、套管1外接電流互感器TA1的電流測量信號IC1，以及套管2外接電流互感器TA2的電流測量信號IC2分別接入光電轉換器的輸入端，光電轉換器將電壓測量信號U1、電壓測量信號U2、電流測量信號IC1和電流測量信號IC2轉換成光信號后，通過光纖傳輸至所述監測保護模塊；通過下式設置外接電容C1和C2的值：其中，U0為所述穿墻套管的導電桿的一次電壓；U01、U02分別為套管1、套管2外接電容C1、C2兩端的測量電壓設計值，C01、C02分別為套管1、套管2的導電桿與測量端子之間的出廠電容值，Cd1、Cd2分別為套管1、套管2的末屏接地端子與測量端子之間的出廠電容值；所述監測保護模塊通過檢測IC1/U1是否等于初始設置值jωC1來判斷外接電容C1是否正常；通過檢測IC2/U2是否等于初始設置值jωC2來判斷外接電容C2是否正常；若外接電容C1和外接電容C2均正常，所述套管監測保護模塊通過檢測套管1和套管2測量端子外接電容的電壓測量信號U1與電壓測量信號U2的比值是否接近于根據套管出廠值C01、C02、Cd1、Cd2與設置值C1、C2計算的如下初始設置值和/或通過套管1和套管2的測量端子外接電流互感器的電流測量信號與的比值是否接近于根據套管出廠值C01、C02、Cd1、Cd2與設置值C1、C2計算的如下初始設置值來判斷套管內部的電容量C01、Cd1、C02、Cd2是否出現變化，實現套管的狀態監測。本專利技術超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統對傳統的穿墻套管做了部分技術改進，并在此基礎上設計了電壓電流檢測電路和監測保護模塊，通過檢測外接電容的電壓和外接電流互感器的電流對穿墻套管的狀態進行監測與保護，由于可以隨時檢測且不影響套管的運行，使得本檢測系統具有較高的時效性和安全性。附圖說明圖1是現有超(特)高壓穿墻套管的結構原理圖；圖2是改進的超(特)高壓穿墻套管的結構原理圖及其電壓電流檢測電路；圖3是圖2去除標記后的簡化圖；圖4是電壓電流檢測電路的一個實施例；圖5本專利技術實施例超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統的結構示意圖；圖6是套管及其電壓電流檢測電路的等效原理電路圖；圖7是本專利技術實施例中的監測與保護邏輯框圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本專利技術進一步詳細說明。圖2是改進的超(特)高壓穿墻套管的結構原理圖，其中由套管1(戶內部分)和套管2(戶外部分)兩節對接組裝構成。套管1具有外套1-1，高壓導電桿1-2，電容層1-3，末屏1-4及末屏接地端子1-5，法蘭1-6。套管2具有高壓外套2具有外套2-1，高壓導電桿2-2，電容層2-3，末屏2-4及末屏接地端子2-5，法蘭2-6。套管1和套管2通過法蘭1-6和2-6實施密封和對接，并通過法蘭將套管固定在墻壁上；導電桿1-2和2-2則通過一銅質圓筒3實施電氣連接，圓筒與導電桿1-2及2-2之間還有鍍銀彈性觸指增強其接觸性能。此外，在套管1增加一電壓測量端子1-7，在套管2增加一電壓測量端子2-7。這兩個電壓測量端子分別由套管1和套管2的次外層電容屏中引出。測量端子如果不外接測量裝置，一般是直接可靠接地，這使得套管的接地更加可靠，因為有兩個接地點，可以防止其中的末屏接地點或者測量接地點開路導致的套管故障。如圖2所示，在套管1的測量端子1-7與接地點之間串聯一測量單元，所述的測量單元由電容C1和電流互感器TA1串聯組成，所述的電容C1高壓端接入套管的測量端子1-7，電流互感器TA1的低壓端接地；在套管2的測量端子與接地點之間串聯一測量單元，所述的測量單元由電容C2和電流互感器TA2串聯組成，所述的電容C2高壓端接入套管的測量端子2-7，電流互感器TA2的低壓端接地。為便于查看，將圖2中的標記刪除，得到圖3。所述的套管監測系統還包括：在套管1和套管2的測量單元分別并聯一放電間隙與避雷器或壓敏電阻，放電間隙與避雷器或壓敏電阻的高壓端與外接電容的高壓端并聯，低壓端接地。圖4為放電間隙與避雷器或壓敏電阻接入前置測量電路的方式，其中C和TA分別代表圖2中套管1的C1和TA1或者套管2中的C2和TA2，10為放電間隙，11為避雷器或者壓敏電阻。圖4中還包括光電轉換器，光電轉換器的輸入端引入套管1外接電容C1兩端的電壓測量信號U1、套管2外接電容C2兩端的電壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統，其特征在于，所述穿墻套管由套管1和套管2兩節套管對接組裝而成，在套管1和套管2的次外層電容屏分別引出一測量端子；所述電氣狀態檢測系統包括電壓電流檢測電路和監測保護模塊；所述電壓電流監測電路包括第一測量單元、第二測量單元和光電轉換器，所述光電轉換器接所述監測保護模塊；在套管1的測量端子與接地點之間串聯所述第一測量單元，所述第一測量單元由外接電容C

【技術特征摘要】
1.一種超高壓穿墻套管的電氣狀態檢測系統，其特征在于，所述穿墻套管由套管1和套管2兩節套管對接組裝而成，在套管1和套管2的次外層電容屏分別引出一測量端子；所述電氣狀態檢測系統包括電壓電流檢測電路和監測保護模塊；所述電壓電流監測電路包括第一測量單元、第二測量單元和光電轉換器，所述光電轉換器接所述監測保護模塊；在套管1的測量端子與接地點之間串聯所述第一測量單元，所述第一測量單元由外接電容C1和外接電流互感器TA1串聯組成，所述外接電容C1高壓端接入套管1的測量端子，外接電流互感器TA1的低壓端接地；在套管2的測量端子與接地點之間串聯所述第二測量單元，所述第二測量單元由外接電容C2和外接電流互感器TA2串聯組成，所述外接電容C2高壓端接入套管2的測量端子，外接電流互感器TA2的低壓端接地；將套管1外接電容C1兩端的電壓測量信號U1、將套管2外接電容C2兩端的電壓測量信號U2、套管1外接電流互感器TA1的電流測量信號IC1，以及套管2外接電流互感器TA2的電流測量信號IC2分別接入光電轉換器的輸入端，光電轉換器將電壓測量信號U1、電壓測量信號U2、電流測量信號IC1和電流測量信號IC2轉換成光信號后，通過光纖傳輸至所述監測保護模塊；通過下式設置外接電容C1和C2的值：其中，U0為所述穿墻套管的導電桿的一次電壓；U01、U02分別為套管1、套管2外接電容C1、C2兩端的測量電壓設計值，C01、C02分別為套管1、套管2的導電桿與測量端子之間的出廠電容值，Cd1、Cd2分別為套管1、套管2的末屏接地端子與測量端子之間的出廠電容值；所述監測保護模塊通過檢測IC1/U1是否等于初始設置值jωC1來判斷外接電容C1是否正常，通過檢測IC2/U2是否等于初始設置值jωC2來判斷外接電容C2是否正常；若外接電容C1和外接電容C2均正常，則所述套管監測保護模塊通過檢測套管1和套管2測量端子外接電容的電壓測量信號U1與電壓測量信號U2的比值是否接近于根據套管出廠值C01、C02、Cd1、Cd2與設置值C1、C2計算的如下初始設置值和/或通過套管1和套管2的測量端子外接電流互...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖遙，周紅陽，
申請(專利權)人：中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心，
類型：發明
國別省市：廣東,44