共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置及方法，包括共箱母线，共箱母线包括壳体和设置在壳体内的支柱绝缘子，还包括信号处理装置、设置在支柱绝缘子接地端的电流互感器和设置在壳体上的温湿度测试装置，所述电流互感器与温湿度测试装置的输出端均与信号处理装置的输入端相连，可以将封闭于共箱母线内部无法直接观察的支柱绝缘子绝缘通过电流实现在线监测。能够为电厂运行、巡视、检修提供大数据支持和参考，当发电企业发生非计划停运时，可以快速准确的判断是否因哪一只支柱绝缘子的绝缘引发跳机，有助于发电企业快速排查跳机原因，在最短的时间内完成支柱绝缘子的跟换、机组并网操作，减少电网调度部门对发电企业的电量考核。业的电量考核。业的电量考核。

【技术实现步骤摘要】
共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及支柱绝缘子内部绝缘的判断方法，特别是一种判断共箱母线支柱绝缘子内部 绝缘的在线监测装置及方法。

技术介绍

[0002]目前随着国家能源行业碳达峰和碳中和目标的提出，传统火力发电厂的装机容量占比呈 下滑趋势，在役火力发电厂(含核电厂)的单机容量基本在600MW以上；作为传统清洁能 源行业的大型水电站单机容量也在700MW左右。在役发电机组应面向未来，使现有的各种 发电方式能够更好地适应未来的智能社会以及能源革命和创新。
[0003]共箱母线是发电厂中用于厂用变压器低压侧到厂用配电室之间的连接母排。执行向配电 室供电，带动电厂机组各个辅机运行的重任。共箱母线位于室外，常年处于风吹雨雪的恶劣 环境中。共箱母线是三相母线导体封闭在金属外壳中的封闭母线，共箱母线支撑方式多为三 相分体的支柱绝缘子支撑母线，少部分采用三相一体的环氧树脂版。共箱母线的绝缘由支柱 绝缘子的绝缘决定。支柱绝缘子的绝缘分表面绝缘和内部绝缘，表面绝缘受空气温度、湿度、 灰尘、盐分影响较大，内部绝缘主要为绝缘子内部局部放电、发热、击穿、绝缘老化影响较 大。正常运行情况下共箱母线由金属盖板密封，运行时不能打开，当支柱绝缘子绝缘存在缺 陷时，很难第一时间发现问题，单一支柱绝缘子绝缘存在缺陷时，需要停电打开盖板逐个排 查，费时费力。目前判断支柱绝缘子绝缘的好坏仅通过停电后进行预防性试验来测试，运行 中共箱母线的绝缘性能不在可控范围内，现有红外技术由于金属外壳的封闭不能实时进行， 运行中绝缘子内部绝缘问题缺乏直观有效的判定方法。因此，其改进和创新势在必行。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种共箱母线支柱绝缘 子内部绝缘在线监测装置及方法，可有效解决运行中共箱母线支柱绝缘子绝缘性能无法在 线监测的问题。
[0005]本专利技术解决的技术方案是，
[0006]一种共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置，包括共箱母线，共箱母线包括壳体和 设置在壳体内的支柱绝缘子，还包括信号处理装置、设置在支柱绝缘子接地端的电流互感器 和设置在壳体上的温湿度测试装置，所述电流互感器与温湿度测试装置的输出端均与信号处 理装置的输入端相连，其中：
[0007]所述电流互感器用于测量支柱绝缘子整体的泄漏电流I
总
：
[0008]I
总
＝I
内
+I
表面
[0009]I
内
＝I
绝缘电阻
+I
电容
[0010]I
总
＝I
绝缘电阻
+I
电容
+I
表面
[0011]式中：
[0012]I
绝缘电阻
：流过支柱绝缘子内部的电流，是支柱绝缘子绝缘大小的体现，与支柱绝缘子的绝 缘电阻有关，计算公式为：I
绝缘电阻
＝U
÷
R
绝缘电阻
；
[0013]I
电容
：支柱绝缘子内部的电容电流，与支柱绝缘子支撑母线的角频率ω、频率f、系统相 电压U、支柱绝缘子的电容C0有关，计算公式为：I
电容
＝ωC0U＝2πfC0U；
[0014]I
表面
：支柱绝缘子表面泄漏电流、与支柱绝缘子的表面电阻R
表面
有关，计算公式为：I
表面
＝U
ꢀ÷
R
表面
；
[0015]所述温湿度测试装置用于共箱母线的测量环境温湿度；
[0016]所述信号处理装置用于接收实时采集电流互感器测量的电流信号和温湿度测试装置采集 的温湿度信号，并计算支柱绝缘子的电流变化量
△
η1、同排同列支柱绝缘子的电流变化量
△ꢀ
η2、曲线D
‑
I
max
中电流最大值对应的夹角正切tanθ变化量
△
η3、同温湿度下D
‑
I曲线中总电流 对应的夹角正切tanθ变化量
△
η4，结合预设的判据共同判断共箱母线的绝缘情况。
[0017]所述信号处理装置包括控制器、AD转换器、报警器、电源和按键，电流互感器和温湿度 测试装置的信号输出端与AD转换器的信号输入端相连，AD转换器的输出端与控制器的输入 端相连，控制器的输出端分别与显示器、报警器的输入端相连。
[0018]所述支柱绝缘子与共箱母线壳体(壳体是接地端)之间设置有中间空心的绝缘垫块，中 间空心是为了在支柱绝缘子底部安装导线，同时预留出安装电流互感器的位置。同时让电流 互感器测得支柱绝缘子整个的泄漏电流。
[0019]一种共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一：安装在线监测装置
[0021]电厂共箱母线进行首次安装或者停机检查，安装在线监测装置；
[0022]所述在线监测装置包括信号处理装置、设置在支柱绝缘子接地端的电流互感器和设置在 壳体上的温湿度测试装置，所述电流互感器与温湿度测试装置的输出端均与信号处理装置的 输入端相连；
[0023]所述信号处理装置用于接收实时采集电流互感器测量的电流信号和温湿度测试装置采集 的温湿度信号，并计算支柱绝缘子的电流变化量
△
η1、同排同列支柱绝缘子的电流变化量
△ꢀ
η2、曲线D
‑
I
max
中电流最大值对应的夹角正切tanθ变化量
△
η3、同温湿度下D
‑
I曲线中总电流 对应的夹角正切tanθ变化量
△
η4，结合预设的判据共同判断共箱母线的绝缘情况；
[0024]步骤二：在线监测
[0025]共箱母线正常运行，电流互感器实时采集各个支柱绝缘子的电流I1、I2、
…
I
n
,温湿度测 试装置实时采集各个绝缘子的温度T1、T2、
…
T
n
,湿度S1、S2、
…
S
n
，将数据存进行储存， 并绘制各个支柱绝缘子时间与电流最大值的曲线D
‑
I
max
；
[0026]当某一支柱绝缘子I
内
增加，R
绝缘电阻
降低或C0降低时，表示内部绝缘可能出现问题，启动判 断机制：
[0027]a、电流由I
内
增加至I
内1
，导致电流互感器测得电流I
总
增加至I
总1
，与支柱绝缘子一周 前电流最大值I
总max
运用公式
△
η1＝(I
总1
‑
I
总max
)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置，包括共箱母线，共箱母线包括壳体和设置在壳体内的支柱绝缘子，其特征在于，还包括信号处理装置、设置在支柱绝缘子接地端的电流互感器和设置在壳体上的温湿度测试装置，所述电流互感器与温湿度测试装置的输出端均与信号处理装置的输入端相连，其中：所述电流互感器用于测量支柱绝缘子整体的泄漏电流I
总
：I
总
＝I
内
+I
表面
I
内
＝I
绝缘电阻
+I
电容
I
总
＝I
绝缘电阻
+I
电容
+I
表面
式中：I
绝缘电阻
：流过支柱绝缘子内部的电流，是支柱绝缘子绝缘大小的体现，与支柱绝缘子的绝缘电阻有关，计算公式为：I
绝缘电阻
＝U
÷
R
绝缘电阻
；I
电容
：支柱绝缘子内部的电容电流，与支柱绝缘子支撑母线的角频率ω、频率f、系统相电压U、支柱绝缘子的电容C0有关，计算公式为：I
电容
＝ωC0U＝2πfC0U；I
表面
：支柱绝缘子表面泄漏电流、与支柱绝缘子的表面电阻R
表面
有关，计算公式为：I
表面
＝U
÷
R
表面
；所述温湿度测试装置用于共箱母线的测量环境温湿度；所述信号处理装置用于接收实时采集电流互感器测量的电流信号和温湿度测试装置采集的温湿度信号，并计算支柱绝缘子的电流变化量
△
η1、同排同列支柱绝缘子的电流变化量
△
η2、曲线D
‑
I
max
中电流最大值对应的夹角正切tanθ变化量
△
η3、同温湿度下D
‑
I曲线中总电流对应的夹角正切tanθ变化量
△
η4，结合预设的判据共同判断共箱母线的绝缘情况。2.根据权利要求1所述的共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置，其特征在于，所述信号处理装置包括控制器、AD转换器、报警器、电源和按键，电流互感器和温湿度测试装置的信号输出端与AD转换器的信号输入端相连，AD转换器的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端分别与显示器、报警器的输入端相连。3.根据权利要求1所述的共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测装置，其特征在于，所述支柱绝缘子与共箱母线壳体(壳体是接地端)之间设置有中间空心的绝缘垫块，中间空心是为了在支柱绝缘子底部安装导线，同时预留出安装电流互感器的位置。同时让电流互感器测得支柱绝缘子整个的泄漏电流。4.一种共箱母线支柱绝缘子内部绝缘在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：安装在线监测装置电厂共箱母线进行首次安装或者停机检查，安装在线监测装置；所述在线监测装置包括信号处理装置、设置在支柱绝缘子接地端的电流互感器和设置在壳体上的温湿度测试装置，所述电流互感器与温湿度测试装置的输出端均与信号处理装置的输入端相连；所述信号处理装置用于接收实时采集电流互感器测量的电流信号和温湿度测试装置采集的温湿度信号，并计算支柱绝缘子的电流变化量
△
η1、同排同列支柱绝缘子的电流变化量
△
η2、曲线D
‑
I
max
中电流最大值对应的夹角正切tanθ变化量
△
η3、同温湿度下D
‑
I曲线中总电流对应的夹角正切tanθ变化量
△
η4，结合预设的判据共同判断共箱母线的绝缘情况；步骤二：在线监测
共箱母线正常运行，电流互感器实时采集各个支柱绝缘子的电流I1、I2、
…
I
n
,温湿度测试装置实时采集各个绝缘子的温度T1、T2、
…
T
n
,湿度S1、S2、
…
S
n
，将数据存进行储存，并绘制各个支柱绝缘子时间与电流最大值的曲线D
‑
I
max
；当某一支柱绝缘子I
内
增加，表示R
绝缘电阻
降低或C0降低，表示内部绝缘可能出现问题，启动判断机制：a、电流由I
内
增加至I
内1
，导致电流互感器测得电流I
总
增加至I
总1
，与支柱绝缘子一周前电流最大值I
总max
运用公式
△
η1＝(I
总1
‑
I
总max
)
÷
I
总max
进行对比，当
...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳鹏超，王立楠，马云飞，郑豫生，栗占伟，武震宇，樊东方，郭晓锋，牟义革，黄卫华，何友光，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：