一种干式电抗器长期运行评估装置及其评估方法

技术领域

本发明涉及一种电力行业广泛使用的干式电抗器长期运行进行检测的方法，具体涉及一种干式电抗器长期运行评估装置及其评估方法。

背景技术

干式电抗器在电力行业广泛使用，主要起着无功补偿和滤波的作用。干式电抗器运行环境恶劣，常年在户外运行，日晒雨淋也加速了其绝缘的老化，容易造成干式空心电抗器匝间绝缘破坏后的短路，导致电抗器的烧毁，严重影响到供电可靠性。

目前干式电抗器出厂都要进行出厂试验，但针对现有正运行的干式电抗器能否长期安全可靠运行无法评估，也没有有效的检测方法来评价其是否能长期运行。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种干式电抗器长期运行评估方法，解决了现有技术不能对干式电抗器匝间绝缘进行考核并评估其是否能安全运行的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种干式电抗器长期运行评估装置，包括：电抗器、接线臂、支撑绝缘子、支撑钢架、交直流试验电源、交直流电流互感器、高频局部放电监测器、电子鼻传感器、小车、绝缘轨道、可调电阻器、无线遥控和数据显示终端；

所述电抗器顶部设置有防雨罩，底部设置有用于将多个包封连接的接线臂；所述电抗器底部与支撑绝缘子顶端相连，所述支撑绝缘子下端与固定在地面的支撑钢架顶端相连；所述电抗器下方设置有绝缘轨道，所述绝缘轨道由支撑绝缘子支撑固定于地面上；所述绝缘轨道上设置有沿绝缘轨道行进的小车，所述小车上安装有电子鼻传感器；所述电子鼻传感器用于收集当电抗器运行异常时排出的刺激性气体；

所述交直流试验电源与电抗器引线A通过试验加压线A相连，所述试验加压线A上设置有交直流电流互感器，所述电抗器引线A设置于电抗器防雨罩的一端，所述接线臂的一端设置有电抗器引线B，所述电抗器引线B通过试验加压线B与所述交直流试验电源相连，形成闭合回路，所述试验加压线B上设置有可调电阻器；

当对所述电抗器施加2.5倍的额定线端电压，所述高频局部放电检测器用于检测所述电抗器的放电情况；

当对所述电抗器施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流时，无线遥控装置控制所述小车沿绝缘轨道运动，所述电子鼻传感器收集到刺激性气体时产生的数据通过无线信号传输传递给数据显示终端。

所述绝缘轨道包括内轨道和外轨道，所述内轨道半径为（0.5r+0.5R-5）cm，所述外轨道半径为（0.5r+0.5R+5）cm，r和R分别为电抗器的内半径和外半径，小车沿圆周轨道行驶，每次行驶30度，停止1分钟，一个圆周停12次，此时电子鼻传感器检测电抗器是否有刺激性气味。

所述电抗器底部设置有用于支撑接线臂的接线臂支撑钢架。

所述可调节电阻器，与电抗器串联，通过控制可调节电阻器的大小，来控制电抗器施加的等效电流大小，使施加在干式电抗器中的等效电流为其3倍的工频额定电流；所述可调节电阻器包括绕组和绝缘筒，所述绕组缠绕在绝缘筒上，调节范围在0.01-10欧姆之间。

所述无线信号传输为Massive Mimo无线技术，使用Sub 6GHz频段中的4.9GHz频段波，实现电子鼻传感器与数据终端之间的数据传输，数据交换速度为1GB。

所述无线遥控装置使用10米范围内精度到达1厘米的UWB定位技术实现对小车的精确控制。

一种干式电抗器长期运行评估装置的评估方法，包括以下步骤：

第一步：通过交直流试验电源装置施加2.5倍的额定线端电压于电抗器两端，持续施加15分钟；通过交流电流互感器监测试验电源输出电流，期间如果输出电流突然增大30%以上，立即停止试验，判断电抗器故障；

第二步：同时在持续施加电压的15分钟内，通过高频局部放电监测装置观测电抗器外表面来监测电抗器的高频局部放电信号，如果检测到有高频局部放电信号，立即停止试验，判断电抗器故障；

第三步：通过外部交直流试验电源装置，给电抗器施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流，模拟电抗器实际匝间短路运行工况，持续运行1小时；

第四步：利用电子鼻传感器在电抗器的下部探测是否刺激性气味；电子鼻传感器检测的信号，通过无线传输到数据显示终端；通过无线遥控装置控制小车的停止和启动，避免人近距离操作引起的安全事故；

第五步：综合判断电抗器是否可以长期运行。

监测所述高频电磁波信号频率范围在30MHZ-300MHZ的局部放电特征信号，若在15分钟监测时间范围内，高频电磁波信号被诊断为局部放电信号，且信号幅值均大于50mV时，判断电抗器不能长期运行。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明电抗器长期运行评估装置通过在干式电抗器上分别施加2.5倍的额定线端电压和施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流来实现检验干式电抗器可否长期稳定运行，这样能够避免人近距离操作引起的安全事故，同时还解决了快速评估干式电抗器能否长期稳定运行。在施加2.5倍的额定线端电压时采用高频局部放电监测器来检测电抗器是否有放电信号，在施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流时，通过在电抗器下部设置的电子鼻传感器，围绕电抗器采集刺激性气味来实现对电抗器长期运行评估的。本发明所采用的内外轨道的绝缘轨道，其能够使得在上面运动的电子鼻传感器采集信号更稳定，排除了电抗器内部电流对电子鼻传感器的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为防雨罩、2为电抗器引线A、3为试验加压线A、4为交直流电流互感器、5为交直流试验电源、6为接线臂、7为支撑绝缘子、8为支撑钢架、9为接线臂支撑钢架、10为电抗器、11为电抗器引线B、12为试验加压线B、13为高频局部放电监测器、14为小车、15为绝缘轨道、16为支撑绝缘子、17为可调电阻器、18为无线遥控、19为数据显示终端。

具体实施方式

结合附图1对本发明做进一步的说明。

一种干式电抗器长期运行评估装置，包括：电抗器、接线臂、支撑绝缘子、支撑钢架、交直流试验电源、交直流电流互感器、高频局部放电监测器、电子鼻传感器、小车、绝缘轨道、可调电阻器、无线遥控和数据显示终端；

所述电抗器顶部设置有防雨罩，底部设置有用于将多个包封连接的接线臂；所述电抗器底部与支撑绝缘子顶端相连，所述支撑绝缘子下端与固定在地面的支撑钢架顶端相连；所述电抗器下方设置有绝缘轨道，所述绝缘轨道由支撑绝缘子支撑固定于地面上；所述绝缘轨道上设置有沿绝缘轨道行进的小车，所述小车上安装有电子鼻传感器；所述电子鼻传感器用于收集当电抗器运行异常时排出的刺激性气体；通过轨道支撑绝缘子将小车轨道支撑至距离干式电抗器20cm处的位置。

所述交直流试验电源与电抗器引线A通过试验加压线A相连，所述试验加压线A上设置有交直流电流互感器，所述电抗器引线A设置于电抗器防雨罩的一端，所述接线臂的一端设置有电抗器引线B，所述电抗器引线B通过试验加压线B与所述交直流试验电源相连，形成闭合回路，所述试验加压线B上设置有可调电阻器；

当对所述电抗器施加2.5倍的额定线端电压，所述高频局部放电检测器用于检测所述电抗器的放电情况；

当对所述电抗器施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流时，无线遥控装置控制所述小车沿绝缘轨道运动，所述电子鼻传感器收集到刺激性气体时产生的数据通过无线信号传输传递给数据显示终端。

所述绝缘轨道包括内轨道和外轨道，所述内轨道半径为（0.5r+0.5R-5）cm，所述外轨道半径为（0.5r+0.5R+5）cm，r和R分别为电抗器的内半径和外半径，小车沿圆周轨道行驶，每次行驶30度，停止1分钟，一个圆周停12次，此时电子鼻传感器检测电抗器是否有刺激性气味。

所述电抗器底部设置有用于支撑接线臂的接线臂支撑钢架。

所述可调节电阻器，与电抗器串联，通过控制可调节电阻器的大小，来控制电抗器施加的等效电流大小，使施加在干式电抗器中的等效电流为其3倍的工频额定电流；所述可调节电阻器包括绕组和绝缘筒，所述绕组缠绕在绝缘筒上，调节范围在0.01-10欧姆之间。

所述无线信号传输为Massive Mimo无线技术，使用Sub 6GHz频段中的4.9GHz频段波，实现电子鼻传感器与数据终端之间的数据传输，数据交换速度为1GB。

所述无线遥控装置使用10米范围内精度到达1厘米的UWB定位技术实现对小车的精确控制。

在利用上述评估装置进行评估时，所采用的方法为包括以下步骤：

第一步：通过交直流试验电源装置施加2.5倍的额定线端电压于电抗器两端，持续施加15分钟；通过交流电流互感器监测试验电源输出电流，期间如果输出电流突然增大30%以上，立即停止试验，判断电抗器故障；

第二步：同时在持续施加电压的15分钟内，通过高频局部放电监测装置观测电抗器外表面来监测电抗器的高频局部放电信号，如果检测到有高频局部放电信号，立即停止试验，判断电抗器故障；

第三步：通过外部交直流试验电源装置，给电抗器施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流，模拟电抗器实际匝间短路运行工况，持续运行1小时；

第四步：利用电子鼻传感器在电抗器的下部探测是否刺激性气味；电子鼻传感器检测的信号，通过无线传输到数据显示终端；通过无线遥控装置控制小车的停止和启动，避免人近距离操作引起的安全事故；

第五步：综合判断电抗器是否可以长期运行。

监测所述高频电磁波信号频率范围在30MHZ-300MHZ的局部放电特征信号，若在15分钟监测时间范围内，高频电磁波信号被诊断为局部放电信号，且信号幅值均大于50mV时，判断电抗器不能长期运行。

通过调节交直流试验电源装置将电压调节至干式电抗器两端额定电压的2.5倍，持续15分钟。

时刻观察交直流电流互感器的电流显示，若电流显示突然增加30%，立即降低交直流试验电源装置的电压输出，并断开电源。

在此期间使用高频局部放电监测装置在距离干式电抗器3米处观察其外表面是否有局部放电类电磁波信号。若此时30MHz-300MHz的电磁波信号幅值超过50mV，立即降低交直流试验电源装置的电压输出，并断开电源。

将车载电子鼻传感器及小车安装在小车轨道上。

通过调节交直流试验电源装置和可调电抗器使施加在干式电抗器的电流为3倍工频额定电流的等效直流电流，持续运行1小时；

无线遥控装置使车载电子鼻传感器及小车沿圆周轨道行驶，每次行驶30度，停止1分钟，一个圆周停12次。

车载电子鼻传感器通过Massive Mimo无线技术将检测数据发送到数据显示终端。

期间若数据显示终端显示有刺激性气味信号，立即降低施加电流，并断开电源。

经过分别施加2.5倍的额定线端电压和施加电流为其3倍工频额定电流的等效电流后，综合判断干式电抗器是否能长期运行：若试压过程中无电流增加30%现象，并无局部放电信号，同时并无刺激性气味信号，则可以判定此干式电抗器可以长期运行。若以上三项性能有一项异常，则判定此干式电抗器不能长期运行。

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。