[发明专利]一种非接触式变压器套管空间电场监测装置

说明书

本发明公开了一种非接触式变压器套管空间电场监测装置，包括电场传感器、接收器、第一传输单元和处理器，所述第一传输单元与所述接收器相连；所述处理器的输入端与所述电场传感器相连，获取变压器套管周围的电场强度，并对所述电场强度进行处理和修改，获得精确的电场强度值；所述处理器的输出端与所述第一传输单元相连，将所述精确的电场强度值经第一传输单元传输至接收器，由接收器对所述精确的电场强度值进行可靠性校验，并将经可靠性校验的数据反馈至处理器，所述处理器对所述经可靠性校验的数据进行分析，判断集变压器套管周围的电场强度是否超出设定范围。本发明能够实现对变压器套管空间电场的长期、连续、非接触式测量。

技术领域

本发明属于变压器监测技术领域，具体涉及一种非接触式变压器套管空间电场监测装置。

背景技术

电力变压器作为电能传输的关键环节，其运行状态是否良好与电网安全稳定运行关系重大。变压器套管将变压器内部高、低压引线引到油箱外部，对变压器套管运行状态进行监测具有重要意义。对于变压器套管在线监测技术的研究与应用，目前主要集中在对其介质损耗因数测量、电容量测量和频域介电谱法等。

(1)介质损耗因数测量

绝缘材料在交流电场作用下，介质中不仅存在电导电流(损耗)，还存在介质极化而引起的能量消耗。介质损耗是表征设备绝缘状态的重要数值。在对介质损耗研究时，通常将具有损耗的绝缘材料用并联电阻、电容等来模拟电路，如图1、图2所示。

对绝缘材料施加高电压时，若材料绝缘状态良好，流过其自身的无功电流I_C值很高，I_R电流值很小，其介质损失同样很小。但当绝缘介质受潮或劣化后，无功电流增加，δ变大，同时设备的介质损耗同样成倍增加，此时通过介质损耗因数角可以非常直观的反应设备结缘特征。

(2)电容量测量

变压器套管的电容量检测也可以有效反映其局部故障缺陷。根据套管的电容量变化特性，可以很好地判断其电容屏是否劣化、放电，如果检测过程中套管电容屏发生击穿，其电容量会显著增加。

变压器电容式套管由中心导管、电容芯子、外绝缘及安装法兰等组成，其末屏测量端子将套管的总电容量划分为电容C1和C2两部分，其中C1为套管中心导管与测量端子间的电容量，是套管的主绝缘电容，R1为主电容绝缘电阻(导电杆与末屏之间的绝缘电阻)；C2为测量端子(末屏)与连接套筒(法兰)间的电容量，R2为末屏与法兰间的绝缘电阻，如图3所示。

(3)频域介电谱法

频域介电谱法是将常规的工频介损和电容测量扩展到低频和高频频段(如扩展到从0.1mHz到1kHz)，利用介质的复电容、复介电常数及介质损耗因数等参量在低压正弦交变电场下随频率的变化来评估绝缘材料的绝缘状态，从而可反映出更宽频域范围内的极化和损耗情况其接线原理图如图4所示。

质损耗因数测量的局限性主要在于其结果并不能反映所有的缺陷类型，只有电气设备的绝缘故障为整体受潮、老化或者绝缘中有局部放电时，其电气设备中的有功电流分量较大，测量出的tanδ才会变大，电气设备的分部性缺陷才能被有效表现出来。相反，电气设备缺陷类型若不是分布性的，而是集中性的，测量出的tanδ变化不大，对故障的反映相对不够灵敏。

变压器套管电容量测量的主要缺点在于，由于变压器套管的本身电容量不大，在测量时需要排除杂散电容和寄生电容的影响。另外测量仪器的标准电容的变化也会对测量结果产生很大影响。

对于频域介电谱法而言，虽然该方法作为一种油浸式变压器等设备油纸绝缘老化诊断的无损检测手段,具有一定的抗滤噪能力且可以携带姜维丰富的信息，但其测试结果受试品绝缘结构、温度、水分分布等影响较大。