采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及方法技术

本发明专利技术涉及一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及方法，该结构包括分别连接在电抗器的一端的放电球隙以及脉冲电容，所述放电球隙的另一端连接有电源的负极，所述电源的正极与电抗器的另一端连接，且所述脉冲电容的另一端连接在所述的电源的负极。通过在电抗器的一端分别设置放电球隙以及脉冲电容，并且由电源提供电能，脉冲电容由电源充电，当脉冲电容被充电至一定值时，放电球隙放电，脉冲电容与电抗器形成一定频率的阻尼振荡电路，当电抗器出现匝间短路故障后，电感量减小且有功损耗剧增，电抗器波形的振荡周期将减小，幅值的衰减速度也将加快，可以准确检测出电抗器是否存在匝间短路故障隐患或已经发生匝间短路，实用性强。

Detection structure and method for detecting turn to turn insulation fault of reactor by oscillation method

The invention relates to a method of using oscillation detection reactor interturn insulation fault detection method and structure, the structure includes a discharging gap is connected at one end of the reactor and capacitor, the discharging gap is connected with the other end of the cathode of the power supply, the power supply of the positive pole and the reactor is connected to the other end. The negative pulse and the other end thereof is connected with the power supply of the capacitor. In the reactor were set up through the end of discharging gap and pulse capacitor, and provide power from the power supply, pulse capacitor charged by a power supply, when the pulse capacitor is charged to a certain value, the discharging ball gap discharge circuit, oscillation damping pulse capacitor and reactor to form a certain frequency, when the reactor interturn short circuit fault. Decrease of inductance and power loss increase, oscillation cycle reactor waveform will be reduced, the amplitude decay rate will accelerate, which can accurately detect the existence of reactor interturn short circuit fault has occurred or hidden interturn short circuit, strong practicability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统设备试验检测的
，尤其是一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及其方法。
技术介绍
电抗器是电力系统不可或缺的电力设备，广泛应用于并联无功补偿，限流电抗器装置限制冲击电流或故障电流，滤波装置的谐振电抗器。随着我国电网建设的迅速发展，各种电压等级的高中压空心及铁心电抗器的应用也越来越普遍。与其他电气设备一样，干式电抗器在实际运行中也存在很多事故。国内外干式电抗器的实际运行情况和大量资料表明：造成干式电抗器损坏的原因主要是线圈匝间绝缘存在缺陷及匝间绝缘发生损坏，导致匝间短路故障，而且这种事故往往会造成运行中的电抗器发生匝间短路，导致电抗器烧毁，对电力运行部门造成很大的损失。干式电抗器发生匝间故障引起电感、电流、磁场等特征量的变化大小与安匝数及并联支路数密切相关，在故障发展初期，这些变化量很难被检测到。目前，国内对匝间绝缘故障检测理论的研究进行不多，对匝间绝缘检测设备的研究也很少，基本处于软件模拟仿真阶段，未能开发实用产品。因此有必要设计一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及其方法，实现对电抗器匝间绝缘检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及其方法，旨在解决现有技术中，干式电抗器发生匝间故障引起电感、电流、磁场等特征量的变化大小与安匝数及并联支路数密切相关，在故障发展初期，这些变化量很难被检测到的问题。本专利技术是这样实现的，采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，包括分别连接在电抗器的一端的放电球隙以及脉冲电容，所述放电球隙的另一端连接有电源的负极，所述电源的正极与所述电抗器的另一端连接，且所述脉冲电容的另一端连接在所述电源的负极。进一步地，所述电抗器内设有电感以及等效电阻，所述电感与所述等效电阻连接，且所述等效电阻的另一端与所述放电球隙连接，所述电感的另一端与所述电源的正极连接。本专利技术还提供了采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测方法，包括以下具体步骤:步骤一、计算标准值，计算电抗器匝间绝缘未故障时，电抗器正常的时间常数；步骤二、测量和计算实际衰减时间，通过采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，测量振荡波试验电压下两端的电压波形变化侧的实际衰减时间；步骤三、对比时间，将步骤一所得的时间常数与步骤二所得的实际衰减时间进行对比，当衰减时间常数显著减小，振荡时间显著变短，则表明抗器线圈存在匝间绝缘缺陷，并且衰减时间常数减小越多，振荡时间变短越多，匝间绝缘短路故障的程度越大。进一步地，在所述步骤二中，通过调节输出电压，使脉冲电容通过整流充电回路可以充电到某一指定的电压值，并缓慢调整放电球隙，使之在预先整定的充电电压下得以击穿，放电球隙击穿后，脉冲电容通过球隙电弧向电抗器放电，从而使电抗器绕组获得衰减的高频振荡电压，形成电抗器的振荡电路。进一步地，所述步骤二中，计算实际衰减时间的具体步骤如下：步骤1、计算等效电阻增大值，建立故障模型，分析计算等效电阻增大值；步骤2、计算实际衰减时间，根据等效电阻增大值以及相关计算公式计算实际衰减时间。进一步地，在所述步骤1中，建立故障模型可以分为两种，一种是单相匝间故障模型，另外一种是多支路故障模型。进一步地，在所述步骤1中的故障模型中，在所述步骤1的故障模型中，等效等效电阻变大31%，短路一匝；等效等效电阻变大125%，短路三匝；等效等效电阻R变大286%，短路五匝。进一步地，在所述步骤2中，所述计算公式包括Q=ωL/R=2πf L/R。进一步地，在所述步骤三中，时间常数减小率23.6%，短路一匝；时间常数减小率55.3%，短路三匝。进一步地，在所述步骤三对比时间中，利用计算数据及测量数据表明对比，电抗器出现匝间短路故障后，在短路一至三匝时，振荡衰减时间常数成比例剧烈变小，变化趋势相当明显，当短路更多匝时，趋势变化将进一步加强。与现有技术相比，本专利技术提供的采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，通过在电抗器的一端分别设置放电球隙以及脉冲电容，并且由电源提供电能，脉冲电容由电源充电，当脉冲电容被充电至一定值时，放电球隙放电，脉冲电容与电抗器形成一定频率的阻尼振荡电路，当电抗器出现匝间短路故障后，电感量减小且有功损耗剧增，电抗器波形的振荡周期将减小，幅值的衰减速度也将加快，通过比较正常情况下以及故障情况下的电抗器线圈两端的电压或者流过线圈的电流波形衰减时间常数变化，可以准确检测出电抗器是否存在匝间短路故障隐患或已经发生匝间短路，实用性强。附图说明图1是本专利技术实施例提供的采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构的电路原理图；图2是本专利技术实施例提供的单相匝间故障模型；图3是本专利技术实施例提供的单相匝间故障等效电路图；图4是本专利技术实施例提供的单相匝间故障二端口网络图；图5是本专利技术实施例提供的多支路模型；图6是本专利技术实施例提供的功损耗变化录波曲线图；图7是本专利技术实施例提供的功率损耗角变化录波曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细的描述。参照图1~7，为本专利技术提供的较佳实施例。本实施例提供的一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构及其方法，可以运用在变电站现场已在户外运行一定年限的电抗器，准确检测出电抗器是否存在匝间短路故障隐患或已经发生匝间短路。采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，包括分别连接在电抗器的一端的放电球隙K以及脉冲电容C，所述放电球隙K的另一端连接有电源的负极，所述电源的正极与电抗器的另一端连接，且所述脉冲电容C的另一端连接在所述的电源的负极。在试验时，脉冲电容C由直流电源充电，当脉冲电容C被充电至一定值时，球隙放电，脉冲电容C与电抗器形成一定频率的阻尼振荡电路。当振荡放电电流衰减到零时，球隙电弧熄灭，脉冲电容C又开始充电，当充电电压达到放电球隙K的击穿电压后，放电球隙K再次放电而后脉冲电容C与被试线圈串联发生阻尼振荡。这个过程不断重复直至直流电源被断开，当电抗器出现匝间短路故障后，电感L量减小且有功损耗剧增，电抗器波形的振荡周期将减小，幅值的衰减速度也将加快。上述的采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，通过在电抗器的一端分别设置放电球隙K以及脉冲电容C，并且由电源提供电能，脉冲电容C由直流电源充电，当脉冲电容C被充电至一定值时，放电球隙K放电，脉冲电容C与电抗器形成一定频率的阻尼振荡电路，当电抗器出现匝间短路故障后，电感L量减小且有功损耗剧增，电抗器波形的振荡周期将减小，幅值的衰减速度也将加快，通过比较正常情况下以及故障情况下的电抗器线圈两端的电压或者流过线圈的电流波形衰减时间常数变化，可以准确检测出电抗器是否存在匝间短路故障隐患或已经发生匝间短路，实用性强。在本实施例中，上述的电抗器内设有电感L以及等效电阻R，所述电感L与等效电阻R连接，且所述等效电阻R的另一端与放电球隙K连接，电感L的另一端与电源的正极连接。当脉冲电容C被充电至一定值时，球隙放电，电容脉冲电容C与电抗器线圈形成一定频率的阻尼振荡电路。其振荡频率为 。针对上述电路放电过程进行分析：U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，其特征在于，包括分别连接在电抗器的一端的放电球隙以及脉冲电容，所述放电球隙的另一端连接有电源的负极，所述电源的正极与所述电抗器的另一端连接，且所述脉冲电容的另一端连接在所述电源的负极。

【技术特征摘要】
1.一种采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，其特征在于，包括分别连接在电抗器的一端的放电球隙以及脉冲电容，所述放电球隙的另一端连接有电源的负极，所述电源的正极与所述电抗器的另一端连接，且所述脉冲电容的另一端连接在所述电源的负极。2.如权利要求1所述的采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，其特征在于，所述电抗器内设有电感以及等效电阻，所述电感与所述等效电阻连接，且所述等效电阻的另一端与所述放电球隙连接，所述电感的另一端与所述电源的正极连接。3.采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤:步骤一、计算标准值，计算电抗器匝间绝缘未故障时，电抗器正常的时间常数；步骤二、测量和计算实际衰减时间，通过采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测结构，测量振荡波试验电压下两端的电压波形变化侧的实际衰减时间；步骤三、对比时间，将步骤一所得的时间常数与步骤二所得的实际衰减时间进行对比，当衰减时间常数显著减小，振荡时间显著变短，则表明抗器线圈存在匝间绝缘缺陷，并且衰减时间常数减小越多，振荡时间变短越多，匝间绝缘短路故障的程度越大。4.如权利要求3所述的采用振荡法检测电抗器匝间绝缘故障的检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，通过调节输出电压，使脉冲电容通过整流充电回路可以充电到某一指定的电压值，并缓慢调整放电球隙，使之在预先整定的充电电压下得以击穿，放电球隙击穿后，脉冲电容通过球隙电弧向电抗器放电，从而使电抗器绕组获得衰减的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾跟卯，侯云艳，王鹏，侯继东，
申请(专利权)人：珠海蓝瑞盟电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44