[发明专利]换流变压器阀侧套管的频域介电响应测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种换流变压器阀侧套管的频域介电响应测量系统，所述测量系统包括控温模块、高压频域介电响应测量模块，所述高压频域介电响应测量模块包括信号输出和采集单元、信号放大单元和信号监测分析单元，所述高压频域介电响应测量模块可实现宽范围变温下高压频域介电响应测量，易于在复杂现场环境下开展测量，本发明还提供了换流变阀侧套管的频域介电响应测量方法，本发明具有测量温度可宽范围调节，以及抗电磁干扰能力强的优点，为超特高压大尺寸换流变阀侧套管的绝缘检测提供了有效检测手段。

技术领域

本发明属于换流变阀侧套管频域介电性能分析及其绝缘状态评估领域。特别是一种换流变压器阀侧套管的频域介电响应测量装置及方法。

背景技术

近年来，我国超特高压直流输电工程快速发展。换流变压器是超特高压直流输电工程的核心设备，承担着电能变换输送的作用。其中，换流变压器套管作为换流变压器阀侧出线设备，承担将电流引出换流变压器以及绝缘支撑等重要功能。在换流变压器长期运行中，换流变压器阀侧套管会受到电应力、热应力、机械应力以及压力等因素影响而引起其绝缘性逐渐劣化，劣化严重可导致换流变阀侧套管尾部发生爆炸、起火等故障，严重威胁换流变压器以及阀厅的安全稳定运行。因此，及时有效地对换流变压器阀侧套管开展绝缘状态检测与评估，对保证换流变压器和电力系统可靠运行具有重要意义。

频域介电谱是基于电介质内部极化行为与电导特性来反应电介质绝缘状态的一种无损检测技术。国内外研究学者应用频域介电谱技术对套管绝缘状态诊断评估开展了较多研究工作。国内方面：重庆大学廖瑞金等在室温下利用测量电压有效值为140V的频域介电谱技术研究了水分对10kV油纸电容式套管绝缘状态影响，研究结果表明套管主绝缘介质损耗和电容值随水分含量增大而增大，10-3Hz频率下电容比特征量可有效评估套管绝缘状态。西安交通大学穆海宝等在室温下采用测量电压有效值为140V的频域介电谱技术对均匀受潮和非均匀受潮油纸绝缘和现场环境温度下的110kV变压器套管进行测试，研究表明非均匀受潮油纸绝缘出现显著损耗峰，并证明此受潮模型适用于现场变压器套管受潮状态评估。南方电网公司潘志城等在现场环境温度下采用测量电压有效值为140V的频域介电谱技术对500kV套管开展绝缘状态测试，研究结果表明频域介电谱中频段和低频段可分别有效诊断变压器套管存在的老化缺陷和受潮缺陷。国外方面：美国Diego M.Robalino等在现场环境下采用测量电压有效值为140V和1400V的频域介电谱技术对变压器套管进行测试，研究表明在电磁噪声干扰下140V测量电压下的套管频域介电响应测量曲线在低频区出现较大波动，但在测量电压1400V下套管频域介电响应曲线几乎不受干扰。澳大利亚SumerederC等在室温下采用测量电压有效值为140V的频域介电谱技术对新和老化高压套管开展测试，研究表明不同老化状态高压套管频域介电谱曲线在低频区差异较大，水分引起套管介质损耗数值变大。

目前，现有成果主要是在环境温度下采用有效值140V低压频域介电谱技术对变压器套管开展绝缘状态检测与分析。目前，采用频域介电谱技术对变压器套管开展绝缘状态检测与分析所存在不足如下：(1)在现场开展换流变压器套管运维时，维修人员需掌握温度、湿度等情况决定何时进行检修，这对工作人员造成一定困扰。同时，频域介电谱结果受换流变压器套管及油箱内外温差及环境湿度等因素影响较大，也难以顺利实现换流变压器套管绝缘状态有效检测与评估。(2)现有频域介电谱技术存在测量电压低、电流信号弱的不足，测试结果易受电磁噪声等因素干扰，进而引起换流变压器套管内部缺陷难以被表征，对其绝缘状态诊断评估存在较大困难。

发明内容

本发明的目的是既提供一种换流变压器阀侧套管芯体及绝缘护套的宽温度、宽湿度范围的实现方法，以及处于绝缘油中阀侧套管尾部的宽温度范围的实现方法，可模拟阀侧套管运行时的温差分布和湿度调节；又提供了高电压频域介电响应的测量装置，实现换流变阀侧套管在更高电压下的频域介电响应测量，有效增强测量电流信号，提升抗电磁信号干扰能的换流变阀侧套管在宽温、宽湿度范围和高电压下的频域介电响应测量方法。以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是