[发明专利]一种干式空心电抗器故障监测与预警方法

说明书

本发明公开了一种干式空心电抗器故障监测与预警方法，通过对电抗器常态参数数据的记录和电抗器暂态参数数据的记录，采用实时在线监测的方式，提取电抗器电流特征信息、阻抗特征信息以及物理特征信息(包括内部温度场、振动特征信息)，综合分析发现电抗器的异常状态，给出故障预警，能对电抗器的所有特征参数进行综合分析判断，能针对不同型号、品牌的电抗器建立运行数据库，结合历史数据库给出该品牌、型号的预警信息及智能运维建议。

技术领域

本发明涉及电力系统二次监测技术领域，特别是一种干式空心电抗器故障监测与预警方法。

背景技术

电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。电抗器在限制故障电流、空投设备涌流、过电压，改善电能质量，维持无功平衡及系统电压稳定等方面发挥着重要的作用，广泛应用于35kV及以上电压等级变电站。

常用的干式空心电抗器的结构是多个同轴绕组，每层绕组中是若干个线圈并联。这种结构决定了干式空心电抗器有许多的优点：无油结构、无铁芯、多层线圈同轴绕制、包封之间有气道，因此具有不易燃、线性度高、散热性好、损耗小等优点，固化后，加上铝制的星形架，这样提高了电抗器的机械强度和短时过电流冲击的耐受能力，并减轻了电抗器的重量，以便进行维护。这种结构的缺点是，在运行过程中，设备周围的磁场较强，容易形成环流、产生涡流。多年来，电抗器厂家为节约制造成本导致材质及工艺水平降低、生产管理松懈等使得产品质量较差，因此，干式空心电抗器出现的事故越来越多。在干式空心电抗器的制造过程中，因为其包封数目多，各包封中的匝数也很多，所以不可避免会有各类偏差的出现，包括高度的偏差、中心距离的偏差等诸多问题，其中，匝数偏差对电抗器的影响尤其明显。另外，户外空心电抗器因运行环境不良导致绝缘层腐蚀，使得绝缘水平降低。

电抗器表面或引线/接头温度异常升高、铁芯接线中出现环流、响声或振动异常、匝间绝缘击穿短路、绕组对地或相间击穿、绕组和引线断裂、局部放电等故障常有发生，其中异常温升和匝间短路是一种较为普遍的故障情况，股间或匝间的绝缘故障导致的环流或短路电流及过热的恶性循环产生很大的破坏性。根据相关统计，异常温升和匝间短路两种故障发生的次数占所有故障次数的75％以上，如果得不到及时排除，高温会导致引线熔断或电抗器烧毁造成停电事故，严重影响电力系统的稳定性，并造成较大的经济损失。

鉴于匝间短路故障的高发性和危害性，90年代左右，国内外就开展了针对电抗器匝间短路故障的研究，目前相关研究主要涉及两方面：第一个方面从制造工艺和维护角度出发，如优化绝缘设计，配置保护件等，研究起步早，经验丰富；第二方面是从检修试验的角度出发，定期对电抗器进行匝间绝缘性能检测，通过分析匝间绝缘性能及早发现匝间短路故障。预防性试验制度基本能够保证设备在两次试验期间正常运行。

目前，针对干式电抗器匝间短路问题，现阶段有许多不同检测方法，主要包括脉冲电压法、烟感法、温感法以及探测线圈法等。

从当前已有研究来看，在工程实践中，干式电抗器故障监测与预警技术已有一定应用，但各种技术总是存在种种的缺陷与不足，推广示范能力有限，还不能很好地解决高压电抗器运行中所面临的状态检修难题。

现阶段有许多不同检测方法存在的缺点如下：

1、从检修试验的角度出发，定期对电抗器进行匝间绝缘性能检测，通过分析匝间绝缘性能及早发现匝间短路故障。预防性试验制度基本能够保证设备在两次试验期间正常运行，但它有四个不容忽视的缺陷：1)经济上的缺陷，即由于停运带来的经济损失。2)技术上的缺陷，离线试验不能准确反映设备运行时的状况。3)不利于电抗器故障早期征兆的获取、故障分析和预测。4)有些是破坏性试验，缩短了设备的使用寿命。

2、脉冲电压法是一种离线检测方法，通过不少于7200次脉冲冲击试验，将匝间绝缘故障彻底暴露出来，是一种破坏性的试验，这种方法虽然能够有效的检测出电抗器匝间绝缘缺陷，但成本高，缩短了电抗器的使用寿命，降低了电抗器的使用效率。