高压套管的频域介电响应带电测试系统及方法与流程

1.本发明涉及高压套管检测技术领域，尤其涉及一种高压套管的频域介电响应带电测试系统及方法。


背景技术：

2.频域介电谱(frequency
‑
domain dielectric spectroscopy，fds)是指对电介质施加一电场，在宽频率范围内描述介电常数和介质损耗因数随频率变化的曲线，即复介电常数的实部ε
′
(ω)频谱和虚部ε〞(ω)频谱。频域介电谱是指对试品施加不同频率的交流电压，获得流过试品的电流幅值与相位，通过计算得到试样的相对复介电常数实部和虚部、介质损耗角正切值tanδ等与频率相关的介电参数。由于电介质自身的介电特性，在不同频率下具有不同的极化和弛豫过程，因此介质损耗不同。根据不同频率下的介质损耗正切值和复电容等参数值，绘制获得被试试品的频域介电谱(fds)曲线，不同频段曲线能表征套管不同缺陷类型。目前开展套管频域介电谱测试需要拆除套管高压侧引线，将频域介电谱测试仪电压输出端(高压端)连接至套管的导杆，电流测量端连接至套管末屏。因此仅能在设备(如变压器、油浸式电抗器等)停电时开展，无法对运行中套管状态进行测试。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种高压套管的频域介电响应带电测试系统及方法，克服目前测试需要设备停电的要求，极大的提高了高压套管频域介电响应测试工作的灵活性。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统包括，
7.高频电压注入单元，其安装于高压套管末屏，其包括，
8.外壳，
9.末屏连接接口，其设在所述外壳的一端，
10.信号输入接口，其设在相对于所述末屏连接接口的所述外壳的另一端，
11.导杆，其设在所述外壳内，所述导杆一端经由所述末屏连接接口连接高压套管的末屏接线柱，
12.高通滤波电路，其一端连接所述导杆的另一端，另一端连接所述信号输入接口，所述高通滤波电路包括串联的电容和电阻，其中，所述电容一端连接所述信号输入接口且作为输入端，所述电阻一端为接地端，另一端连接所述电容且作为输出端连接所述导杆；
13.高频电流感应单元，其包括，
14.环形底座，其套接于高压套管的外护套低压侧，所述环形底座设置接地导线，
15.至少一个绝缘柱，其一端连接所述环形底座且朝远离所述高压套管的方向延伸，
16.环形电流感应板，其套接于高压套管的外护套低压侧以无线接收高压套管高压端
发出的高频电流信号，所述环形电流感应板连接所述绝缘柱的另一端；
17.信号输出接口，其连接所述环形电流感应板，
18.频域介电谱测试仪，其包括，
19.电压输出端，其经由所述信号输入接口向高压套管输入高频电压信号，
20.电流测量端，其经由所述信号输出接口以获取所述高频电流信号，
21.测试单元，其连接所述电压输出端和电流输出端，所述测试单元生成所述高频电压信号以及接收高频电流信号并形成频域介电谱。
22.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，环形电流感应板通过同轴电缆芯线电连接所述电流测量端，同轴电缆屏蔽层包覆于所述同轴电缆芯线，所述同轴电缆芯线连接所述环形底座。
23.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述外壳为圆筒状结构。
24.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述外壳的一端设有开口，所述末屏连接接口封装于所述开口。
25.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述末屏连接接口的中心轴线与所述开口的中心轴线共线。
26.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述末屏连接接口套接密封圈。
27.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述同轴电缆外屏蔽接地。
28.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，所述末屏连接接口平行或共线于所述外壳。
29.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统中，多个绝缘柱连接于环形电流感应板和环形底座之间以构成截头圆锥结构。
30.一种基于所述高压套管的频域介电响应带电测试系统的测试方法包括以下步骤，
31.频域介电谱测试仪生成所述高频电压信号并经由信号输入接口导入高频电压注入单元，
32.所述高频电压信号经由高通滤波电路处理后经由导杆连接高压套管的末屏接线柱，
33.环形电流感应板无线接收高压套管高压端发出的高频电流信号，所述高频电流信号经由信号输出接口输入频域介电谱测试仪以形成频域介电谱。
34.在上述技术方案中，本发明提供的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统，具有以下有益效果：本发明的高压套管的频域介电响应带电测试系统可以在不停电的情况下快速精确地获得频域介电谱，准确高效地判断高压套管不同缺陷类型本发明无需拆除套管高压侧引线，方便操作，从而减少了设备停电次数和停电时间，缩短了测试时间，减轻了测试工作量。且本发明显著提高了测试系统的安全性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明一个实施例的高压套管的频域介电响应带电测试系统的结构示意图；
37.图2是本发明一个实施例的高压套管的频域介电响应带电测试系统的高频电压注入单元的结构示意图；
38.图3是本发明一个实施例的高压套管的频域介电响应带电测试系统的高频电流感应单元的结构示意图。
具体实施方式
39.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图3，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
46.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
47.在一个实施例中，如图1至图3所示，一种高压套管的频域介电响应带电测试系统包括，
48.高频电压注入单元1，其安装于高压套管末屏，其包括，
49.外壳4，
50.末屏连接接口10，其设在所述外壳4的一端，
51.信号输入接口9，其设在相对于所述末屏连接接口10的所述外壳4的另一端，
52.导杆5，其设在所述外壳4内，所述导杆5一端经由所述末屏连接接口10连接高压套管的末屏接线柱，
53.高通滤波电路6，其一端连接所述导杆5的另一端，另一端连接所述信号输入接口9，所述高通滤波电路6包括串联的电容7和电阻8，其中，所述电容7一端连接所述信号输入接口9且作为输入端，所述电阻8一端为接地端，另一端连接所述电容7且作为输出端连接所述导杆5；
54.高频电流感应单元2，其包括，
55.环形底座12，其套接于高压套管的外护套低压侧，所述环形底座12设置接地导线，
56.至少一个绝缘柱13，其一端连接所述环形底座12且朝远离所述高压套管的方向延伸，
57.环形电流感应板14，其套接于高压套管的外护套低压侧以无线接收高压套管高压端发出的高频电流信号，所述环形电流感应板14连接所述绝缘柱13的另一端；
58.信号输出接口15，其连接所述环形电流感应板14，
59.频域介电谱测试仪3，其包括，
60.电压输出端，其经由所述信号输入接口9向高压套管输入高频电压信号，
61.电流测量端，其经由所述信号输出接口15以获取所述高频电流信号，
62.测试单元，其连接所述电压输出端和电流输出端，所述测试单元生成所述高频电压信号以及接收高频电流信号并形成频域介电谱。
63.高压套管的频域介电响应带电测试系统可在套管带电运行过程中开展套管频域介电响应测试，测试过程中不需要套管停电，不需要拆除套管引线，从而减少了设备停电次数和停电时间，缩短了测试时间，减轻了测试工作量。
64.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，环形电流感应板14通过同轴电缆芯线电连接所述电流测量端，同轴电缆屏蔽层包覆于所述同轴电缆芯线，所述同轴电缆芯线连接所述环形底座12。
65.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述外壳4为圆筒状结构。
66.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述外壳4的一端设有开口，所述末屏连接接口10封装于所述开口。
67.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述末屏连接接口10的中心轴线与所述开口的中心轴线共线。
68.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述末屏连接接口10套接密封圈11。
69.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述同轴电缆外屏蔽接地。
70.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，所述末屏连接接口10平行或共线于所述外壳4。
71.所述的一种高压套管的频域介电响应带电测试系统的优选实施例中，多个绝缘柱13连接于环形电流感应板14和环形底座12之间以构成截头圆锥结构。
72.在一个实施例中，系统包括高频电压注入单元1、高频电流感应单元2以及频域介电谱测试仪3。其中高频电压注入单元1安装于套管末屏、高频电流感应单元2安装在套管外护套低压侧接近金属法兰处。进行套管频域介电响应测试时，频域介电谱测试仪3电压输出端与高频电压注入单元1连接向套管输入不同频率电压信号；测试仪3电流测量端与高频电流感应单元2连接获取高频电流信号。
73.在一个实施例中，多个所述绝缘柱13均匀分布于所述环形底座12。
74.在一个实施例中，所述环形电流感应板14的半径大于所述环形底座12的半径。
75.在一个实施例中，所述环形电流感应板14位于所述环形底座12上方。
76.在一个实施例中，所述环形电流感应板14和所述同轴套设于高压套管。
77.在一个实施例中，所述的高频电压注入单元1包括外壳4、末屏连接接口10、导杆5、高通滤波电路6及信号输入引线。
78.在一个实施例中，所述末屏连接接口10材质及螺纹尺寸与套管末屏接地盖相同，用于将高频电压注入单元1与套管连接。所述导杆5一端与套管末屏接线柱相连，另一端与高通滤波电路6输出端相连。所述高通滤波电路6输出端与导杆5相连，输入端与信号输入引线相连，接地端与高频电压注入单元1外壳4相连，确保套管运行时末屏可靠接地。
79.在一个实施例中，所述高通滤波电路6由电容7、电阻8串联组成。其中电阻8一端为接地端，另一端与电容7相连，同时作为输出端与导杆5相连，电容7一端与电阻8相连，另一端作为输入端。在套管运行过程中，套管末屏通过导杆5、电阻8接地，从而保证套管安全运行。在带电测试套管频域介电响应时，频域介电谱测试仪3通过信号输入引线与高通滤波电路6中输入端，及电容7相连，将高频电压信号注入套管末屏。
80.在一个实施例中，所述的高频电流感应单元2包括环形电流感应板14、环形底座12及信号输出引线。所述高频电流感应单元2安装在套管外护套低压侧接近金属法兰处。
81.在一个实施例中，所述的环形电流感应板14用于感应套管高压端高频电流信号。所述的环形电流感应板14通过同轴电缆芯线与频域介电谱测试仪3电流测量端，同轴电缆屏蔽层与环形底座12连接。所述的环形电流感应板14通过绝缘柱13与环形底座12连接。所述环形底座12设置接地导线，测试时与频域介电谱测试仪3接地相连，减少现场干扰。
82.在一个实施例中，系统包括高频电压注入单元1、高频电流感应单元2以及频域介电谱测试仪3。其中高频电压注入单元1用于向运行中套管注入高频电压信号，高频电流感应单元2用于无线接收套管高压端发出的高频电流信号。频域介电谱测试仪3用于产生高频电压、接收高频电流信号，并形成频域介电谱。图中c1代表套管末屏与套管中心高压导电杆之间的等效电容。c2表示高压导电杆与高频电流感应单元2中环形电流感应板之间几何电
容。测试时频域介电谱测试仪3所产生的高频电压信号通过高频电压注入单元1施加于套管末屏。高频电压在由等效电容c1、几何电容c2串联组成的回路上产生感应电流，该电流通过高频电流感应单元2流入频域介电谱测试仪3。
83.一种基于所述高压套管的频域介电响应带电测试系统的测试方法包括以下步骤，
84.频域介电谱测试仪3生成所述高频电压信号并经由信号输入接口9导入高频电压注入单元1，
85.所述高频电压信号经由高通滤波电路6处理后经由导杆5连接高压套管的末屏接线柱，
86.环形电流感应板14无线接收高压套管高压端发出的高频电流信号，所述高频电流信号经由信号输出接口15输入频域介电谱测试仪3以形成频域介电谱。
87.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
88.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。