一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于高壓電容器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電容器元件擊穿的 電流監(jiān)測(cè)裝置，適用于高壓油浸電容器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電容器故障監(jiān)測(cè)方法有內(nèi)部不平衡、電容量、溫度、壓力、局部放電、微水、油 氣譜等監(jiān)測(cè)。
[0003] 內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)在電容器裝置中作為電容器內(nèi)部故障保護(hù)廣泛應(yīng)用，根據(jù)不同的 接線形式，內(nèi)部不平衡保護(hù)的靈敏度和應(yīng)用場(chǎng)合不同。不管是哪一種內(nèi)部不平衡保護(hù)都存 在對(duì)稱故障條件下，內(nèi)部不平衡保護(hù)將無(wú)法監(jiān)測(cè)的情況。
[0004] 理論上和實(shí)際測(cè)量中都可以發(fā)現(xiàn)，電容器元件的擊穿是整組電容器元件隨機(jī)擊 穿。拿橋式接線方式的內(nèi)部不平衡保護(hù)來(lái)看，如圖1所示，當(dāng)某一橋臂(^電容器發(fā)生擊穿 后，四個(gè)橋臂中C 2電容器、C3電容器發(fā)生故障將會(huì)時(shí)橋臂重新恢復(fù)平衡，只有當(dāng)C i電容器 或C4電容器發(fā)生故障時(shí)，才能擴(kuò)大不平衡直到內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)報(bào)警，其他的內(nèi)部不平衡監(jiān) 測(cè)接線都存在同樣的問(wèn)題。這說(shuō)明，該傳統(tǒng)的內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)有50%左右的可能性將故障 累積，直到發(fā)生電容器雪崩式大量損壞或爆炸等嚴(yán)重故障。
[0005] 電容器在運(yùn)行過(guò)程中電容量會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，也會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，這是由 電容器本身的特性所決定的。這些因素會(huì)影響利用絕對(duì)電容量來(lái)反映電容器故障的可靠 性。因此，在線監(jiān)測(cè)電容量的方法最近幾年雖然有些變電站嘗試使用，但是沒(méi)有得到廣泛應(yīng) 用。
[0006] 隨著國(guó)內(nèi)輸電容量以及電壓等級(jí)的提高，電容器組的容量也越來(lái)越大。有資料顯 示±500kV的輸電系統(tǒng)將會(huì)使用800多萬(wàn)kvar的電容器，±800kV的輸電系統(tǒng)將會(huì)使用 1200多萬(wàn)kvar的電容器。按照國(guó)內(nèi)目前使用的電容器單臺(tái)容量在500kvar~600kvar之 間計(jì)算，一條直流輸電線使用的電容器量將在1. 5萬(wàn)臺(tái)~2. 4萬(wàn)臺(tái)。而不平衡檢出法只可 能檢出電容器組中發(fā)生了元件擊穿，而對(duì)發(fā)生元件擊穿的電容器個(gè)數(shù)和位置無(wú)法確定，檢 修的時(shí)候需要對(duì)整個(gè)電容器組中的電容器進(jìn)行逐個(gè)測(cè)量，數(shù)量如此巨大的電容器在剔除故 障單元的過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。
[0007] 其他相關(guān)監(jiān)測(cè)手段如局放、油溫、油色譜等，均為間接監(jiān)測(cè)。目前尚無(wú)與這些參量 有關(guān)的實(shí)用的壽命模型，很難反映電容器的當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)，這些傳感器的安裝可能會(huì)破壞 電容器的密封性，目前僅在集合式電容器中少量使用。運(yùn)行量最大的電容器組架裝置監(jiān)測(cè) 中尚未得到廣泛應(yīng)用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置，適用于高壓油 浸電容器。該裝置和方法不僅可以監(jiān)測(cè)電容器在運(yùn)行過(guò)程中是否發(fā)生元件擊穿，而且可以 定位故障電容器并將電容器的累計(jì)擊穿次數(shù)以及擊穿時(shí)刻并輸出；能夠避免電容器在對(duì)稱 故障下累積故障造成更大的損失，也可以快速定位故障電容器，節(jié)約檢修的人力物力。
[0009] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0010] -種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置，用于至少兩個(gè)電容器，其特征在于，包括微 處理器CPU，用于測(cè)量每個(gè)電容器工作電流的對(duì)應(yīng)的電流互感器，用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的A\D轉(zhuǎn)換 模塊，用于顯示元件擊穿的電容器編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿累計(jì)次數(shù)的顯示器；所述電流互感 器的輸出端電連接A\D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述A\D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電連接所述微處理 器CPU的I/O輸入端，所述微處理器CPU的I/O輸出端電連接所述顯示器的輸入端。
[0011] 本技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：
[0012] 所述監(jiān)測(cè)裝置還包括用于存儲(chǔ)元件擊穿的電容器的編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿累計(jì)次 數(shù)的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述微處理器CPU電連接。
[0013] 所述監(jiān)測(cè)裝置還包括通訊模塊和外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，所述通訊模塊的輸入端與 所述微處理器CPU電連接，所述通訊模塊的輸出端與外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)電連接。
[0014] 本實(shí)用新型的電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置及其電流監(jiān)測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)電容 器擊穿的在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)電容器在運(yùn)行過(guò)程中是否發(fā)生擊穿，記錄擊穿數(shù)量和時(shí)間，定位故 障電容器并將電容器的擊穿數(shù)量以及擊穿時(shí)間傳輸至顯示器進(jìn)行顯示；避免電容器在對(duì)稱 故障下累積故障造成更大的損失，節(jié)約檢修的人力物力；而且該裝置安裝使用方便。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 圖1為【背景技術(shù)】中的橋式接線方式的內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)方法的電氣連接示意圖。
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的高壓油浸電容器擊穿的監(jiān)測(cè)裝置的電氣連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為高壓油浸電容器單元中的元件連接圖。
[0019] 圖4為高壓油浸電容器單元中元件擊穿的順序圖。
[0020] 圖5為電容器發(fā)生元件擊穿的狀態(tài)量變化率區(qū)域圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 參照?qǐng)D1，為【背景技術(shù)】中的橋式接線方式的內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)方法的電氣連接示意 圖。
[0022] 參照?qǐng)D2,為本實(shí)用新型的電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置，用于至少兩個(gè)電容 器。
[0023] 該監(jiān)測(cè)裝置包括微處理器CPU，用于測(cè)量每個(gè)電容器工作電流的對(duì)應(yīng)的電流互感 器，用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的A\D轉(zhuǎn)換模塊，用于顯示元件擊穿的電容器編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿累計(jì) 次數(shù)的顯示器；所述電流互感器的輸出端電連接A\D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述A\D轉(zhuǎn)換模塊 的輸出端電連接所述微處理器CPU的I/O輸入端，所述微處理器CPU的I/O輸出端電連接 所述顯示器的輸入端。
[0024] 其中，所述監(jiān)測(cè)裝置還包括用于存儲(chǔ)元件擊穿的電容器的編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿 累計(jì)次數(shù)的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述微處理器CPU電連接。
[0025] 其中，所述監(jiān)測(cè)裝置還包括通訊模塊和外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，所述通訊模塊的輸 入端與所述微處理器CPU電連接，所述通訊模塊的輸出端與外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)電連接。
[0026] 下面以型號(hào)相同的兩臺(tái)并聯(lián)電容器為例，說(shuō)明本實(shí)用新型高壓油浸電容器擊穿的 監(jiān)測(cè)方法。
[0027] (一）基本概念
[0028] 圖3為高壓油浸電容器中的元件連接圖，圖中左側(cè)虛框表示第一電容器，右側(cè)虛 框表示第二電容器，每臺(tái)電容器由m個(gè)串聯(lián)段組成，每個(gè)串聯(lián)段由η個(gè)元件并聯(lián)而成，每個(gè) 元件的電容量為Ce。每臺(tái)電容器用對(duì)應(yīng)一臺(tái)電流互感器測(cè)量其工作電流。
[0029] 如圖3,第一電流互感器CT1測(cè)量第一電容器的工作電流電流I i，設(shè)定第一電容器 的電容量C1;第二電流互感器CT 2測(cè)量第二電容器的工作電流12，設(shè)定第二電容器的電容量 C20
[0030] (1)電容器發(fā)生故障前（t = 0時(shí)刻，定義為前一時(shí)刻），第一電流互感器和第二電 流互感的的測(cè)量工作電流分別為：
[0033] 其中，?10為第一電容器的前一時(shí)刻工作電流，為第二電容器的前一時(shí)刻工作 電流W1。為第一電容器的前一時(shí)刻電容量，C2。為第二電容器的前一時(shí)刻電容量，汶為工作 電壓，ω為工作角頻率。 「00341 電容器故曈前的狀杰量Κ" (即電容器元件擊穿前一時(shí)刻狀態(tài)量Κ。）為：
[0036] (2)當(dāng)電容器發(fā)生故障后（t = 1時(shí)刻，定義為當(dāng)前時(shí)刻），第一電流互感器和第二 電流互感的測(cè)量工作電流分別為：
[0039] 其中，為第一電容器的當(dāng)前時(shí)刻工作電流，/21為第二電容器的當(dāng)前時(shí)刻工作 電流；C11為第一電容器的當(dāng)前時(shí)刻電容量，C21為第二電容器的當(dāng)前時(shí)刻電容量，為工作 電壓，ω為工作頻率。
[0040] 電容器故障后的狀態(tài)量K1 (即電容器元件擊穿當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)量K1)為：
[0042] (3)電容器故障前后的狀態(tài)量變化率T (即電容器元件擊穿當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)量變化 率Τ)為：
[0044] 狀態(tài)量變化率T僅僅反應(yīng)電容量的變化。
[0045] (二）以內(nèi)熔絲電容器為例，詳述如何利用狀態(tài)量變化率T判斷電容器的元件擊穿 和累計(jì)擊穿數(shù)量。
[0046] 在內(nèi)熔絲電容器中，當(dāng)元件發(fā)生故障時(shí)，內(nèi)熔絲熔斷隔離故障元件，電容器的電容 量將下降。
[0047] (1)當(dāng)?shù)谝浑娙萜?^發(fā)生元件擊穿時(shí)，其電容量由C1。變?yōu)镃11;第二電容器C 2的 電容量不發(fā)生變化，仍為C2。，此時(shí)，電容器故障前后的狀態(tài)量變化率為：
[0049] (2)當(dāng)?shù)诙娙萜鰿2發(fā)生擊穿時(shí)，其電容量由C2。變?yōu)镃 21，第一電容器(^的電容量 不發(fā)生變化，仍為C1。，此時(shí)，電容器故障前后的狀態(tài)量變化率為：
P
[0051] (3)假設(shè)第一電容器和第二電容器的電容量標(biāo)稱值為CN，元件的標(biāo)稱電容量為
[0052] 不妨假設(shè)第一電容器C1發(fā)生元件擊穿，第一電容器C1的電容量由C 1。變?yōu)镃11。
[0056] 定義β ( a i，α 2)為狀態(tài)量變化率T的誤差系數(shù)。其大小與正常電容器單元允許 偏差