[发明专利]基于频域和时域的电容式套管绝缘系统老化状态评估方法

说明书

本发明公开了一种基于频域和时域的电容式套管绝缘系统老化状态评估方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：分别对干式套管与油浸式套管单独绝缘材料试样、干式及油浸式整体套管模型进行老化处理后，在不同温度下分别对干式套管与油浸式套管单独绝缘材料试样、干式及油浸式整体套管模型进行PDC测量。在不同温度与湿度下对干式套管与油浸式套管单独绝缘材料试样、干式及油浸式整体套管模型进行FDS测量。根据干式套管及油浸式套管单独绝缘材料试样、干式及油浸式整体套管模型的PDC测量结果以及FDS测量结果，有效分析套管绝缘材料老化状态。本发明所提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，可以有效避免套管事故造成损失。

技术领域

本发明涉及电力设备的套管检测技术领域，特别是涉及一种基于频域和时域的电容式套管绝缘系统老化状态评估方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

套管是许多电力设备，包括变压器，断路器，电容器等的主要配件。非电容式和电容式是套管的两种基本类型。前者出现较早，且结构比较简单。电容式套管在以下四种技术中得到运用：RB型，OIP型，RIP型和ERIP型。OIP型套管于1920年间得到发展，是目前使用最多的套管类型。套管的爆炸事故往往与套管绝缘系统的老化有关，因此在运行中对套管的状态检测十分重要。目前，用于监测套管运行状态的常规方法包括在工频条件下的视觉检查和对介质损耗角正切/电容的测量。出于对绝缘系统非破坏性以及测试可靠性的需要，基于绝缘介质性能改变的检测方法得到有力的发展。

一般套管绝缘系统破坏的机理包括以下两个方面：外界大气中的潮气通过老化的密封垫渗入套管中，导致电容芯子中的潮气含量逐渐增加。在这种情况下，潮气含量最集中的地方将出现在电容芯子表面；油纸套管芯子在真空罐中加热来抽出同轴铝箔间薄纸层内残留的潮气，潮气首先从薄纸层的边缘蒸发出来，但是如果罐子中抽真空的速度过快，则蒸发将比较剧烈，由于蒸发需吸收热量，因此沿套管轴向的温度分布在极板边缘附近下降，局部的温度下降将阻碍纸板中间部分潮气的抽取。如果缩短套管芯子的干燥过程将在套管中部形成一些“气包”，然而在工频条件下对电容芯子进行电容和损耗角正切的测量将不能有效检测出这种“气包”的存在。

由于套管电容芯子中的极板对电场分布的控制作用，将确保绝缘介质中轴向电场强度分布较均匀，但是径向电场强度分布不均匀，且在中心导杆，或者法兰附近出现最大电场强度。考虑到套管在工作条件下，将有电流通过中心导杆，因此中心导杆将产生热量(特别是在过载条件下)，同时由于中心导杆有外施电压的存在，套管绝缘介质也会生成一定的热量，且一般变压器套管的低端都浸在变压器油中(上层油的温度一般超过90度)，所以整个套管的最热点温度一般出现在中心导杆附近的绝缘介质中。综上所述，在套管中部“气包”附近存在的较高电场强度和较高温度将加速纸纤维素的老化分解，并且水分是其中的分解产物。含有水分的纸纤维素有较高的介质损耗角正切，这将加剧绝缘介质中局部过热的发生，所以套管工作许多年后，局部过热处的纸将逐渐碳化。纸层内的碳化痕迹将导致纸层两边极板间的短路，同时较高电场强度和较高温度将转移至与“气包”外部相邻的纸层。最后，高电位转移到外部绝缘良好的纸层，并在一定时间后击穿，最终导致整个套管绝缘系统的破坏。

当套管在长时间运行后，由于电场和热场的耦合作用，开始在套管绝缘系统的局部薄弱地方出现老化现象，且主要发生在套管极板的边缘部分，由于此处的局部放电而在极板边缘出现碳化痕迹，最后有可能导致绝缘击穿。一般来说，电容式套管发生的绝缘击穿或者闪络包括以下形式：穿过纸层中部的幅向击穿；穿过极板边缘的纸层击穿；沿电容芯子表面的轴向闪络；瓷套浸入油中部分外表面或内表面闪络；在空气中的上部瓷套的表面闪络。

综上所述可以看出，如何对电容式套管绝缘系统的老化状态进行有效的分析评估，从而避免套管事故造成损失是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于频域和时域的电容式套管绝缘系统老化状态评估方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，以解决现有技术中缺少有效对电容式套管绝缘系统的老化状态进行评估的方式，不能有效避免套管事件造成损失的问题。