振蕩型沖擊電壓下局部放電的檢測(cè)及干擾分析

盧會(huì)超

（平煤神馬建工集團(tuán)有限公司土建處，河南 平頂山 467000）

變壓器、GIS等大型電力設(shè)備在投入使用前，都會(huì)歷經(jīng)多個(gè)環(huán)節(jié)，如運(yùn)輸、組裝等。在這一系列過(guò)程中，很可能損害設(shè)備絕緣，為此做好現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行安全極為重要。作為絕緣擊穿的早期表現(xiàn)，局部放電檢測(cè)的同時(shí)，也可實(shí)施耐壓試驗(yàn)，以便于檢測(cè)微小的絕緣缺陷，且可準(zhǔn)確判斷絕緣狀態(tài)。傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試驗(yàn)難度較大，為滿(mǎn)足發(fā)展要求，振蕩型現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試驗(yàn)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于變壓器等設(shè)備，且取得了良好的應(yīng)用成效。

一、振蕩沖擊電壓下局部放電檢測(cè)系統(tǒng)研究

在油浸式變壓器局部測(cè)量中，不管施加何種電壓，都是通過(guò)電容型套管末屏來(lái)取得局部放電脈沖電流信號(hào)。在試驗(yàn)電壓下電容型套管將出現(xiàn)位移電流現(xiàn)象。在幅值電壓一致的條件下，相比交流電壓，振蕩沖擊電壓產(chǎn)生的位移電流為其150倍。為此，在提取振蕩型沖擊電壓局部信號(hào)時(shí)，必須消除位移電流對(duì)傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)造成的負(fù)面作用，同時(shí)還要重視如何精確取得大電流信號(hào)下弱局部放電脈沖信號(hào)?；诖?，在高頻電流傳感器與寬帶測(cè)量阻抗設(shè)計(jì)完成的前提下，可構(gòu)建沖擊電壓下局部放電測(cè)量系統(tǒng)。在沖擊電壓下局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可按照具體測(cè)量情況，進(jìn)行測(cè)量分析系統(tǒng)的構(gòu)建。

二、振蕩沖擊電壓下針板模型局部放電信號(hào)檢測(cè)

（一）局部放電測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在局部放電脈沖測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)，為抑制源干擾，決定將高通濾波器接入系統(tǒng)內(nèi)，5MHz為其截止頻率。在采集、處理針板電極放電脈沖信號(hào)時(shí)，主要利用高通濾波器、高頻電流傳感器及示波器。除此之外，在空間電磁信號(hào)及各類(lèi)脈沖放電產(chǎn)生的干擾信號(hào)消除過(guò)程中，可采取下述方式處理。一是系統(tǒng)一點(diǎn)接地，有效隔離強(qiáng)電、弱電，防止沖擊源引入的地線對(duì)示波器造成干擾；二是在屏蔽殼內(nèi)設(shè)置高頻電流傳感器、濾波器，選取雙層屏蔽線作為信號(hào)傳輸線，最大限度抑制測(cè)量回路對(duì)高頻信號(hào)的影響。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。一是當(dāng)振蕩沖擊電壓幅值達(dá)到一定值以上時(shí)，局部放電才可能產(chǎn)生；在電壓幅值一定的情況下，因電壓施加具有間隙性、分散性，局部放電也可能存于試品上，但呈現(xiàn)為不穩(wěn)定的放電狀態(tài)；三是在電壓幅值相同的情況下，局部放電可能會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生于試品上，則表明振蕩沖擊電壓下，局部放電隨機(jī)性較強(qiáng)；四是在持續(xù)增加施加電壓幅值時(shí)，局部放電脈沖信號(hào)幅值會(huì)呈現(xiàn)為隨機(jī)增大現(xiàn)象，此時(shí)也會(huì)增加放電次數(shù)。

三、振蕩型沖擊電壓下干擾源分析及抗干擾措施

（一）位移電流的影響及抑制措施

沖擊電壓下測(cè)量局部放電情況，必須先處理好沖擊電壓自身形成的位移電流。沖擊電壓具有較寬頻譜，雷電沖擊電壓頻率較高，可達(dá)到幾百KHZ以上。當(dāng)位移電流出現(xiàn)于試品之上，將對(duì)局部放電脈沖電流的信噪比造成嚴(yán)重影響，且干擾局部放電測(cè)量結(jié)果。據(jù)以往研究結(jié)果顯示，油紙絕緣局部放電脈沖電流頻譜較高，可達(dá)到GHz，為此，局部放電脈沖電流可通過(guò)寬頻帶檢測(cè)阻抗或高通濾波器檢測(cè)。3.5MHz為高通濾波器截止頻率，可對(duì)低頻位移電流進(jìn)行過(guò)濾，而局部放電脈沖電流（高頻）將被保留下來(lái)，進(jìn)而起到局部放電脈沖電流信噪比提升的作用。

（二）振蕩型沖擊電壓發(fā)生器的影響及抑制措施

沖擊電壓下產(chǎn)生的位移電流干擾頻率較低，是一種低頻干擾，在濾除此類(lèi)干擾時(shí)可選用高通濾波器。但高通濾波器無(wú)法將沖擊電壓發(fā)生器的球隙觸發(fā)干擾有效去除，因?yàn)榇祟?lèi)干擾為高頻干擾。于標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓而言，電壓產(chǎn)生回路中球隙電流屬于單極性，無(wú)過(guò)零振蕩產(chǎn)生，進(jìn)而不會(huì)出現(xiàn)球隙熄弧重燃干擾，僅有球隙觸發(fā)干擾；但振蕩型沖擊電壓則存在以上2種干擾。振蕩型沖擊電壓下由球隙流過(guò)的電流出現(xiàn)了過(guò)零點(diǎn)現(xiàn)象，致使球隙重復(fù)性熄弧重燃，進(jìn)而有高頻干擾產(chǎn)生于電壓波形峰值周?chē)?。本文以油紙絕緣沿面放電缺陷為研究對(duì)象，分析振蕩型沖擊電壓下局部放電及干擾情況。

沖擊電壓發(fā)生器操作中，球隙觸發(fā)干擾將在零時(shí)刻產(chǎn)生，且球隙熄弧重燃干擾則會(huì)產(chǎn)生于電壓波形峰值周?chē)?。上述兩種干擾均為高頻干擾，如選取普通濾波方式，則無(wú)法濾除。針對(duì)局部放電脈沖，上述兩種干擾經(jīng)詳細(xì)觀測(cè)均可發(fā)現(xiàn)，其時(shí)域脈沖波形差異性較大。

經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)3類(lèi)脈沖波形，即局部放電脈沖、球隙觸發(fā)脈沖及球隙熄弧重燃脈沖。三種脈沖波形中，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的為球隙觸發(fā)干擾信號(hào)，與局部放電信號(hào)相比，球隙熄弧重燃干擾信息可看做是低頻信號(hào)。在具體操作中，局部放電脈沖與干擾脈沖可選取信號(hào)等效時(shí)長(zhǎng)、等效帶寬辨別。等效帶寬方面三者干擾信號(hào)頻率各有不同。

等效時(shí)長(zhǎng)方面，相比局部放電信號(hào)，球隙熄弧重燃干擾信號(hào)較大，而球隙觸發(fā)干擾信號(hào)相比原來(lái)也大出了許多。由此可見(jiàn)，按照等效帶寬、等效時(shí)長(zhǎng)，可將干擾信號(hào)及時(shí)、有效地區(qū)別出來(lái)。按照沖擊電壓下局部放電測(cè)量及信號(hào)處理流程，能夠精準(zhǔn)地提取沖擊電壓下局部放電信號(hào)，且做有效處理。當(dāng)處理完局部放電信號(hào)之后，則可通過(guò)該方式全面濾除上述2種干擾信號(hào)，以此達(dá)到抑制干擾的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上內(nèi)容分析，可得出如下結(jié)論：

（一）在激發(fā)絕緣缺陷方面，沖擊電壓作用良好，且能產(chǎn)生局部放電。尤其是振蕩型沖擊電壓效果更好，對(duì)絕緣考核更為嚴(yán)格，更便于檢測(cè)局部放電。

（二）作為振蕩沖擊電壓下局部放電檢測(cè)主要方式，脈沖電流法可利用在套管末屏接地引線上套裝的寬帶高頻電流傳感器，及與限幅器、濾波器相互配合使用，達(dá)到采集局部放電脈沖信號(hào)的目的，除此之外，還能將位移電流消除。

（三）振蕩型沖擊電壓作用下，通過(guò)檢測(cè)針板模型局部放電信號(hào)，可得出該測(cè)量系統(tǒng)可達(dá)到消除、抑制干擾的作用，且能夠?qū)s級(jí)小幅值局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行精確測(cè)量。

（四）在局部放電測(cè)量系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上，沖擊電壓位移電流可通過(guò)高通濾波器去除，而球隙觸發(fā)的干擾信號(hào)可通過(guò)脈沖波形等效帶寬、等效時(shí)長(zhǎng)法進(jìn)行分析，以此有效獲取局部放電脈沖信號(hào)，濾除干擾信號(hào)。