局部放电试验（精选11篇）
局部放电试验 篇1
1 局部放电试验背景噪声的确定和局放量的判断
1.1 国家标准对局部放电试验的规定
1.1.1 额定电压35k V及以下挤包绝缘电力电缆
《GB/T 12706.2-2008》与《GB/T 12706.3-2008》16.3局部放电试验:
应按《GB/T 3048.12-2007》进行局部放电试验, 试验灵敏度应为10p C或更优。
三芯电缆的所有绝缘线芯都应试验, 电压施加于每一根导体和金属屏蔽之间。
试验电压应逐渐升高到2U0并保持10s, 然后缓慢地降到1.73U0。
在1.73U0下, 应无任何有被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电。
注:被试电缆的任何放电都可能有害。
1.1.2 额定电压110k V交联聚乙烯电力电缆
《GB/T11017.1-2002》9.2局部放电试验:
局部放电试验应按GB/T 3048.12进行, 检测灵敏度应为10p C或更优。
试验电压应逐渐升到1.75U0并保持10s, 然后慢慢地降到1.5U0。
在1.5U0下, 放电量应不大于10p C。
1.1.3 额定电压220k V交联聚乙烯电力电缆
《GB/Z 18890.1-2002》9.2局部放电试验:
应根据《GB/T 3048.12》对电缆进行局部放电试验, 且按《GB/T 3048.12》定义, 其灵敏度优于或等于5p C。
试验电压应逐渐升至222k V (1.75U0) 并保持10s, 然后慢慢地降至190k V (1.5U0) 。
在190k V下被试品应无可检测出的放电。
1.2 关于标准规定局部放电量的理解
《GB/T 12706.2-2008》与《GB/T 12706.3-2008》16.3局部放电试验中备注:
注:被试电缆的任何放电都可能有害。
因此电缆的局放量越小, 电缆的使用越安全。
《GB/T 12706-2008》、《IEC 60840:2004》 (现执行标准《GB/T 11017-2002》等效《IEC 60840:1999》, 据悉《GB/T 11017》将会根据IEC 60840:2004换版) 、《GB/Z18890-2002》等标准对局部放电量的要求都与其背景噪声相关, 换句话可用无局放表达, 即:其放电不大于试品本身的背景噪声, 超过背景噪声即不符合标准要求 (现实中有一部分人理解为不大于1倍的背景噪声) 。
对于35k V及以下电缆当电压升高时除非有明显缺陷, 局放值一般都不大于背景。对于金属护套结构的超高压电缆, 当金属护套结构控制不好时, 随着电压的逐渐升高, 局放图形会由一个规则的轮廓发生变形, 随电压的逐渐升高而变大并向椭圆的两边位移。因此正确的记录背景噪声是公正判断局放指标的重要一环。
1.3 背景噪声的确定
以《GB/T 12706.2-2008》为例:在1.73U0下, 应无任何有被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电。正确地读取背景噪声是十分必要的。因此记录表格既要记录背景噪声, 又要记录1.73U0下的局部放电量。
对于背景噪声的记录, 现在一般有两种方法, 一种是串联谐振系统开机后校准并记录或打印背景噪声, 另一种是校准并调谐至谐振状态时记录或打印背景噪声, 两种记录方式有不同的结果。国内知名专家到企业进行产品鉴定时选择的是后者, 这是因为经校准后系统还没有完全连接, 当打开调压器电源后试验系统全部连接为一体, 这时记录背景噪声更为合理。
2 局部放电试验步骤
现以“交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电YJ V22 8.7/15 3×300”为例, 介绍局部放电试验和电压试验的一般步骤。
2.1 电缆端头处理
首先需将电缆外护套、铠装钢带、内衬层等剥除, 长度800m m左右, 以方便分相试验安装油杯为宜, 钢带应剪平, 不能散落在油杯周围, 铜带屏蔽剥离长度应比剥削的绝缘屏蔽长100mm左右, 并需预留足够长度以便连接接地线。见图一、图二:
8.7/15k V外屏蔽剥切长度150~200m m, 绝缘屏蔽为可剥离型, 可剥离屏蔽可用裁纸刀纵向轻划三刀, 规定长度位置横向划圆周, 注意不要划透屏蔽, 然后使用钢丝钳或尖嘴钳从端头开始剥离;26/35k V有可剥离和不可剥离两种, 外屏蔽剥切长度400~600mm (根据试验电压确定) 为宜, 不可剥离屏蔽需使用专用剥削刀剥离, 深度以刚剥离绝缘屏蔽为宜, 用力需均匀, 不得留有大的台阶。切面根部要尽量光滑, 如绝缘表面留有刀痕或台阶等, 可用玻璃刮平。处理完毕如图三:
如绝缘表面留有屏蔽颗粒残留或污渍, 需用棉布蘸酒精擦除, 未剥削屏蔽表面留有灰尘也需擦除, 注意擦拭过屏蔽棉布不可再用于擦拭绝缘, 见图四:
2.2 油杯终端连接
将干燥处理过的变压器油倒入油杯, 尽量减少气泡。安装近端油杯 (底部有铜针) 时, 需将有弹性铜针尽量向上推, 保证铜针与电缆导体线芯接触良好, 安装远端油杯直接将试品电缆插入油杯即可, 电缆端头需要油杯底部留有间距 (防止金属粉末的影响) 。旋紧油杯上固定螺丝, 良好固定即可, 不能过紧损伤绝缘屏蔽, 变压器油需将绝缘屏蔽切面根部完全盖没, 一般10mm左右即可。将带有快速接头的高压引线接到近端油杯, 铜带接地。如图五、图六、图七:
2.3 校准
校准开关拨到“通ON”, 注入电量选择10p C, 增益选择“4”, 调节放大器增益旋钮, 使该注入脉冲示波屏上高度约为20mm, 放电量表数值为100, 校准开关拨至“断OFF”。如图八:
2.4 局部放电试验
接通高压试验回路电源, 记录局部放电量。按电压升按钮, 升高“励磁变压器输出电压”至0.1k V, 调节高压电抗器铁芯间隙使试验回路达到谐振状态, 当高压输出电压达到最高时, 系统即达到最佳谐振状态。如图九、图十:
试验结束后, 对油杯放电后, 拆除油杯终端, 关闭试验系统电源。
3 电缆局部放电试验几种特殊情况
3.1 35k V及以下电力电缆局部放电试验局放量在20p C左右, 放电量随电压升高变化不大。
此种情况将缺陷部位绝缘屏蔽剥离后, 一般会在绝缘表面发现颗粒状屏蔽残留, 稍微嵌入绝缘。在允许的情况下, 可将电缆分段后, 分别进行局放试验, 寻找缺陷点。 (此类缺陷定位时显示在端头, 对于缺陷延续较长的试品往往是切掉一段还是显示在端头)
3.2 自衰与自愈现象
3.2.1 自衰现象往往在两种情况下出现:
一种是试品在起始放电电压或稍高于起始放电电压作用下, 放电能在短时间内很快自行衰减或熄灭;另一种是试品在高于起始放电电压作用下, 在一个稍长的时间过程中放电亦能逐渐衰减或熄灭。
出现“自衰”现象的原因可能有以下几点:
(1) 在封闭气隙中, 由于放电放出的气体增加, 使气泡中的气压增高, 这时气泡的击穿电压可能提高, 放电就熄灭了。另一种情况是放电产生的气体少于放电时消耗掉的气隙中的氧气, 这样气隙中的气压可能降低, 当气压低到一定程度之后, 放电从脉冲型转变为非脉冲型, 于是在脉冲型的检测仪器上, 就观察不到这种放电。
(2) 气隙壁上介质的特性发生变化, 如许多有机材料, 在局部放电长时间作用下, 材料被炭化, 可能把放电气泡短路或者使放电点电场均匀化, 从而使放电暂时变弱。随着时间加长, 被腐蚀炭化点的周围, 由于电场集中又可能出现新的放电, 使放电出现起伏。
(3) 有些放电源可能消失, 如在导体边上的小毛刺在放电过程中可能会被烧掉。有些联接点接触不好产生放电, 时间长了可能烧结在一起, 就不会再放电了。
3.2.2 当外屏蔽表面划伤 (绝缘裸露处于光滑状态时)
初次施加电压可检测到放电, 但经过电压试验后放电量减小甚至消失, 这是一种暂时的自愈现象。做过一次试验后放置数小时, 重新再做试验时放电又出现, 经过短暂的时间放电再次减小或消失。
在排除系统干扰的情况下, 对以上此类情况须谨慎处理, 放电自衰和自愈并不能表示电缆没有缺陷, 个别情况在电压试验时会发生击穿。
3.3 局放量正常, 电压试验击穿
局部放电试验可以发现绝缘中的绝大部分缺陷, 但对导体屏蔽和绝缘屏蔽存在的某些缺陷却不能探测到放电, 有些严重缺陷会在电压试验中击穿, 而有些缺陷却不能暴露出来, 对今后的安全运行埋下严重的隐患。因此必须引起高度重视, 通过加强工艺控制和过程检验保证向市场投放合格的产品。现将行业中检验人员发现的导体屏蔽和绝缘屏蔽存在的某些缺陷进行整理列举如下:
3.3.1 绝缘线芯局部无导体屏蔽或脱节 (破洞) , 是难以检测到局放脉冲的, 电压试验中同样会通过。
仔细观察绝缘线芯表面会有轻微的塌陷痕迹, 此类缺陷若不会被发现会在很短的运行时间内击穿。80年代出现在上海金山石化的一条35k V线路在运行不足三个月的时间出现击穿事故, 经解剖发现击穿点没有导体屏蔽。
3.3.2
1.73U0下局放试验通过, 但在电压试验中发生击穿, 经解剖发现击穿处绝缘线芯表面有明显的凹陷, 导体屏蔽脱节 (破洞) 屏蔽料已嵌入绝缘。
3.3.3
绝缘屏蔽表面出现的颗粒缺陷, 大部分检测不到局部放电脉冲, 3.5U0的电压试验也能通过, 由于其大小和形状不同, 对局部放电试验亦有不同的结果。一般凹陷绝缘表面比较圆滑的屏蔽料粒其局放试验和耐压试验都能通过, 只有带有尖头状的外屏蔽料镶嵌在绝缘内才能检测到局部放电脉冲。
4 电缆终端对局部放电试验的影响和排除
4.1 绝缘油潮气
现在试验终端一般采用耐电强度比空气高的介质, 如牌号为F113的氟里昂、硅油或变压器油。氟里昂效果好, 不易吸潮但价格高, 采购不便, 能腐蚀有机玻璃管。硅油粘度大, 易产生气泡, 在湿度特别大的季节也会吸潮, 变压器油的吸潮特别快。但从经济和方便角度考虑, 绝大多数厂家选用变压器油。由于地处南方空气湿度的季节较长, 对局放的影响特别大, 因此需要及时对用过的变压器油进行干燥处理, 干燥的方法大家都已掌握, 用烘箱干燥即可。但是要控制好温度和时间, 温度太低起不到去其水分的效果, 太高会使绝缘油变质, 当温度达到或超过100℃时绝缘油会分解, 建议干燥温度为80℃~90℃, 干燥时间最多不要超过4小时。
4.2 绝缘油中的杂质
反复使用的绝缘油, 会出现金属粉末和内屏蔽料, 对局放试验带来严重的影响, 特别是脱落在油终端中的那些内屏料渣, 有些细如头发丝, 当电压升高时像磁铁一样垂直吸附在绝缘周围, 致使出现几十甚至上百p C的放电不停地闪动。以上这些杂质的处理, 采用过滤方式比较麻烦, 建议选用不锈钢盆进行干燥处理, 一方面去除水分, 同时杂质沉淀在锥形的盆底, 以便隔离去除。
4.3 从导体中释放出的气体
我们在试验过程中, 当电压升高时导体中会释放出气体向外冒泡, 越是刚生产出的交联线芯越是严重, 当气泡距离绝缘较近时放电就出现了, 避免对局放试验的影响, 需要将油杯倾斜一个角度, 使气泡沿着油杯的边缘向上移动, 使之远离绝缘线芯, 这样就避免了气泡对局放试验的影响。
4.4 注意油杯的清洁和保护
我们新采购的91k V的油终端, 在初次使用时, 都能满足要求, 当使用一段时间后, 91k V时几乎完全不能保持5min即出现端头击穿, 这是由于油杯内壁出现了若干的划痕。
5 提高端头故障定位精度的技巧
在生产过程中往往故障出现在端头的比较多, 有关故障位置的判断以上已介绍了脉冲长短及双通道输入法, 能确定故障在远端或是近端。下面介绍一种提高定位精度的方法。
选用一根好的电缆线芯, 按试验要求剥除外屏蔽和绝缘, 使导体露出25-30mm与疑似有故障的一端牢固的扭在一起, 并装在一个油杯里面 (若无多余的油杯, 能容纳两根电缆线芯的塑料瓶也可以) , 加入绝缘油漫过外屏蔽剥切口25mm以上, 分别在该两根线芯的另一端连接远端和近端油杯, 此时施加电压进行故障定位, 如果放电脉冲在靠近中间位置附近, 可以断定放电位置在两根线芯连接的一端, 如果放电脉冲在端头可判断在两根线芯连接的另一端, 通过调换远、近端油杯进行定位获得数据, 如果两端定位测得数据接近在同一点上, 证明该故障点是可信的。需要注意的两点是: (1) 远端和近端要记牢; (2) 两根线芯连接后长度要计算准确。
6 安全操作不可忽视的问题
6.1 试验中油杯松动或滑落
升压过程中如果油杯连接不可靠而下滑松动, 此时电压下降但电缆中仍存在很大的电量 (荷) , 若不能及时对地放电, 当操作人触及油杯与导线相碰时, 会有触电的危险, 特别是小截面的35k V电缆, 由于线芯较软油杯质量重极容易松动或滑落, 不能仅依靠油杯上的三个螺丝紧固悬挂的油杯, 要采取必要的措施挂住油杯上口的三个螺丝将其吊起来。当出现试验中油杯松动或滑落时一定要想办法对地放电后再接触油杯操作。
6.2 接地线接触不良或脱落
有些时候按下升压按钮电压无法上升, 应该仔细检查一下连接试品的接地线是否可靠?在接地线接触不良或脱落时会出现此类现象, 当出现此现象时电缆中会存在很大的电量 (荷) , 若不能及时对地放电, 当操作人触及油杯时, 会有触电的危险。
摘要：局部放电试验作为检验电缆的微小缺陷的手段, 已被各级标准作为XLPE交联电缆的出厂检验必检项目。检验员要履行好鉴别、把关、报告和监督的职能, 在掌握专业理论知识的同时, 需要在工作实践中不断积累经验, 不断提高操作技术水平。
关键词：背景噪声,放电量,油水终端,可剥离,局部放电试验,耐压试验
参考文献
[1]伍志荣, 聂德鑫, 陈江波.特高压变压器局部放电试验分析[J].高电压技术, 2010 (01) .
[2]聂德鑫, 伍志荣, 罗先中, 杜振波, 程林, 刘诣, 邓建钢, 宋友, 饶文峰, 黄华.特高压变压器套管局部放电试验技术分析[J].高电压技术, 2010 (06) .
[3]范洪欣, 蔡建国.抑制电力电缆局部放电试验系统背景干扰的探讨[J].电线电缆, 2007 (02) .
局部放电试验 篇2
高压脉冲放电处理垃圾渗滤液的试验研究
采用高压脉冲放电产生的活性自由基处理渗滤液,研究了投加铁屑、电极间距和放电电压对去除垃圾渗滤液中COD和BOD5的影响.在电极形式为尖-尖式、电极间距4～6mm、放电电压36kV-46kV、废水体积7 l条件下对渗滤液进行放电试验,结果表明:投加铁屑和升高电压可提高COD和BOD5的去除量;在放电电压一定的.条件下,存在最佳的电极间距.
作 者：敖漉 周从直 冯孝杰 陈维 杨琴 AO Lu ZHOU Cong-zhi FENG Xiao-jie CHEN Wei YANG Qin 作者单位：后勤工程学院,重庆,400016刊 名：环境科学导刊英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE SURVEY年，卷(期)：28(2)分类号：X705关键词：高压脉冲放电 垃圾渗滤液 废水处理 试验
浅析局部放电理论及其检测方法 篇3
关键字：局部放电 超声波 脉冲电流 在线检测
中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0067-01
随着我国现代化建设的飞速发展以及城市规模的不断扩大，城市电网的规模也随之迅速发展。城市用电量的快速增长致使需要大量铺设输电线路来满足日益增长的用电需求及提高供电的可靠性，因此利用局部放电检测来判断设备绝缘状态的意义越来越重大。
1 局部放电理论
IEC 60270指出：“在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称为局部放电。”局部放电是电力设备在运行过程中，绝缘部分中由于绝缘空隙具有容性电压以及空隙中的气体与绝缘材料存在极大的电应力差，在强电场的作用下发生局部桥接，产生的微小电火花式的放电。局部放电在绝缘介质内部缺陷中产生重复性的击穿和熄灭，在缺陷初期放电量很小且不会影响绝缘介质的绝缘能力。但是随着设备的长期运行，在这种局部不均匀的电场作用下，局部放电会渐渐增强并开始损坏绝缘介质，大大缩短绝缘的使用寿命。
2 局部放电的机理
局部放电是一种机理非常复杂的放电现象，通常采用经典的“三电容”模型来对其进行产生机理上的基本分析。其等值电路如图1。
3 局部放电在线检测方法
前文中已经提到，局部放电的检测方法主要分为电气检测法和非电检测法两大类。不论是电气检测法还是非电检测法，都是以伴随局部放电发生而产生的现象为基础的，进而产生了众多的检测方法。
3.1 脉冲电流法
试品两端在局部放电发生时会产生瞬间的电压变化，这会在检测回路中激起一个高频脉冲电流。脉冲电流法就是将此高频脉冲电流信号转换成为电压脉沖后，再通过其他测量仪器测量其波形、相位及幅值，最后通过校准环节得到其视在放电量。
这种方法虽然也被应用于检测电缆本体的局部放电，但是大量的经验表明，这种方法应用于电缆终端的局部放电检测并不实用。
3.2 化学分析法
这种方法是利用气相色谱仪来对绝缘介质电化学分解所产生的气体进行色谱分析，从而判断电气设备内部的缺陷是否存在，并进一步判断其缺陷类型。
在局部放电发生时，变压器油、SF6等绝缘介质会分解产生多种类型的其他气体，这些气体的浓度上升容易被置于绝缘介质内部的传感器检测到。因此，这种方法在变压器内部的局部放电检测中得到了较为广泛的应用。
随着近年来电气设备的绝缘介质逐渐向气体绝缘介质（主要是SF6）过渡与发展，这种方法开始出现弊端。当设备的体积随着电压等级的升高而逐渐增大时，单次局部放电所产生气体很快被气体绝缘介质稀释，这种传感器将不再那么灵敏。只有当内部杂质气体浓度上升到一个比较高的程度时，内部缺陷才有可能被检测出来。
3.3 光测法
局部放电的光检测法一般是指荧光光学检测法，其利用荧光光纤对局部放电所产生的荧光进行检测。
由于光信号不受空间电磁干扰的影响，而且信号在光纤中的传输衰减极少，所以这种方法具有较高的灵敏度。光测法实际上是检测装置内部的发光点，所以它便于对局部放电进行定位。
但是，由于采用光测法要在设备内部布置光纤线路，而电气设备的结构一般都比较复杂，所以这种方法目前还难以向工业上推广。
3.4 超声波法
在电缆终端内部发生局部放电时，会激发介质产生高频弹性振动，从而产生超声波。通过使用超声波传感器对这些超声波信号进行检测，进而确定局部放电的大小并完成其定位，是局部放电超声波检测法能够完成的工作。
近年来，随着新型声电换能材料的出现，超声传感器的信噪比得到较大程度的提高，配合适当的信号放大单元，可以得到较为理想的检测灵敏度。
超声波法主要具有以下几个优点：
（1）非电气、非接触测量；
（2）可远距离测量；
（3）可以避免电磁干扰的影响；
（4）可以方便地定位；
（5）可实现在线检测；
（6）在线检测与离线检测的结果相同。
但是，目前使用超声波法进行局部放电检测也同样面临着众多的技术难点。例如，局部放电的超声波产生机理较为复杂，超声波的振动幅值与视在放电量之间的关系不明确，导致局部放电的校准存在困难。
超声波波形与放电类型的对应关系有待研究，目前还无法使用超声波信号对局部放电的放电类型进行模式识别。在工业现场中，超声波法主要作为一种局部放电检测的辅助方法。
3.5 超高频法
由于超高频频段的电磁信号随距离的衰减程度非常高，故传感器的灵敏度受距离的影响比较大。同时，电气设备内部发生的局部放电向外围空间传播时需要通过复杂的绝缘结构，可能发生多次折反射，也可能被设备的金属外壳所屏蔽，因此，采用这种方法进行局部放电检测还存在很多困难。目前超高频局部放电检测技术多处于实验室阶段。
参考文献
[1]李燕青.超声波法检测电力变压器局部放电的研究[D].保定：华北电力大学，2003.
[2]魏念荣，张旭东，曹海翔，等.用荧光光纤技术检测局部放电信号传感器的研究[J].清华大学学报（自然科学版），2002，42（3）：329-332.
大型电力变压器局部放电试验研究 篇4
电力变压器是电力系统中的重要设备, 为了保证其稳定、可靠运行, 需要对变压器定期地进行局部放电试验。通过局部放电的测量, 可以判断出变压器的绝缘状况, 这极大地减少了由于变压器失效带来的经济损失。变压器局部放电自动识别和在线检测技术从20世纪80年代开始受到人们的重视, 然而由于放电定位、抗干扰、放电识别等因素的影响, 变压器局部放电的研究还需要继续深入。
随着现代化数字处理技术的发展, 局部放电的抗干扰技术正趋向软件化方向发展, 同时为了更好地消除干扰信号的影响, 人们开始将硬件和软件结合起来, 从而形成一套完整的抗干扰体系。变压器局部放电测量中常采用的抗干扰现代数字信号处理方法主要有FFT阈值滤波法、有限冲击响应滤波法、无限冲击响应滤波法、卡尔曼滤波法和模式识别法等。虽然出现大量的方法和新技术, 但是局部放电检测中的干扰问题还是不能彻底解决。目前为止, 抗干扰问题依然是当前研究的热点所在。
1 变压器局部放电理论及试验
1.1 局部放电产生的原因及种类
由于电力变压器的绝缘结构比较复杂, 设计或制造过程中的不完善会使绝缘系统中含有气隙, 在长期运行过程中当绝缘受潮时, 水分会分解产生气体从而形成气泡, 由于空气的介电常数比绝缘材料的介电常数小, 这样就会造成绝缘体各区域承受的电场强度不均, 当场强达到一定值后变压器就会发生局部放电。根据局部放电发生的位置和现象来看, 局部放电可以分为内部放电、电晕放电和表面放电3种类型。 (1) 内部放电。内部放电形成的原因主要是液体绝缘内部存在气泡或者固体绝缘体内部存在气隙。从放电过程来说可以分为流注放电和电子碰撞电离放电两种类型, 从放电形式上可分为火花型和脉冲型两种。 (2) 电晕放电。当高压导体周围完全是气体的情况下容易发生电晕放电, 电晕放电产生的带电质点一般不会固定在空间的某一个位置上。 (3) 表面放电。在变压器的高压端, 由于电场集中, 电场强度大, 而沿面放电场强又比较低, 这时就容易产生表面局部放电。
1.2 变压器绝缘部分
大型电力变压器的绝缘称为复合绝缘, 主要包括固体绝缘和液态绝缘两部分。在变压器绝缘结构中又分为覆盖、绝缘层和隔板3种类型。 (1) 覆盖。覆盖不改变变压器油中电场强度, 一般由固体绝缘材料做成, 其作用在于消除变压器油中杂质积聚而引起两电极短接的情况。 (2) 绝缘层。绝缘层一般厚度较大, 能减少变压器油中的电场强度, 因此, 绝缘层无论在工频电压还是在冲击电压下都有明显的作用。绝缘层的厚度一般要根据电场的均匀情况而定, 并不是越厚越好。 (3) 隔板。隔板是位于变压器油间隙中的绝缘材料, 隔板在均匀电场中能阻碍半导体小桥的形成。在不均匀电场中, 能改变原电场分布从而使电场变的均匀, 并且电场的均匀性随隔板数目的增加而增强。
1.3 局部放电的测量
(1) 局部放电测量的目的。变压器局部放电测量的目的主要有:观察放电波形、测量给定电压下的局部放电量、验证在规定电压下局部放电量不超过给定值、测量放电强度和电压关系等。 (2) 局部放电的测量方法。变压器局部放电的测量方法主要有电测法和非电测法, 目前, 我国常用的是超声波法和脉冲电流法。 (3) 局部放电的测量电路。变压器局部放电测量电路由向实验变压器施加电压的电源、把电流或电压变换成接收信号的检测阻抗、把检测信号放大显示的仪器设备和消除噪声干扰的滤波器等。
(4) 局部放电检测中的噪声及干扰抑制技术。变压器在现场的局部放电检测中, 噪声干扰非常严重, 为了正确测量变压器局部放电信号, 干扰问题需要首先解决。现场的干扰源主要有:变电站附近存在的高频保护信号和电力系统载波通讯、无线电广播的干扰、继电器的断合等的随机性脉冲干扰、其他邻近设备的局部放电干扰、可控硅操作时的脉冲型周期干扰。由于干扰的种类繁多, 为了取得较大的抑制效果, 需要根据不同的干扰信号采取不同的消除措施。
2 局放试验用变频电源研究
为了克服传统试验电源体积大、运输困难、电压波形调解率低等缺点, 本文设计符合实验要求的变频电源。变频电源由于开关元件少, 体积小, 重量轻, 调频调压方便灵活, 整个系统产生谐波含量少。为了使输出电压波形满足实验要求, 本文还设计了多个滤波环节。
2.1 整流部分的设计
整流电路是为了将交流电转化成直流电的变换电路, 根据整流器件的不同, 又分为可控整流和不可控整流两种, 本文设计的整流电路采用三相桥式全波整流, 选择该整流电路的依据是: (1) 把三相交流电变换成电压的频率和大小都可调节的单相电; (2) 三相桥式全波整流对于三相交流电源来说是对称性负载; (3) 三相全波整流具有电流无直流分量和当交流电源电压相等时, 整流输电的电压脉动少、电压高等优点。
为了提高直流电压值, 在整流得到直流电后, 整流电路中又加入了一个升压斩波变换电路, 这样就能将固定的直流电压变换成可变的直流电压。并且直流电压被斩波形成高频的脉宽后, 还能大大缩水升压变压器的体积, 从而减少了装置的总体积。
2.2 控制部分的研究
2.2.1 信号产生电路的选取
为了提高直流电压利用率, 本文采用基于计算机控制技术的高精度三相可编程控制器SA4828, SA4828是一种全数字控制、高精度的脉冲发生器, 载波频率最高可达24 k Hz, 输出调制频率范围4 k Hz, 每相输出有12 m A的驱动能力, 每相输出波形的幅值可单独控制, 芯片本身具有谐波抑制技术, 设置的“高门狗”定时器, 提高了运行的稳定性。
2.2.2 驱动电路设计
由于IGBT的门极驱动电路密切地关系到它的动态特性和静态特性, 为了使三相逆变桥电路工作正常, 驱动电路必须简单实用, 稳定可靠, 具有低阻抗值的放电回路, 控制电路和驱动电路在电位上要严格隔离等, 根据驱动电路必须满足的功能出发, 本文采用基于EXB841的驱动电路, 该模块只需要一个电源+20 V供电, 通过内部稳压管为IGBT供电, 输出采用高速光藕合隔离电路, 不仅简化了电路结构, 又满足了隔离的要求。
2.3 逆变部分的改进
2.3.1 噪声的抑制
由于干扰信号对控制信号的影响很大, 严重时会损坏IGBT, 目前可采用的抗干扰措施主要有:简化控制部分中硬件电路的设计, 减少噪声的干扰;对控制电源采用屏蔽技术;采用合适的软开关或缓冲电路网络;减少分布电容;在输入和输出侧都设置滤波电路。
2.3.2 逆变环节设计
把直流电转化成交流电供给负载的电路成为逆变, 由于变压器局部放电的实验装置中逆变电路的输出电压只需要和负载相连, 而不必连接电网, 因此本文选用无源逆变电路。
3 局放信号的提取及放电点定位
3.1 放电模型
本文采用厚度为1 mm, 直径为50 mm的环氧板模拟固体绝缘内部局部放电的缺陷模型结构和电极系统, 为了防止实验中气隙以外发生放电, 把整个模型放入绝缘油中, 并用绝缘板压住板电极和用硅橡胶密封气隙, 防止绝缘油渗入气隙。
3.2 获取试验数据
本实验在室外进行, 为了防止电晕放电, 高压引线采用铝管。实验步骤为: (1) 先连接好实验电路, 放置放电模式, 加压升高试验电压; (2) 监视示波器何时出现放电脉冲, 并记录试验电压; (3) 测量起始放电电压; (4) 测量局部放电信号; (5) 把试验采集到的数据输入到电脑中, 得到信号波形图。
3.3 放电点的定位
对于体积庞大的高压电力变压器而言, 仅仅检测出局部放电量还不行, 为了维护和检修的方便, 还需要在线检测中实现放电点的定位。为了实现这一功能, 本文采用时间差方法。判定时间差的方法主要有互相关法、最大峰值法、时域初始过零点法和互功率相位谱法等, 不同的方法有不同优缺点, 本文采用基于能量变化检测波形前沿的能量比法计算时间差。
4 结语
目前, 变压器局部放电的检测技术仍存在很多问题, 如传统的实验电源无法调频、操作不灵活、体积庞大、运输困难;现场检测存在很多干扰信号。本文针对这些问题, 设计了变压器局部实验用的变频电源, 并研究了去除采样信号中的干扰, 最后又阐述了局放信号的提取及放电点定位, 实验结果表明, 该方法在干扰信号存在的情况下, 可以满足实际测量的要求。
摘要：首先介绍了变压器局部放电产生的原因及种类, 设计了符合实验要求的变频电源, 最后阐述了局放信号的提取及放电点定位。
关键词：电力变压器,局部放电,变频电源,放电点定位
参考文献
[1]杨永明, 孙才新, 严欣平, 等.抑制局部放电在线监测中周期性干扰的级联式IIR陷波滤波器的研究[J].电工技术学报, 2000 (5)
[2]谢良聘, 朱德恒.FFT频域分析算法抑制窄带干扰的研究[J].高电压技术, 2000 (4)
局部放电试验 篇5
关键词：电气设备 固体绝缘 气隙尺寸 局部放电
中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0240-01
局部放电现象是现阶段造成电气设备绝缘性能较差的主要原因，对设备的电力系统中的安全运行造成了较大的影响。固体绝缘体中产生的局部放电现象会对电力系统中的各种信号产生干扰作用，影响电力系统中设备和仪器的运行和测量精度。目前市场上常见的固体绝缘产品有干式绝缘互感器、电机线棒和电磁等。局部放电过程中会产生一系列的物力变化过程，从而加快绝缘产品中绝缘层的老化，甚至引起击穿。因此，研究气隙大小跟局部放电量之间的关系对进行电力系统高压设备的维修和诊断具有非常重要的意义。
1 局部放电机理
在固体绝缘产品中，气隙能够发生局部放电要满足以下两个方面的条件。
（1）气隙中存在一定的电场，且其强度比放电开始时电厂强度要大。
（2）气隙中具有能够自由移动的自由电子。
局部放电过程中，气隙会首先被击穿，但是其周围介质还具有较好的绝缘性能。气隙击穿过程中自由电子会出现游离，游离作用的强弱程度不同，气隙被击穿的机理也就不同。影响局部放电量大小的因素有气隙大小和距离，当二者乘积较小时，气隙中的带电粒子在运动过程中会从电场中吸收较多的能量，当带电粒子和气体粒子发生碰撞后，就会使气体粒子产生电离现象，从而生成新的带电粒子，气隙中带电粒子的浓度随着碰撞过程的进行不断增加，该机理是汤逊提出的一种局部放电机理。当气隙大小和距离乘积较大时，气隙中存在的电荷量较大，电子在不断向阳极游离的过程中，不断发生撞击，电场发生的畸变比较严重，局部场强的作用非常强大，这时空间中的一些电荷就会产生复合现象，生成光子游离在气隙中。这些光子在气隙中局部场强的作用下形成衍生电子崩，崩内的电子书和正离子的数量会随着电子崩数量的增加而呈指数规律发展。同时由于电子的迁移速率比正离子的迁移速率要大两个等级，因此，气隙中电子的运动速度总是处在崩头部分，但是大部分正离子确滞留在它原来的位置，不断向阴极方向移动，并且跟主电子崩结合到一起，形成留住，即流注机理。
2 气隙尺寸对局部放电过程影响测试系统的建立
为了分析气隙尺寸大小对局部放电特性的影响，我们要采用先进的仪器设备对局部放电量大小进行测定。由于局部信号放电过程中信号的变化非常快，且产生的放电信号非常微弱，所以在测试系统构建过程中要充分考虑测量的准确性和信号的抗干扰性。该次测试系统中使用的设备主要有高压实验回路、数字示波器、抗干扰设备、测量阻抗以及计算机等，各个仪器通过串联的方式连接在一起。通过测试该系统具有较高的检测灵敏度和测量准确度，能够实现对局部放电过程中放电量大小的测定。
测量过程中我们从纵向和横向两个方向研究了气隙尺寸对局部放电量大小的影响，实验过程中采用的主要方法是：首先，保证气隙纵向尺寸大小不变；其次，逐渐增加气隙直径的大小；再次，保证气隙的直径大小不变；最后，改变气隙尺寸的大小。
3 实验结果分析
实验过程中我们采用了阶梯升压的方式对绝缘体缺陷模型施加电压，考虑到实验过程中气隙放电会存在一定程度的延迟，所以在施加电压过程中，没提高100 V的电压就会适当停留10 s，如果确定没有产生局部放电现象后再继续提高电源电压的大小。
3.1 起始放电场强和放电量
随着气隙横截面积的增加，气隙中场强的大小不断下降。造成这种现象的原因是由于放电通道的形成是任意的，随着气隙横截面积的不断增加，放电通道的形成几率不断增加，进行导致气隙中场强的大小逐渐下降。在实验过程中我们发现，当气隙尺寸小于0.3 mm时，获得实验数据跟上述规律一致；但是当气隙大小超过0.3 mm以后，气隙中场强的变化随气息大小的变化没有明显的规律性。由此我们可以得到气隙中场强的大小跟气隙在纵向的横截面积大小有关。
起始放电量的大小随着气隙横截面积的不断增加。一般情况下，气隙初始放电量的大小通常采用三电容模型进行分析，当气隙尺寸较大时，只有一部分气隙产生放电现象。其气隙的横截面积越大，起始放电量的大小就越大；气隙尺寸增加，其起始放电量的大小也会增加。
3.2 气隙放电量跟外施场强关系
外加场强大小对气隙放电量的大小也会产生较大的变化，当气隙中开始产生放电现象后，不断提高实验中输入电压的大小，实现外加场强大小的增加，当其场强大小超过一定数值之后，实验中气隙放电量的大小不会再随着场强大小的增加而增加，而是随着场强的增加而出现下降。产生这种现象的原因有两个：一是由于外加场强增加的同时也提高了气隙内部场强的大小，导致局部放电过程中气隙两侧的电压降增加；二是当外加场强达到一定程度后，气隙中粒子的活动比较激烈，参与放电的气隙尺寸不断增加，在气隙内部形成了半导体通道，实现了对放电量通道的有效抑制。
4 结论
电力系统中各种设备的制造成本较高，一旦出现故障就会造成巨大的经济损失，但是由于设备制作过程中不可避免的会存在一些绝缘缺陷，如气隙，造成绝缘体内部产生局部放电现象，绝缘物质长期在局部电荷的影响下会产生击穿现象。该文主要研究了气隙尺寸对固体绝缘局部放电过程的影响，构建了其试验测试系统，并且对得到的测试结果进行了分析。
参考文献
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[2]屈马林，王甲富.金属目标表面气体放电单元放电过程的PIC/MCC模拟[J].强激光与离子束，2006，18（12）：2087-2090.
[3] 任成燕，成永红，陈小林等.基于气隙电阻变化模型的单气隙局部放电仿真计算[J].西安交通大学学报，2004，38（10）：
局部放电试验 篇6
1 局部放电产生的原因
(1) 绝缘体中局部区域的电场强度达到击穿场强时, 该区域就发生放电。
(2) 导体表面的毛刺、导体尖端或导体直径太小, 在导体附近的电场集中也会造成放电。
(3) 浮动电位的金属体而出现感应放电, 或有连接点接触不好而发生放电。
明白了局部放电产生的原因, 那么在生产过程中就要注意各道工序的质量控制, 严格按照工艺要求来保证产品质量。在局放试验过程中, 由以上三方面的原因导致局放值超标我都经历过。
2 局部放电试验过程中常遇到的问题及解决办法
电缆的局部放电值超标, 首先要区分试验所得的局部放电是来自外界干扰还是来自电缆本身, 要根据放电波形来判断。一般情况下, 电缆放电的波形是对称的, 并且在第一、三象限, 如果不是电缆放电就要按照正确的方法查找, 排除干扰, 得到正确的检测数据。
在局放试验过程中, 大部分的放电是因为电缆端头没有处理好而产生的, 下面我把亲身经历的经常发生的问题列出来, 试验人员在试验前, 严格仔细检查就能排除外界的干扰, 顺利完成试验。
(1) 电缆两端的外屏蔽层剥去的长度过短, 或刀印过深伤到绝缘层引起放电, 一般10k V电缆外屏蔽层剥切长度为8cm~10cm, 35k V电缆外屏蔽层剥切长度为40cm左右。
(2) 铜带离油杯太近造成放电, 一般要大于10cm。
(3) 切割绝缘线芯时造成端头导体变形, 影响绝缘的圆整度引起放电, 线芯分段时要切割整齐, 并且导体和油杯底部的铜针能接触牢固。
(4) 接错线芯, 两端不是接同一颜色的线芯, 应仔细检查。
(5) 线芯端头有固定分相线用的胶带或分相线离油杯很近引起放电, 应扒掉胶带、切断分相线。
(6) 交联线芯放置时间短, 试验时绝缘中有气泡冒出产生放电, 线芯应放置一段时间再生产。
(7) 高压引线或油杯离地面很近造成放电, 一般要大于30cm。
(8) 高压引线接头处或中间有破损, 造成放电, 应及时更换好的引线。
(9) 高压引线或地线使用时间久了, 连接处接触不良有松动引起放电, 应经常检查、检修。
(1 0) 生产过程中牵线时把交联线芯绑变形, 形成印痕损伤绝缘引起放电, 牵线时应垫上保护层。
(1 1) 导体的毛刺调入油杯中或油受潮引起放电, 应经常换油, 除潮用铁桶装油, 在60°C下烘30min~60min, 在油未完全冷却前使用。
(12) 在绝缘地坪上乱堆杂物引起放电, 应把试验场清理干净。
另外, 局放试验设备系统的高压滤波器, 电感、电容、瓷瓶以及均压罩, 要经常用干净的抹布擦拭, 防止灰尘在高压下放电, 影响试验的正常进行。
试验人员只要在试验前, 认真仔细的检查, 并采取相应措施, 就能顺利和正确地完成试验。
如果是电缆内部放电, 可以根据放电图形加以区别, 通过示波器确定故障点。找到故障点后进行解剖, 发现大多数的放电是绝缘中有气泡或杂质, 有的是生产过程中造成的外伤, 有的是导体单线焊接头崩开引起的放电, 这就要求操作工在生产过程中严格按照工艺进行生产, 保证工作环境干净整洁, 加强检查力度, 保证生产出合格的产品。
3 试验中遇到的特殊问题
3.1 局放量随线芯的弯曲方向不同发生变化
电缆在进行局放试验过程中, 第一次试验局放量很大, 用示波器定位能确定故障点的位置, 但是在倒轴分段复绕后, 重新进行试验, 两段电缆局放量均消失, 这时千万不能认为这根电缆是合格的产品, 经过解剖发现这类缺陷大部分是绝缘中有气孔, 气孔的形状随着电缆的弯曲方向不同而改变, 造成局放量不同。
3.2 电缆的长度影响局放值
在用户同意的情况下, 电缆的长度最好不要超过500m, 因为在试验中发现电缆的长度越长, 一些缺陷反映的不明显, 不好定位找故障点, 把电缆分成两段后缺陷表现的比较明显, 容易定位。
4 结语
(1) 影响局部放电试验的因素虽然很多, 但对于放电量超标的电缆, 可以根据放电波形, 分析是来自外界的干扰还是电缆本身的放电, 在试验中不断的积累经验, 保证试验的顺利、正确的进行。
(2) 对局放值超标的电缆, 一定要定位找到故障点, 局部放电的数值虽然不大, 但是这些缺陷会加剧绝缘的老化最终导致绝缘击穿 (没有达到电缆的正常使用寿命) , 这对企业对国家造成的损失是巨大的。
参考文献
[1]蒋佩南.XLPE国产交联聚乙烯电力电缆击穿故障的评定和分析[J].电线电缆, 2007 (2) :1～5.
[2]孙波, 黄成军.电力电缆局部放电检测技术的探讨[J].电线电缆, 2009.
局部放电试验 篇7
试验装备制造者也积累了大量的试验装备设计制造经验。由于1000 k V并联电抗器局放试验存在诸多难题尚未解决,如试验容量大所需试验装备复杂;高压区域范围广,局放屏蔽技术难度大,局放检测回路设计复杂。目前GB 50150—2006和Q/GDW 310—2009中在电抗器现场交接试验中未对高压侧主绝缘和绕组纵向绝缘提出考核试验要求[13,14]。针对以上难题,本文从试验主回路参数计算出发,给出主回路设备参数和性能需求,能够满足试验容量大的要求;通过设计主回路中的阻波电抗器参数、分析不同局放测量回路特点,推荐满足局放测量最有利的方案。
1 试验基本原理
试验采用串联谐振原理,利用RLC串联电路,通过改变试验系统的试验频率(通常范围30~300 Hz),使电抗器电压达到试验要求,而试验电源容量较小,可以在现场实现电抗器纵绝缘的耐压试验及局放测量。基本原理如图1所示。
串联谐振耐压试验中,补偿电容容抗与电抗器感抗相等时,电抗中的磁场能量与补偿电容中的电场能量相互补偿,电源只提供回路有功损耗。试验系统主要由无局放变频电源、励磁变压器、谐振电容器、阻波电抗器、无局放电容分压器等组成。耐压试验与局部放电测量同时进行,利用电抗器高压套管末屏电容进行局放耦合取样,接至局放仪进行测量。
2 试验主回路分析
2.1 被试并联电抗器参数
1000 k V并联电抗器一般采用单相油浸式结构、三相星形接线。以特高压盱眙站1000 k V并联电抗器为例,其技术参数如表1所示。
2.2 试验主回路参数分析
图1串联谐振基本原理图中,励磁变压器等效电感、并联电抗器的等效电容、电容分压器的电容远小于并联电抗器电感量和补偿电容器的电容量,可以在主回路参数计算分析中忽略,如图2所示。
根据图2主回路等效图,主回路各参数满足公式:
补偿电容器容量:
(1)确定试验频率。式(2)中,试验电压U和并联电抗器电感L均为定值,为降低补偿电容器容量S,控制试验装备体积,应尽可能将试验频率f提高。目前成熟的变频电源可调频率范围为30~300 Hz。另外,频率的增大会相应增加补偿电容器的有功损耗。综合考虑,选定试验频率为f=250 Hz左右。
(2)确定试验电压。参考Q/GDW 306—2009对1000 k V并联电抗器出厂试验要求,现场耐压试验加压程序参照图3执行,最高试验电压
图3中,A=5 min;B=5 min;型式试验中C=5 min,例行试验中C=600 s×额定频率/试验频率;D=5 min;E=5 min;
(3)补偿电容量。根据式(1)、式(2)可以计算出,补偿电容器电容C=75.8 n F,补偿电容器容量S=138.78MV·A。
(4)试验电流计算。试验过程中流经电抗器的最大电流I=U1/ωLr=128.5 A。
(5)电抗器额定参数状态下的铜损:
由式(3)得到电抗器额定参数状态下的铜损为230 MW。
电抗器额定参数状态下的铁损:
由式(4)得到电抗器额定参数状态下的铁损为220 k W。
试验参数下的铜损:
由式(5)得到试验参数下的铜损为26 k W。
试验参数下的铁损:
式(6)中:Utm为最高试验电压;Ur为额定电压;ft为试验频率;fr额定频率。
由式(6)得到试验参数下的铁损为256 k W。
试验参数下的电抗器总损耗:
由式(7)可以得到试验参数下的电抗器总损耗为282 k W。
当tanδ=0.3%时,补偿电容器的有功损耗为:
由式(8)得到当tanδ=0.3%时,补偿电容器的有功损耗为416 k W。
3 局放测量回路分析
3.1 补偿电容器侧加压
根据图1串联谐振基本原理图,得到回路等效电路如图4所示。试验主回路中,中间励磁变压器等效为电抗L2,被试电抗器等效为电抗L和电容C3。局放测试回路中,检测阻抗从电抗器高压套管末屏取信号,检测阻抗等效为电阻R、电感L3和电容Cd并联。
由于局部放电信号频率较高,约100 k Hz左右。补偿电容器容量大,在100 k Hz频率下,容抗偏小,局放测试回路简化等效如图5所示。
设被试品内部存在放电量q2,试品两端形成一个脉冲电压:
得Cd两端的脉冲电压为:
设补偿电容器侧内部或外部存在放电量q1,传播到检测阻抗,得Cd两端的脉冲电压为:
从式10、式11可以看出,补偿电抗器侧内部或外部存在的放电量与被试并联电抗器内部局部放电量存在相同的信号传递函数,均可以无差异地传递到局放检测阻抗上,难以分辨放电量的来源,对局放检测造成干扰。
为屏蔽设备端局放信号的干扰,在补偿电容器与被试电抗器之间加装阻波电抗器L1,屏蔽设备端干扰信号对局放测试的干扰,增大局放检测的灵敏度,如图6所示。
3.2 被试并联电抗器中性点侧加压
主回路中,也可以采用从被试并联电抗器中性点端加压、补偿电容器在被试电抗器高压侧补偿的回路,如图7所示。主回路中电抗器与电容器位置进行了调换,被试电抗器中性点交流耐压绝缘水平为275 k V,远高于中间励磁电压,主回路设备参数均不变。
局放测试回路简化等效电路如图8所示。
设被试品内部存在放电量q3,传播到检测阻抗,得Cd两端的脉冲电压为:
从式(12)看出,由于C1远大于Cx,C4和Cd,当放电量q3和放电量q2相同时,远小于ΔUd2。被试并联电抗器所产生的局放信号大部分被补偿电抗器分流,另外补偿电容器本身及地回路的干扰信号容易干扰局放检测单元,将严重降低局放检测灵敏度。为了屏蔽干扰,提高局放检测灵敏度,同样需要在被试并联电抗器和补偿电容器之间装设阻波电抗器,如图9所示。
图7中所示回路存在局部放电检测灵敏度低、地网干扰及补偿电容器放电量无法排除等缺点首先被剔除。图4中所示回路存在补偿电抗器侧内部或外部存在的放电量可以容易传递到局放检测阻抗上,干扰同样难以排除,因此不推荐该回路。图6与图9所示回路中均添加了阻波电抗器,能够屏蔽设备端干扰信号对局放测试的干扰,增大局放检测的灵敏度,现场试验均可行,若补偿电容器采用多柱结构,图9中可以考虑取消电容分压器,采用在其中一柱补偿电容器底部安装低压臂电容进行电压测量。
4 设备选型
4.1 补偿电容器
根据设计的系统谐振频率250 Hz,以及试验容量138.78 Mvar和试验电压1080 k V,可得相应的补偿电容器量C约为76 n F。所配置的谐振电容器额定电压应不低于1080 k V,考虑取值1200 k V,额定频率不应低于250 Hz。补偿电容器工作频率为250 Hz,相对于常规的工频(50 Hz)电容器,因工作频率高,有功损耗容易增大。但因受系统配置的电源容量限制,需将谐振电容器的有功损耗控制在一个合适的范围内,须选用高频低损耗的无局放电容器,250 Hz频率下介质损耗tanδ超过0.3%。因谐振补偿电容器容量、体积较大,考虑运输和安装因素,采用柱式组合结构,选用9节三串三并组成,柱式电容器单节参数为76 n F/400 k V,尺寸D1200×2300 mm,重量约3 t。
4.2 变频电源
在试验回路中,励磁变压器的有功损耗几乎可以忽略不计。但是在高频下,回路谐振电容器的损耗相当大,占据主导地位。回路中电抗器和电容器的损耗为PLC≈282+416=698 k W。
同时,考虑到电抗器漏磁损耗偏差以设备容量裕度,无局放变频电源容量应不小于上述LC总损耗数值的2倍,取1500 k W,采用3台500 k W电源并机。
4.3 试验变压器
变频电源容量取值为1500 k W,决定了与其匹配励磁变压器的容量也不低于1500 k V·A,可采用2台并联构成。励磁变压器的额定输出电压由谐振试验回路的品质因数Q值决定。在满足最大试验电流的前提下,对于确定容量1500 k V·A的励磁变,可设计其最高额定输出电压:
根据式(13)得到其最高额定输出电压为11.67k V。励磁变压器采用多种电压组合,尽可能提高变频电源的输出电压,从而降低变频电源的输出电流,提高电源效率。输出绕组设计为多绕组结构,2.92 k V×4。输入绕组同样考虑多绕组结构,450 V×2。
根据励磁变压器的电压组合,试验系统能够进行试验的最佳Q值匹配范围为92.5~951。
4.4 阻波电抗器
现场实施高压试验下的局放测量存在抗干扰的难题,尤其对于1000 k V并联电抗器局放试验,高电位区域广、设备体积巨大、均压环和高压连接线无晕化设计和处理难度高,局放检测抗干扰面临挑战。为实现试验设备与被试电抗器之间局放信号的传递隔离,考虑采用阻波电抗器来实现隔离功能。阻波电抗器需符合以下要求:(1)能够阻碍100 k Hz左右的局部放电信号;(2)在试验频率300 Hz以内不影响主回路试验参数;(3)满足无局放要求。
综合阻波电抗器的要求,初步选定其电感值为2m H,100 k Hz下感抗为1256Ω,250 Hz下感抗为3Ω,满足要求。阻波电抗器宜安装在补偿电容器的顶部,并且处于均压环屏蔽范围以内。
5 结束语
(1)开展1000 k V并联电抗器局放试验宜选用串联谐振试验电路,需要在试验主回路上补偿大容量谐振电容器,试验电压1080 k V,试验容量根据具体工程确定;
(2)需在补偿电容器与被试电抗器之间加装阻波电抗器,屏蔽设备端干扰信号对局放测试的干扰,增大局放检测的灵敏度,阻波电抗器推荐电感值2 m H,宜安装在补偿电容器的顶部,并且处于均压环屏蔽范围以内;
(3)试验回路中,图6与图9所示回路均可应用于现场试验,若补偿电容器采用多柱结构,图9中可以考虑取消电容分压器,采用在其中一柱补偿电容器底部安装低压臂电容进行电压测量,可减少设备和局放干扰区域。
摘要：局放试验是检测电力设备绝缘状况最为有效的手段之一,目前在中国特高压1000 k V电压等级并联电抗器现场局部放电试验还处于论证摸索阶段。相比1000 k V变压器局放试验,1000 k V电抗器局放试验具有试验容量大、试验装置复杂、屏蔽难度大等特征。文中对1000 k V并联电抗器局放试验的主回路原理进行了分析,对主回路参数如试验电流、电容补偿量、损耗等试验参数进行计算,对局放检测回路的检测灵敏度和抗干扰性进行了分析,结合试验装备技术水平对主要试验设备补偿电容器、变频电压、励磁变压器、阻波电抗器等进行了参数设计和选型,为试验装备研制和现场开展试验提供了基础。
局部放电试验 篇8
关键词：配网,电缆,振荡波,局部放电
0 引言
振荡波电压法检测系统OWTS(Oscillating Wave Test System),是近几年尝试使用并替代交流耐压方法的一种新兴试验技术[1,2,3]。广州电网近期引进了10 k V振荡波电压电缆局部放电检测与定位系统,专门用来解决当前10 k V电缆的绝缘状态诊断问题。本文介绍了振荡波电压法的基本原理和主要部件构成,并通过在一条退运短电缆上人工设置若干常见绝缘缺陷,对该系统的检测效果进行了初步分析,以期为今后振荡波电压法检测技术在广州电网及其他地区的使用提供一定参考。
1 基本原理和部件构成
1.1 试验原理
振荡波电压试验方法的基本思路是利用电缆等值电容与电感线圈的串联谐振原理,使振荡电压在多次极性变换过程中电缆缺陷处会激发出局部放电信号,通过高频耦合器测量该信号从而达到检测目的[4,5,6,7]。振荡波电压试验接线图如图1所示,整个试验回路分为2个部分:一是直流电源回路;二是电缆与电感充、放电过程,即振荡过程。这2个回路之间通过快速关断开关实现转换[8,9,10]。
检测过程中可以根据情况施加0~28 k V的直流预电压,合上半导体开关后,被试电缆与电感产生阻尼振荡。该装置可以检测的电缆电容范围为0.05~2μF。当被测电缆较短时,为将振荡频率保持在一定范围,需要在电缆上并联一个电容。
1.2 局部放电定位原理
振荡过程中,利用行波法对局放信号进行定位。测试一条长度为l的电缆,假设在距测试端x处发生局部放电(见图2,图中表示局部放电信号脉冲的起始位置,Q为放电信号幅值,Ck为高压电容,Zk为匹配阻抗),脉冲沿电缆向2个相反方向传播,其中一个脉冲经过时间t1到达测试端;另一个脉冲向测试对端传播,在电缆末端发生反射,之后再向测试端传播,经过时间t2到达测试端,如图2所示。根据2个脉冲到达测试端的时间差,可计算局部放电发生位置,即
其中,v为电缆中的波速。
脉冲反射法在10 k V电缆找故障中被广泛采用,所以这种方法很容易被操作人员掌握,非常方便现场推广使用。准确寻找入射波和反射波是提高局部放电定位准确性的关键。一般原则是入射波幅值大于反射波;入射波上升沿更加陡而反射波脉冲更宽[10,11]。
2 主要操作步骤
测试的主要步骤有:绝缘电阻测量;行波测距(确定电缆长度及接头位置);将OWTS按照说明书的要求接线;局部放电量校准;试验;结束试验;评估电缆状态。
为了获得一个合理的局部放电起始电压(PDIV)及局部放电水平(PD level),建议采取谨慎的加压方式。一些案例的统计结果为:对交联聚乙烯电缆,局部放电起始电压低于或高于运行电压分别约占29%、36%。与油纸绝缘型电缆相比,发现交联聚乙烯电缆缺陷需要更高的施加电压,甚至超过2UN(UN为电缆额定电压)。某些案例中实测结果也指出对于10 k V交联聚乙烯电缆的交接试验,振荡波电压可加至2UN;对于10 k V交联聚乙烯电缆的预防性试验考核,振荡波电压可以加至1.7 UN。振荡电压从0.1 UN开始施加,升压间隔可取(0.1~0.5)UN。当进行交接试验后,需要将振荡电压调至运行电压UN下,以确认经过试验后的电缆绝缘性能未受到影响。
整个试验操作较简单,关键是如何分析采集到的数据。制定试验方案是进行各种特殊高压试验的基本要求,其中应包含各项安全措施和试验结果预想2个基本内容。为使后续工作尽可能有效,局部放电相关特征量的分析应尽可能丰富以利于状态评估。
3 模拟试验
3.1 试品参数与检测回路
电缆型号为YJV-3×70 mm2-8.7/15 k V,长度351 m;实测电容值0.217μF,为退运电缆,运行时间不详。检测回路示意图如图3所示。
距离测试端242 m左右有一个中间接头,分别在三相设置不同类型的缺陷。其中,A相设置的缺陷是接头错用绝缘胶带;B相设置的缺陷是压接管表面有毛刺、飞边;C相设置的缺陷是接头主绝缘表面有盐水。
3.2 试验结果
3.2.1 接头错用绝缘胶带
对A相从0.1UN开始施加电压,在UN和1.7 UN时重复施加多次,保存。图4(a)为18 k V时一组典型的局部放电图谱,局部放电幅值QPD明显且重复较强。图4(b)为经过行波定位分析得出的局部放电定位图谱(l为被测电缆长度),结果表明与初始设计的缺陷位置吻合,但在测试端也出现集中性局部放电。
3.2.2 压接管表面有毛刺、飞边
对B相从0.1UN开始施加电压,在UN和1.7 UN时重复施加多次,保存。图5(a)为27 k V时一组典型的局部放电图谱,图中结果表明局部放电幅值很小,主要表现背景干扰噪声。图5(b)为经过行波定位分析得出的局部放电定位图谱,结果表明在测试端有集中性放电,而实际未在该位置设置缺陷。而在缺陷设置处,局部放电定位结果表明此处的局部放电强度较小且不集中。
3.2.3 接头主绝缘表面有盐水
对C相从0.1UN开始施加电压,在UN和1.7UN时重复施加多次,保存。图6(a)中为24 k V时一组典型的局部放电图谱,图中结果表明局部放电幅值很小,主要表现为在首个振荡周期内局部放电幅值较高且集中,但此后若干振荡周期内主要表现为背景干扰噪声。图6(b)为经过行波定位分析得出的局部放电定位图谱,结果表明在测试端有集中性放电,而实际未在该位置设置缺陷。而在缺陷设置处,局部放电定位结果表明此处的局部放电强度较小且不集中。
3.3 分析与讨论
通过利用振荡波电压法检测人工设置3种在施工过程中常见的缺陷,结果表明:对于设置的缺陷,振荡波电压法对某些类型的缺陷如错用绝缘胶带等效果十分明显,而对其他一些缺陷如压接管表面存在毛刺等效果则有待进一步研究。这种情况与实际情况一致,因为某些引入的缺陷需要经过一定时间的发展才能激发局部放电。
从模拟试验结果来看,用振荡波电压法进行电缆入网前或投运前的考核有其优点,但是否能替代耐压试验方法则有待进一步实践。
从模拟试验结果可以看到,3种缺陷条件下的测试均在测试端发现了集中性局部放电,而实际未在该位置进行缺陷布置。后经过寻找原因发现是由于高压线夹处在一定电压下激发了表面放电,从而引入到测试过程中影响了对真实局部放电位置的判断。建议采取其他辅助检测手段如开关柜局部放电检测技术或对高压线夹进行防电晕处理以覆盖整个检测范围。
在对采集到的数据进行分析时,发现利用振荡波检测系统提供的自动分析局部放电定位功能效果并不十分理想,有可能出现误定位的情况。建议利用手动分析对局部放电波形进行逐个定位以提高准确度,2种结果的对比如图7(a)(b)所示。
4 结论
a.基于振荡波电压法检测技术对一条退运10 k V交联聚乙烯短电缆,通过人工设置各种模拟缺陷,对该系统的检测效果进行了初步分析,得出振荡波电压法对某些类型的缺陷如错用绝缘胶带等效果十分明显,而对其他一些缺陷如压接管表面存在毛刺等效果有待进一步研究。
b.研究也表明电缆终端缺陷的检测可能会由于高压线夹表面放电引入干扰受到影响,建议采取其他辅助检测手段如开关柜局部放电检测技术或对高压线夹进行防电晕处理以提高全范围检测效果。
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局部放电试验 篇9
330 k V变压器广泛使用, 其安装、检修等工作完成后进行局部放电试验, 是检验相关工作质量最为严格、有效手段。按要求施加规定的电压并保持规定的时间是完成试验的核心, 加压的方式有单边加压和对称加压两种, 两种方法试验设备的参数、考核严厉性及工作效率均不同。采用合理的加压方法, 以最高效的方式实现对变压器最严厉的考核, 是保证变压器投运后安全稳定性的关键环节[1]。
1 330 k V变压器分类与加压原理
1.1 330 k V变压器分类
西北地区广泛使用的330 k V变压器绝大多数为三相共体结构, 有三相双绕组和三相三绕组两种型式, 几种常见的330 k V变压器的参数如表1所示。
1.2 加压原理
双绕组与三绕组变压器试验加压原理相同[2], 三相轮流试验, 在低压侧施加电压, 利用电磁感应原理在高压侧、中压侧感应出需要的试验电压, 以三相双绕组变压器为例, 原理如图1所示。变压器铁心伏安特性是非线性曲线, 为避免铁心磁通密度达到饱和, 空载电流急剧增加, 需要采取提高电源频率的方法来防止铁心保护, 通常选择试验频率100~250 Hz。
按照GB 1094.3《电力变压器第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》要求, 分别在的试验电压下保持相应的试验时间, 如图2所示。
A=5 min;B=5 min;C= (6000/f) s;D≥60 min (Um≥300 kV) 或30 min (Um<300 kV) ;E=5 min;
2 加压方式与试验效果
2.1 加压方式分析
现场试验加压有单边加压和对称加压两种方式[3], 单边加压是将低压绕组一端接地, 在另一端施加试验电压, 如图1所示。此种加压方式需要单台试验变压器、单台补偿电抗器及单台分压器, 各设备额定电压均应大于试验电压。方案一对称加压是在低压绕组两端同时施加幅值相同极性相反的试验电压, 两端电位差等于试验电压值, 如图3所示。
由于低压绕组均为三角形接线, 对称加压试验时, 非加压套管应接地, 确保被试相绕组中间点保持零电位, 应接入两台分压器同时测量试验电压, 两台分压器额定电压应大于试验电压的一半。试验设备配置有两种方案, 第一种是单台变压器、单台补偿电抗器, 如图3所示。采用这种方案, 试验变压器输出绕组和补偿电抗器两端子额定电压均应大于试验电压的一半。第二种方案是两台同型号试验变压器、两台同型号补偿电抗器, 如图4所示。
两种加压方式对应的试验设备最低额定电压如表2所示。
k V
可见, 当采用对称加压第二种试验设备配置方案时, 单台试验变压器、补偿电抗器的额定电压将显著减小, 相应体积也能减小, 在低压绕组额定电压较高时对于频繁运输、吊装是有利的。
2.2 试验效果分析
采用两种加压方式, 变压器铁心中产生的磁通密度、方向相同, 因而感应至高压侧、中压侧的电压值是完全相同的;但绕组之间的电位差有明显差异, A相试验时在各挡试验电压下, 各绕组端子电位、及端子间电位差如表3、表4所示, 双绕组变压器以低压侧额定电压20kV为例、三绕组变压器以低压侧额定电压35kV为例, 分接开关均在额定挡位。
kV
k V
对称加压时, 两类变压器低压绕组为三角形联接, 处于零电位的时间不多, 绕组末端承受电压, 更加接近实际运行状况。
单边加压时, 变压器低压绕组末端直接接地, 固定为零电位。采用不同加压方案, 双绕组变压器的高压、低压绕组端子之间电位差及三绕组变压器高压、低压绕组之间电位差和中压、低压绕组之间电位差存在明显的差异, 对称加压时电位差值更大。对称加压时, 同一试验电压下, 沿绕组轴向, 高低压绕组各点之间的电位差更大, 如图5所示。在考核变压器绕组的对地主绝缘和匝间纵绝缘方面, 采用两种加压方式达到的效果基本相同。而采用对称加压法, 对变压器高、低压绕组或中、低压绕组轴向之间的绝缘考核更为严格, 可以更有效地发现这部分绝缘的缺陷。变压器现场可进行的试验项目远少于试验室, 可施加的试验电压也低于试验室, 故应尽可能提高考核绝缘严格程度, 否则细微的疏漏就可能将潜在缺陷遗留, 给设备运行留下隐患。
3 试验实例
近5年来, 应用本文研究所得, 采用对称加压方式已完成了数十台330 k V变压器的现场局部放电试验, 多次发现变压器缺陷, 取得了较好的效果。
某变压器额定电压: (345±8×1.25%) /121/35 k V, 联结标号:YNa0d11。采用对称加压, 补偿电抗器两台4.6 H串联, 励磁变400 V/70 k V。试验过程部分数据记录如表5所示。
4 结语
1) 变压器低压绕组额定电压较高时, 采用对称加压方法, 试验设备额定电压可以降低为单边加压方案的一半, 有利于提高工作效率。2) 对称加压法试验时, 对变压器高压、低压绕组之间绝缘, 中、低压绕组之间绝缘考核更严格, 低压绕组端子耐受电压情况更接近运行实际, 可提高缺陷检出率。
参考文献
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局部放电试验 篇10
关键词：10kV配网开关柜；局部放电；带电危害；检测技术；防范措施
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）26-0065-02
10kV配网的运行安全与稳定在很大程度上取决于10kV配网开关柜工作运行状态，基于10kV配网开关柜在配网系统中的重要性，相关工作人员应对10kV配网开关柜运行引起足够的重视，并对其运行状态进行全面把控。局部放电是10kV配电开关柜在运行中的常见问题，威胁着10kV配网整体运行安全，因此对其进行局部放电带电检测势在必行，是提升10kV配网安全性能的必要
途径。
1 10kV配网开关柜局部放电带电现象的危害性分析
1.1 开关柜设备被击穿的危害性
在10kV配网及开关柜设备运行过程中可能会出现击穿以及绝缘放电现象，而该现象发生后易产生较强腐蚀性，进而对开关柜设备造成局部损伤或者腐蚀，增强开关柜设备绝缘体的导电性，从而造成10kV配网开关柜设备被击穿的状况，影响整个10kV配网的运行安全。
1.2 开关柜局部被击穿的危害性
在10kV配网运行中，开关柜局部放电会引发放电处绝缘体被击穿。开关柜绝缘体局部被击穿不仅会危害开关柜的结构与功能，同时还对10kV配网的整体运行造成一定威胁。
1.3 开关柜绝缘系统被击穿的危害性
10kV配网开关柜局部被击穿，若不及时加以检修，长此以往将会在10kV开关柜的放电点以及放电部位形成积累效应，导致开关柜绝缘系统出现崩溃现象，严重的话会造成开关柜绝缘系统彻底被击穿，从而影响10kV配网运行的安全性与稳定性。
2 开关柜局部放电带电检测技术在10kV配网中的应用
上文详细阐述了10kV配网开关柜局部放电带电产生的危害性，为了保障10kV配网开关柜以及整个配网系统的运行安全，需要采取一定的技术与防范措施，先进的开关柜局部放电带电检测技术是解决10kV配网开关柜局部放电带电问题的重要手段，以下是对检测技术的具体分析：
2.1 高压开关柜检测技术要求
在开关柜局部放电带电检测过程中，首先就检测设备而言，检测设备各项参数的设置方式应尽量快捷简单，同时要具备校对检验功能，这样可以使相关工作人员快速确定开关柜设备是否能够正常工作运行。另外检测设备的主机与检测探头两者之间的传输线应为同轴屏蔽结构，两者阻抗要能够相互适应。其次在开关柜检测过程中要保证检测探头的传感能力，使其能够准确反映开关柜设备局部放电的情况。
2.2 10kV配网开关柜检测技术方法
在10kV配网开关柜局部放电带电检测中常用的检测方法有两种，分别是超声检测方法和TEV检测法。超声检测法主要是针对10kV配网开关柜运行过程进行超声波检测，若开关柜局部存在放电情况，那么将会在超声波频谱中显示出来，开关柜局部放电越强烈，超声波所产生的强度也会随之增加，通过对超声波的频率及强度检测可以计算出开关柜局部放电的实际电量。TEV检测法，该方法在开关柜使用之初无法对开关柜的放电量进行计算，当开关柜局部出现放电情况时，开关柜的垫圈连接处、绝缘部件以及电缆绝缘终端等多个部位将会出现绝缘破坏的情况。同时这些被释放的电磁波在释放过程中会产生一个暂态电压，此时暂态电压会通过开关柜的金属箱体表面进行接地操作。利用TEV检测法，再辅之以电容耦合式传感器则可以检测到TEV信号，从而获取准确的开关柜放电脉冲频率以及放电幅值。
2.3 不同环境下10kV配网开关柜的放电带电检测操作
在污秽环境下10kV配网开关柜设备的电阻值会有所增加，在开关柜局部放电带电检测中若运用TEV检测法，那么会导致推算值偏小的情况，同时还有可能检测不到，因此针对这种环境应优选使用超声波检测法。在潮湿环境下，10kV配网开关柜设备易发生局部放电现象，并且其声音传播速度也会相应变快，传播声能加大，在这种情况下若使用超声波检测法进行开关柜放电带电检测，那么则易导致推算值偏大，为了保证推算值的准确性，在该环境下应优先使用TEV检测法。在高海拔环境下应优先使用TEV检测法，因为高海拔地区空气稀薄，声音传播速度较快，声能较大，基于高海拔环境的特点，利用TEV检测法对开关柜局部放电带电情况进行检测更佳。
3 10kV配网开关柜局部放电带电的防范措施
3.1 对10kV配网开关柜进行规范与科学的设计
10kV配网开关柜设计是否规范与科学直接关系着后期开关柜设备的运行状态，因此做好10kV配网开关柜设计尤为必要。在10kV配网开关柜设计过程中需要考虑开关柜的位置设定、安装施工以及其功能性三方面因素，同时还要严格按照开关柜相关绝缘标准开展设计工作，确保开关柜零配件质量，并对各开关柜之间的距离进行严格控制，只有这样才能保证后期开关柜设备的稳定与安全运行。
3.2 运行前进行10kV配网开关柜试验
为了进一步确保10kV配网开关柜的运行安全，在开关柜投入到10kV配网使用前，应以电力强制性规定与相关设计要求为依据，对10kV配网开关柜进行耐压试验，试验完毕后，符合试验规范及国家电力相关规定的10kV配网开关柜设备，方可投入到实际配网系统运行中。
3.3 运用新技术做好10kV配网开关柜运行维护与检修
10kV配网开关柜在运行过程中局部出现放电带电情况在所难免，然而其危害性不容忽视，要实现10kV配网开关柜的安全运行，应对10kV配网开关柜进行定期检测，在检测过程中若发现开关柜局部存在放电或者带电等问题，应结合实际情况及时对其进行正确检修。与此同时还要对10kV配网开关柜采取一定的维护措施，时刻关注开关柜的运行动态，正确维护开关柜设备，以此来延长开关柜的使用寿命，节约开关柜投入使用成本。另外在检修维护过程中应不断革新检修技术，提高开关柜局部放电带电检修质量。
4 实例分析开关柜局部放电检测技术的应用
XX供电公司XX开关站G3柜。普测时发现数据严重超标，柜前下部TEV数据达到了24dB，用超声波可以清晰听到放电声超声波幅值为28dB，从观察窗处可见到紫蓝色火花放电，呈现圆圈状，在停电计划安排后当即进行了处理，通过检查发现开关间隔的开关真空管泡连接母排处外套破裂，柜体内锈蚀非常严重，通过更换后及时处理了故障。其故障如图1所示：
图1 开关底部绝缘层放电
5 结语
综上所述，10kV配网开关柜在运行过程中可能会出现放电与带电问题，并且该问题会对10kV配网开关柜以及整个配网系统造成一定影响，因此相关工作人员要正确对待10kV配网开关柜放电带电问题，综合考虑开关柜所处环境、检测技术、开关柜具体问题信息等多种因素采取相应的技术与防范措施，为10kV配网开关柜运行提供安全保障，创建良好安全的10kV配网运行环境。
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局部放电试验 篇11
气体绝缘组合电器 (简称GIS) 由于具有一系列的优点被广泛应用于电力系统中, 但也带来了一些新的问题。对GIS的各种事故原因进行深入分析可知, 绝缘缺陷是GIS中最为常见的缺陷, 对于其安全运行具有较大的威胁[1~3]。一旦运行中的GIS发生故障, 会造成大面积的停电, 导致巨大的社会经济损失。
气体绝缘组合电器有同轴式和三相共筒式结构, 国内外对于同轴式GIS的研究比较充分, 三相共筒式GIS由于其腔体内三相导体的布置方式, 腔体结构等与共轴式GIS有很大区别。目前, 三相共筒式GIS的应用越来越多, 故开展对三相共筒式GIS的研究对于保证其安全运行具有重要的意义[4~6]。本研究设计了三相共筒式GIS内的三种绝缘缺陷模型, 通过超高频法对其局部放电进行了检测, 并对试验结果进行了深入的分析。
2 局部放电测量模型的建立
2.1 缺陷设置
(1) 自由金属微粒缺陷
试验中的自由金属微粒模型是使用预先制作好的小铜粒, 随机均匀放置于三相共筒式GIS腔体内导体下方的外壳内表面。
(2) 绝缘子表面金属污染物
试验制作了绝缘子表面金属污秽缺陷模型, 绝缘子采用真空浇铸的环氧浇注盘式绝缘子, 用3M绝缘胶带将长14.6 mm、宽2.2 mm的铜片固定在盘式绝缘子的表面, 环氧盆式绝缘子安装在三相共筒式GIS筒底端。
(3) 绝缘子内部气泡缺陷
试验中所用的盘式绝缘子由于采用真空浇铸, 绝缘棒内部无气泡, 对环氧树脂绝缘子钻一深度为15.7 mm、直径为1.3 mm的气隙孔, 然后再用相同材料的环氧树脂将小孔密封、凝固处理。
2.2 试验测量装置
UHF PD检测系统由内置圆盘式UHF传感器、UHF放大器、数字存储示波器 (模拟带宽2.5 GHz) 、高速数据采集系统以及多根同轴电缆组成。本试验用超高频传感器、放大器、高速数据采集装置如图1所示。
3 局部放电检测结果
由于三相共筒式GIS内部存在绝缘缺陷, 在较高的电压作用下, 缺陷处的电场会发生畸变, 使得此处的电场相对周围的电场较大。当电压施加到一定程度, 就会导致局部放电的发生。试验电压与局部放电的关系如图2所示。图中A线表示试验所施加的相对电压, B线表示随着试验电压变化, 局部放电信号的相对变化情况。
3.1 获得的局部放电图谱
通过超高频法对三种绝缘缺陷模型进行检测, 局部放电检测仪对产生的超高频信号进行过滤、采集和储存, 获得的三相共筒式GIS内典型绝缘缺陷局部放电图谱如图3所示。
在三相共筒式GIS腔体底部设置自由金属微粒缺陷模型, 当电压持续升高时, 由于在金属微粒附近的电场发生畸变, 当电压升高到145 k V时, 电场畸变程度较大, 导致局部放电的发生。自由金属微粒的局部放电灰度图相对较为集中, 局部放电灰度图中脉冲幅值较毛刺缺陷小, 放电次数也更为集中, 局部放电集中在20°~53°和198°~237°之间, 相位跨度较小。
由于绝缘子上存在污染物, 在较高的电压下, 绝缘子上的金属污染物附近发生电场畸变, 设置的缺陷位于高压导体和腔体之间, 导致局部放电产生的散点图如图4所示, 同时局部放电次数在相位上的分布较宽。
图5为绝缘子内部气泡缺陷局放电图谱, 从图5可知, 绝缘子气隙缺陷生成的灰度图谱具有典型特点, 即相位的正半周上的局部放电点总是高于负半周, 相对脉冲幅值在正半周上的幅值总是较高, 局部放电次数在正半周上明显较多。
4 典型绝缘缺陷局部放电分析
在三种典型绝缘缺陷模型中, 试验开始所加电压较低时, 并不会出现局部放电现象, 当所加电压持续升高, 造成畸变电场增大, 在局部放电检测仪上的局部放电信号就会越来越明显, 单位时间内在图谱上形成的点越来越多。继续升高电压, 当信号的形成趋于稳定时, 表明此时的局部放电处于稳定状态, 局部放电量也达到最大值。试验中不同局部放电类型起始电压与放电量如表1所示。
随着试验电压变化, 各种绝缘缺陷在试验中局部放电量始终在不断的变化, 在同一高电压作用下, 各种缺陷放电特征以及放电量会有所不同, 在同一放电量下, 不同的绝缘缺陷类型所施加的电压也有差异, 通过记录的试验数据, 得出局部放电量与试验电压之间的关系如图6所示。
观察各种局部放电图形可以发现, 各种缺陷类型局部放电的信号图谱具有很大的不同点, 通过细微差别能够初步对各种缺陷类型进行判断。局部放电检测仪获得的局部放电信号图谱包含较多信息, 图谱清晰度较高, 获得的典型图谱可以作为判断三相共筒式GIS内绝缘缺陷的初步依据。
5 结论
(1) 超高频局部放电检测装置, 在技术上比较成熟, 在目前三相共筒式GIS局部放电检测中获得的局放图谱效果明显。
(2) 本文通过对实际装置缺陷模型进行检测, 获得了三种缺陷模型在高电压下发生局部放电的典型图谱, 有助于下一步的缺陷诊断和现场检修测试。
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