带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种针对带有电压测量端子和末屏接地端子的套管的电容性套管检测系统，包括套管、告警模块和断路器，还包括检测套管内电场和电流变化的电压和电流检测电路，所述电压和电流检测电路串联后接入套管的电压测量端子与接地点之间，电压和电流测量信号送到监测与保护处理模块进行处理；所述监测与保护处理模块输出端连接告警模块和断路器；所述监测与保护处理模块利用检测到的电压和电流的变化值来判断套管是否产生故障；采用本发明专利技术可实现对套管状态进行监测并提供可靠的保护。

Detection system for capacitive bushing with measuring terminals and end screen ground terminals

The invention discloses a method for capacitive bushing with voltage measurement terminal and end screen terminal casing detection system, including casing, alarm module and circuit breaker, including voltage and current detection circuit of electric field and current changes within the casing, between the voltage and current detection circuit are connected in series connected casing the voltage measurement terminal and ground, voltage and current measurement signal to the monitoring and protection module; the monitoring and protection module and alarm module connected with the output end of the circuit breaker; module changes the detected voltage and current of the monitoring and protection value to determine whether the casing failure; the invention can realize the monitoring of casing condition and to provide reliable protection.

【技术实现步骤摘要】
带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统
本专利技术涉及电力系统输变电
，尤其涉及的是一种带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统。
技术介绍
变压器是电力系统变电站中广泛使用的核心设备。变压器内部绕组要通过高压套管才能联接到其它高电压设备，室内高压设备与室外高压设备进行电气连接时要通过穿墙套管。高压套管的结构请参见图1，套管1包括高电压大电流导电杆2，瓷瓶3，导电杆2与瓷瓶3之间的电容层4，电容层的末屏5和末屏接地端子6。电容层4采用铝箔和电绝缘纸介质以圆筒状交替卷制，主要作用是使导电杆2与瓷瓶3之间的电场均匀分布，以获取所要求的电位梯度。最外一层铝箔称为末屏5。导电杆2对末屏5之间呈现电容的性质，电容量一般在600～1300pF。末屏需要可靠接地，否则运行中会引起套管击穿爆炸。穿墙套管的结构与变压器套管的结构类似，其高压导电部分与地电位之间也是通过电容层来均匀分部内部场强，防止局部场强过大击穿损坏设备。以变压器套管为例，套管事故是变压器事故的常见类型，有资料统计称占变压器损坏事故总数的40％。南方电网超高压输电公司近年的5起突发性变压器事故中，全部属于套管事故：事故造成套管爆炸着火，继而烧毁变压器本体，扩大事故并导致严重损失。套管事故主要是套管电容层由于绝缘老化、电场畸变等导致的纸质绝缘击穿引起。电容铝箔和绝缘纸在卷制过程中可能产生皱折，运行过程中绝缘的老化等，都将导致套管内部的电场畸变，造成局部击穿，继而贯穿放电引起爆炸起火等，其最后的击穿过程速度极快。而变压器目前本体保护中的差动保护、过流保护装置等基本是在套管完全击穿后才启动，不能对套管快速有效实施保护，最终使变压器严重受损。为此，本专利技术人曾提出201010260463.3《一种电容性套管、电流互感器的检测系统及其检测方法》的专利技术专利，通过检测反映套管内电场和电流变化的电压和电流检测电路(图2)，对套管状态进行监测并提供报警和保护信号。但是这样的检测电路结构有其缺陷，主要表现在测量末屏电流的电流互感器和用于测量电压的外接电容C1必须串联在末屏接地端子与接地点之间，运行中可能由于振动等原因导致末屏开路，反而给套管带来风险。由于这种担心，已有部分套管监测装置被拆除，以保证套管末屏可靠接地。市场已经出现图3结构的套管型式。图3中的套管1包括高电压大电流导电杆2，瓷瓶3，导电杆2与瓷瓶3之间的电容层4，电容层的末屏5和末屏接地端子6。除了末屏5和末屏接地端子6外，另增设测量套管电压的测量端子7。该测量端子7连接套管次外层的电容屏，末屏在该测量连接线的位置挖有一圆孔，方便该测量端子的引出并且不与末屏产生电气连接。该测量端子7在正常运行时也必须接地，只是在试验测量时才解除接地并测量套管的电压。这种结构的套管因为有两个接地点，可以更加可靠地防止末屏在运行中开路。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术对套管的电压和电流检测电路做了改进，提出了一种带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统，以方便对套管进行监测，同时保证末屏可靠安全接地。为了实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统，包括电压和电流检测电路、监测与保护处理模块、告警模块和断路器，所述电压和电流检测电路包括串联的外接电容和电流互感器，外接电容高压端连接套管的测量端子，用于检测套管内电容层的电压信号，电流互感器接地，用于检测套管内电容层的电流信号，所述监测与保护处理模块根据外接电容检测的电压信号和电流互感器检测的电流信号判断套管内电容层的电场变化，并根据电场变化向告警模块和断路器发送相应的信号。本专利技术通过在套管测量端子接地引线上串联一个外接电容和一个电流互感器，并通过一个监测与保护处理模块来监测外接电容两端的电压值和套管测量端子的接地电流值，从而实现对套管状态的监测，进而对套管提供可靠的保护。由于将原专利技术201010260463.3中串联在套管末屏端子与接地点之间的外接电容和小电流互感器改接至套管测量端子与接地点之间，即便是外接电容和小电流互感器之间开路，也能保证末屏被钳制在地电位，因此本方案可以有效消除人们对安装套管保护装置的顾虑，可有效防止由于套管故障爆炸导致的变压器损坏事故。附图说明图1是传统的套管的结构示意图；图2是对传统套管进行监测和保护的检测电路接入方式示意图；图3是同时带有末屏接地端子以及电压测量端子的套管结构示意图；图4是套管与本专利技术带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统一个实施例的结构示意图；图5是套管与本专利技术带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统另一个实施例的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的套管的电流和电压监测电路示意图；图7是对图4的套管及检测电路的简化等效电路示意图；图8是本方实施例中的监测和保护逻辑框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。如图3所示，套管1包括高电压大电流导电杆2、瓷瓶3，导电杆与瓷瓶之间还设置有电容层4，电容层的末屏5上设置有接地端子6，以及电压测量端子7及接地点。套管1发生事故后不但本身受损，其爆炸起火还将会烧坏变压器本体，同时瓷瓶3爆炸后还可能会击穿其它的变电设备，如临近的断路器等。因此，需要找到一种能够快速检测套管故障，并同时能够快速在套管完全击穿爆炸前发出告警甚至跳闸信号的保护方法。该方法能够有效避免爆炸发生，最大限度地保护变电站设备的安全，缩短变压器的检修成本和检修时间。套管1的导电杆2对末屏5呈现电容的性质，运行中的电压全部加在该电容上。套管1发生击穿事故时，其发展过程也是由其中的某两层锡箔之间的介质层首先出现击穿，然后逐渐发展到贯穿式击穿并引起爆炸和起火燃烧。该击穿过程一开始发展较为缓慢，等发展到剩余完好电容层的某一极限电场值后则迅速击穿起弧，并导致套管爆炸，引燃变压器本体。因此，通过检测运行中套管电容量的变化，可以快速准确地判断套管是否出现故障。基于上述思路，本专利技术提供一种电容性套管、电流互感器的检测系统，参见图4、5和6，包括检测套管内电场和电流变化的电压和电流检测电路，还包括：告警模块和断路器，对套管状态进行监测并提供报警和保护信号的监测与保护模块。本专利技术与原专利技术(专利号201010260463.3)的重大区别在于：原专利技术中测量套管电流的电流互感器和测量电压的外接电容是串联在套管末屏端子与接地点之间；或者将电流互感器串联接入套管末屏端子与接地点之间，监测电压则直接从电压测量端子区信号。本专利技术中，测量套管电流的电流互感器和测量电压的外接电容串联在套管的测量端子与接地点之间，从而保证末屏直接可靠接地，保障套管的安全可靠运行，消除因为测量装置的不当接入带来的隐患。本专利技术实施例提供的检测系统如图4所示，在套管的测量端子7与接地点之间串联一个测量用的外接电容C1(标号8)，同时在测量端子接地引线上串联一个电流互感器9。外接电容C1电容量的设计选取原则是：在套管完好条件下，测量外接电容两端电压U1的电压范围在5V～100V之间，具体根据电路设计而定。外接电容C1的选择公式为：其中，U0为导电杆标称电压值，C0为套管出厂时的导电杆对测量端子的初始电容值，Cd为套管出厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统，其特征在于，包括电压和电流检测电路、监测与保护处理模块、告警模块和断路器，所述电压和电流检测电路包括串联的外接电容和电流互感器，外接电容高压端连接套管的测量端子，用于检测套管内电容层的电压信号，电流互感器接地，用于检测套管内电容层的电流信号，所述监测与保护处理模块根据外接电容检测的电压信号和电流互感器检测的电流信号判断套管内电容层的电场变化，并根据电场变化向告警模块和断路器发送相应的信号。

【技术特征摘要】
1.一种带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统，其特征在于，包括电压和电流检测电路、监测与保护处理模块、告警模块和断路器，所述电压和电流检测电路包括串联的外接电容和电流互感器，外接电容高压端连接套管的测量端子，用于检测套管内电容层的电压信号，电流互感器接地，用于检测套管内电容层的电流信号，所述监测与保护处理模块根据外接电容检测的电压信号和电流互感器检测的电流信号判断套管内电容层的电场变化，并根据电场变化向告警模块和断路器发送相应的信号。2.根据权利要求1所述的带有测量端子和末屏接地端子的电容性套管的检测系统，其特征在于，所述监测与保护模块根据外接电容检测的电压信号和电流互感器检测的电流信号判断套管内电容层的电场变化，具体过程为：通过外接电容获取测量电压U1，通过电流互感器获取测量电流IC；通过修正系数kU将测量电压U1修正为UX，其中修正系数kU的整定按照套管正常时的测量电压U1和母线电压互感器的二次电压US来确定：kU＝US/U1同时利用母线电压互感器的变比kS及其二次电压US，并结合套管导电杆与测量端子之间的出厂电容值C0、套管测量端子与末屏接地端子之间的出厂电容值Cd和外接电容的安装值C1，计算出套管完好状态下的基准电流IC0；设定发出告警或跳闸信号的四个整定值A1、A2、A3、A4，其中，A1>A2>1>A3>A4；若Ux/US≥A1，或IC/IC0≥A1，则向所述断路器发送跳闸信号；若Ux/US≥A2，或IC/IC0≥A2，则向所述告警模块发送告警信号；若Ux/US≤A3，或IC/IC0≤A3，则向所述告警模块发送告警信号；若Ux/US≤A4，或IC/IC...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖遥，周红阳，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东,44