[发明专利]一种特高压换流变压器阀侧套管故障热源检测方法

说明书

本发明公开了一种特高压换流变压器阀侧套管故障热源检测方法，用面缺陷和体缺陷这两种物理几何概念描述特高压换流变压器阀侧套管内部的缺陷，从热学和几何性质上概括和近似了特高压换流变阀侧套管由于参入金属颗粒、混入气泡、浇注环节裂纹和电容屏击穿的工况原因而产生的缺陷；以不同尺寸面缺陷和体缺陷的阀侧套管作为样本，通过阀侧套管内部缺陷热源等效模型由热流传感器实测得到的表面热通量运算出缺陷故障热源强度，并通过拟合的数值分析手段，形成了详细的缺陷故障与发热情况即热源强度的对应曲线数据，为有效防止套管故障提供了数据支持，以此实现准确的故障热源检测。

技术领域

本发明涉及特高压故障检测领域，具体涉及一种特高压换流变压器阀侧套管故障热源检测方法。

背景技术

换流变压器阀侧套管是换流变压器的核心部件，其作用是把变压器内部绕组引线引出到油箱外部，实现与外部电网连接，担负着引线对地绝缘和固定引线作用，是连接换流变压器与换流站阀厅的重要“桥梁”。

随着用电负荷的持续增长，远距离、高电压、大容量的复杂运行环境对套管的稳定运行提出了更高的要求。近年来，由套管故障导致变压器停运的事故比例仍然较高，《国家电网公司2003-2014年运行情况分析》报告中，2003-2014年十二年来，国家电网公司29座换流站共发生36次直流一次设备故障导致的直流单双极运行过程中出线直流闭锁，其中由直流套管导致的闭锁次数为6次，占直流一次设备故障的16.7％。调查发现，由于换流变阀侧套管内部设计缺陷或接触不良，载流导管承载除基波电流外的大谐波电流分量，芯体内的温度高于常规变压器套管，内部发生缺陷极易导致过热而引发故障。因此精确检测特高压换流变压器阀侧套管内部缺陷是有效预防套管故障的关键。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种特高压换流变压器阀侧套管故障热源检测方法解决了如何精确检测特高压换流变压器阀侧套管内部缺陷故障热源的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种特高压换流变压器阀侧套管故障热源检测方法，包括以下步骤：

S1、将N个具有不同几何尺寸面缺陷和M个具有不同几何尺寸体缺陷的特高压换流变压器阀侧套管标记为N+M个样本，并固定在测试平台中，N和M均为正整数；

S2、在测试平台内，将热流传感器固定于N+M个样本表面，采集得到N+M个样本各自的表面热通量；

S3、根据N+M个样本各自的表面热通量和等效球域空间，使用工程有限元数值计算软件，通过阀侧套管内部缺陷热源等效模型，运算得到N个面缺陷样本的热源强度和M个体缺陷样本的热源强度；

S4、根据N个面缺陷样本的热源强度得到S-Q面缺陷-热源强度曲线，并根据M个体缺陷样本的热源强度得到V-Q体缺陷-热源强度曲线；

S5、测量在工程中正在使用的特高压换流变压器阀侧套管的面缺陷和体缺陷，根据S-Q面缺陷-热源强度曲线和V-Q体缺陷-热源强度曲线，得到其热源强度，实现故障热源的检测。

进一步地，所述步骤S2中的热流传感器为阵列型高精度热流传感器。

进一步地，所述阵列型高精度热流传感器的型号为XM269C，其阵列总尺寸为4.4mm×4.4mm×0.5mm。

上述进一步方案的有益效果为：特高压换流变压器阀侧套管具有其典型的尺寸，采用阵列型高精度热流传感器，且用独特的尺寸匹配阀侧套管，比单一传感元件的热流传感器的测量结果更加精准。

进一步地，所述步骤S3中阀侧套管内部缺陷热源等效模型属于空间球体模型。

进一步地，所述步骤S3中阀侧套管内部缺陷热源等效模型的模型表达式为：

Q＝∫∫∫_ΩqdV (1)