一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置及其应用方法，独立探测装置包括设置于底座上的水平线圈和竖直线圈，水平线圈和竖直线圈所在平面互相垂直，且水平线圈和竖直线圈的圆心重合，水平线圈的轴线沿电抗器径向，竖直线圈的轴向平行于电抗器中心轴。方法包括：获取水平线圈的进线端感应电压u

【技术实现步骤摘要】
一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置及其应用方法


[0001]本专利技术涉及磁场监测领域，尤其涉及一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置及其应用方法。

技术介绍

[0002]由于工况严劣，干式空心电抗器事故频发。匝间短路故障是引发干式空心电抗器恶性故障的重要原因之一。由于匝间短路电流产生的局部高温会直接将电抗器烧毁并造成停电事故，严重影响电力系统的稳定运行。
[0003]目前对干式空心电抗器匝间短路故障的在线监控主要采用温度场监控法、有功功率(相位)检测法和磁场探测法三大类，其中，磁场探测法可靠灵敏，尤其适用于电抗器匝间短路故障的在线监测和早期预警应用。其主要原理是匝间短路故障时，由于短路环中会产生很大的短路电流，引起电抗器局部磁场发生显著变化，破坏了电抗器磁场分布的对称性，通过在电抗器本体的顶部、底部绕制探测线圈感应电磁场信号，通过预设阈值或统计检验方法判断电抗器运行状态，识别匝间短路故障进行预警和报警。磁场探测法的局限在于：需要在电抗器本体进行探测线圈的绕制，相当于在电抗器本体增加了外围结构，会不同程度的影响到电抗器的电绝缘和工艺可靠性，可能会造成设备的安全性隐患，现场施工难度大，对现役电抗器的技术升级、改造难以实施。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置，独立于电抗器本体之外，广泛适用于电抗器状态监控相关的不同领域和用途。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置，包括设置于底座上的水平线圈和竖直线圈，所述水平线圈和竖直线圈所在平面互相垂直，且所述水平线圈和竖直线圈的圆心重合，所述水平线圈的轴线沿电抗器径向，所述竖直线圈的轴向平行于电抗器中心轴。
[0007]进一步的，还包括支撑件，所述支撑件支承于水平线圈和竖直线圈的内壁。
[0008]进一步的，所述水平线圈和竖直线圈互相套接，所述水平线圈和竖直线圈大小相同且绕制匝数相同。
[0009]进一步的，所述水平线圈和竖直线圈绕制内径均为Φ300mm，绕制匝数均为20匝，均由直径0.5mm的铜线顺时针方向绕制。
[0010]进一步的，所述水平线圈套设于竖直线圈的外部，所述竖直线圈的匝数大于水平线圈。
[0011]进一步的，所述水平线圈和竖直线圈均由直径0.3mm的铜线逆时针方向单层绕制，所述水平线圈的绕制内径为Φ400mm，且绕制匝数为20匝，所述竖直线圈的绕制内径为Φ380mm，且绕制匝数为22.2匝。
[0012]进一步的，所述水平线圈和竖直线圈均由直径0.5mm的铜线逆时针方向叠层绕制，所述水平线圈的绕制内径为Φ280mm，且绕制匝数为25匝，采用5层堆叠，所述竖直线圈的绕制内径为Φ200mm，且绕制匝数为53.1匝，采用9层堆叠。
[0013]本专利技术还提出任一所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置的应用方法，包括以下步骤：
[0014]S1)将独立探测装置安装于电抗器的目标位置，分别连接水平线圈的进线端、水平线圈和竖直线圈的公共端、竖直线圈的出线端；
[0015]S2)获取水平线圈的进线端感应电压u
z
、水平线圈和竖直线圈的公共端感应电压u
Σ
、竖直线圈的出线端感应电压u
r
；
[0016]S3)根据感应电压u
Σ
计算目标位置的磁感应强度的模，根据感应电压u
z
和u
r
计算目标位置的磁感应强度矢量；
[0017]S4)若目标位置的磁感应强度的模大于预设值，则电抗器出现匝间短路故障，根据对应的磁感应强度矢量确定匝间短路位置。
[0018]进一步的：
[0019]所述电抗器为500kVA电抗器时，所述目标位置距离电抗器底部高度方向500mm，距离电抗器外包封表面沿径向距离1200mm；
[0020]所述电抗器为30kVA电抗器时，所述目标位置距离电抗器底部高度方向150mm，距离电抗器外包封表面沿径向距离400mm；
[0021]所述电抗器为20000kVA电抗器时，所述距离电抗器底部高度方向100mm，距离电抗器外包封表面沿径向距离1200mm。
[0022]进一步的：
[0023]所述电抗器为500kVA电抗器时，所述预设值为12V；
[0024]所述电抗器为30kVA电抗器时，所述预设值为6.5V；
[0025]所述电抗器为20000kVA电抗器时，所述预设值为25.5V。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0027]本专利技术包括两组正交的线圈，两组线圈所在平面互相垂直，且两组线圈圆心重合，一组线圈的轴向沿电抗器径向，另一组线圈的轴向平行于电抗器中心轴，在减小互感系数的同时，分别独立感应空间轴向、径向磁场变化，这样在电抗器发生匝间短路故障时，不管故障发生于电抗器的不同包封、不同高度，其叠加造成的磁场扰动必然通过其中至少一组线圈产生感应和电压变化，并且根据两组线圈单独的感应电压可以得到磁感应强度的空间矢量，从根本上克服了传统单组线圈必然出现的空间位向或磁感应强度矢量的方向选择性缺陷，从而广泛适用于电抗器状态监控相关的不同领域和用途。
附图说明
[0028]图1为电抗器空间磁场分布示意图。
[0029]图2为匝间短路环空间磁场分布示意图。
[0030]图3为本专利技术独立探测装置原理图。
[0031]图4为本专利技术实施例一的独立探测装置结构示意图。
[0032]图5为本专利技术实施例一的应用方法流程图。
[0033]图6为本专利技术实施例二的独立探测装置结构示意图。
[0034]图7为本专利技术实施例三的独立探测装置结构示意图。
[0035]图例说明：1
‑
底座；2
‑
水平线圈；3
‑
竖直线圈；4
‑
支撑件。
具体实施方式
[0036]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。
[0037]如图1所示，服役中的电抗器在空间产生的磁场分布用磁力线表示就是空间中一组不重叠的闭合线，其切线方向为磁感应强度B矢量方向，其线密度对应磁感应强度B的模大小，由于探测线圈只能感应磁通量变化Φ＝B
·
S，所以当磁感应强度B平行于探测线圈时，探测线圈无法感应磁感应强度B的变化，表现出强烈的方向选择性。
[0038]电抗器匝间短路故障的一种等效形式可以表示为在电抗器的某个高度位置出现了一匝或多匝电流环，如图3所示，该电流环的磁场在电抗器原有磁场上叠加，在探测线圈中产生扰动信号。因为匝间短路位置的随机性和不确定性，探测线圈无法提前预知角度、位置、方向，成为进行磁场监控的最大障碍。
[0039]考虑到电网服役的电抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，包括设置于底座(1)上的水平线圈(2)和竖直线圈(3)，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)所在平面互相垂直，且所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)的圆心重合，所述水平线圈(2)的轴线沿电抗器径向，所述竖直线圈(3)的轴向平行于电抗器中心轴。2.根据权利要求1所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，还包括支撑件(4)，所述支撑件(4)支承于水平线圈(2)和竖直线圈(3)的内壁。3.根据权利要求1所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)互相套接，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)大小相同且绕制匝数相同。4.根据权利要求3所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)绕制内径均为Φ300mm，绕制匝数均为20匝，均由直径0.5mm的铜线顺时针方向绕制。5.根据权利要求1所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，所述水平线圈(2)套设于竖直线圈(3)的外部，所述竖直线圈(3)的匝数大于水平线圈(2)。6.根据权利要求5所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)均由直径0.3mm的铜线逆时针方向单层绕制，所述水平线圈(2)的绕制内径为Φ400mm，且绕制匝数为20匝，所述竖直线圈(3)的绕制内径为Φ380mm，且绕制匝数为22.2匝。7.根据权利要求5所述的用于电抗器磁场监测的独立探测装置，其特征在于，所述水平线圈(2)和竖直线圈(3)均由直径0.5mm的铜线逆时针方向叠层绕制，所述水平线圈(2)的绕制内径为Φ280mm，且绕制匝数为25匝，采用5层堆叠，所述竖直线圈(3)的绕制内径为Φ200mm，且绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威，唐信，刘卫东，尹旭，吴世宝，祁玉龙，符劲松，廖子涵，潘志敏，刘其良，唐星昱，姚达，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司超高压变电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：