變壓器局部放電干擾信號(hào)判定方法分析

袁月 王曉宇

摘要：多次過電壓的累積效應(yīng)和長(zhǎng)期在工頻工作電壓下局部放電，是造成變壓器的損壞的常見原因之一。局部放電測(cè)量是確定變壓器絕緣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性的重要指標(biāo)。局部放電測(cè)試中，干擾信號(hào)與局部放電信號(hào)一起進(jìn)入測(cè)量?jī)x器，兩種信號(hào)混雜在一起，使測(cè)量工作無法進(jìn)行。這就要求試驗(yàn)人員要對(duì)外部的干擾信號(hào)加以區(qū)分，以確保其放電不是變壓器內(nèi)部放電，對(duì)變壓器的長(zhǎng)期安全運(yùn)行不會(huì)造成危害。本文針對(duì)不同干擾放電信號(hào)，提出幾種判定方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器;局部放電;干擾信號(hào)

變壓器是電力輸送中最為重要的設(shè)備，變壓器出廠時(shí)進(jìn)行高電壓絕緣試驗(yàn)。特別對(duì)于超高電壓系統(tǒng)，變壓器工作電壓的影響更加突出。所以，變壓器長(zhǎng)期工作電壓作用下安全運(yùn)行就成為一個(gè)問題。帶有局部放電測(cè)量的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)就是用于這個(gè)目的的一種試驗(yàn)。

對(duì)于電氣設(shè)備其中多少可能存在著一些絕緣弱點(diǎn)，它在一定的外施電壓作用下會(huì)首先發(fā)生放電，但并不隨即形成整個(gè)絕緣貫穿性的擊穿。這種導(dǎo)體間絕緣僅被局部橋接的電氣放電被稱為局部放電。這種放電可以在導(dǎo)體附近發(fā)生也可以不在導(dǎo)體附近發(fā)生。國(guó)標(biāo)對(duì)于局部放電量有規(guī)定值，當(dāng)變壓器局部放電量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，確定是否為變壓器內(nèi)部放電還是變壓器外部的干擾放電信號(hào)是很重要的，這不僅有利于試驗(yàn)的順利進(jìn)行，而且可以發(fā)現(xiàn)絕緣結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。

1變壓器典型放電特征

（1）空氣電暈放電，最典型的是電壓升高到一定程度后套管端部的放電?？諝庵械碾姇灧烹娕c電壓幅值有一定關(guān)系，與加電時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)。位置比較固定，在正半周或者負(fù)半周上有，僅在半周上有。

（2）油中的電暈放電，一般處于高場(chǎng)強(qiáng)處。放電半周與試驗(yàn)電壓無關(guān)，而另一半周與試驗(yàn)電壓有關(guān)，隨電壓的升高，放電量值增大。其與加電時(shí)間的長(zhǎng)短無關(guān)，正負(fù)半周的放電不一致，放電位置比較穩(wěn)定。

（3）懸浮電位放電，一般為不與電極直接接觸的金屬異物放電。對(duì)變壓器而言多是強(qiáng)電場(chǎng)中的升高座螺絲松動(dòng)懸浮、油箱聯(lián)管等連接部位的不緊固、處在變壓器強(qiáng)電場(chǎng)中的不牢固接地點(diǎn)等。懸浮放電與試驗(yàn)電壓無關(guān)，起始與熄滅電壓相等，與加壓的時(shí)間長(zhǎng)短并沒有關(guān)系。懸浮放電的放電脈沖位置一般比較穩(wěn)定，但也有反復(fù)移動(dòng)的情況。

（4）氣隙放電，對(duì)變壓器而言多數(shù)為絕緣結(jié)構(gòu)件中的氣隙。氣隙與電場(chǎng)的相對(duì)角度、氣隙的形狀都會(huì)有不同的放電形態(tài)。還有處于電極表面的封閉型氣隙，與電極與絕緣介質(zhì)的表面放電的非封閉型氣隙。其都會(huì)有不同的放電形態(tài)。氣隙放電形態(tài)較為復(fù)雜，隨試驗(yàn)電壓和加電時(shí)間長(zhǎng)短都會(huì)有不同的表現(xiàn)，需要細(xì)心區(qū)分。

2變壓器局部放電干擾信號(hào)的來源

（1）空間電磁干擾的來源：電氣開關(guān)的開關(guān)操作、電焊起弧、吊車開動(dòng)、變頻電機(jī)的調(diào)頻脈沖、附近的高頻設(shè)備發(fā)射的電磁波、無線電波、電力系統(tǒng)的載波通信等。這類干擾信號(hào)除部分沿導(dǎo)線由電源側(cè)侵入測(cè)試系統(tǒng)外，絕大部分會(huì)以電磁波的形式被高壓引線“接收”到測(cè)試儀器上，與試驗(yàn)電壓無關(guān)，高壓隔離開關(guān)不合就能收到信號(hào)，量值有時(shí)可達(dá)幾百PC，相位分布沒規(guī)律。

（2）試驗(yàn)電源系統(tǒng)干擾信號(hào)的來源：所有高壓開關(guān)全部合上，但未加電就有的干擾號(hào)。主要是：可控硅導(dǎo)通、空間電磁感應(yīng)到試驗(yàn)電源上、線路接觸不良等造成的干擾信號(hào)。

（3）通過地線的干擾：由地電流產(chǎn)生的干擾分為2種，一種為穩(wěn)定地地干擾，一般頻率較低;另一種為突發(fā)性地干擾，一般以隨機(jī)脈沖形式出現(xiàn)，與試驗(yàn)電壓無關(guān)。

（4）產(chǎn)品外部的懸浮放電的來源：在高壓電場(chǎng)作用范圍內(nèi)的金屬物處于懸浮電位或接地不良時(shí)，會(huì)在高壓電場(chǎng)作用下感應(yīng)電位引起對(duì)地放電。金屬架子、偶合電容、屏蔽帽、變壓器高壓帶電部分等金屬接觸不良造成懸浮放電。

（5）外部電暈：隨電壓的升高而加大和增多。屏蔽罩、高壓電源線等半徑不夠或接地部位有尖端造成空氣中局部場(chǎng)強(qiáng)過高造成尖端放電。一般先在負(fù)半周出現(xiàn)放電脈沖，電壓達(dá)到一定程度時(shí)正半周才出現(xiàn)，信號(hào)在電壓峰值附近。如放電尖角處于高電位，一般先在負(fù)半周出現(xiàn)放電脈沖;如放電尖角處于地電位，一般先在正半周出現(xiàn)放電脈沖。

（6）二次測(cè)量回路的干擾：傳輸阻抗、傳輸電纜等接觸不良有可能直接產(chǎn)生放電信號(hào)，這類放電一般容易分辨?，F(xiàn)象是信號(hào)幅值不穩(wěn)定、而且不容易傳遞到其他測(cè)試單元。

3變壓器局部放電干擾信號(hào)判定的方法

變壓器局部放電干擾信號(hào)通過理論知識(shí)確定后，就要明確的找到干擾信號(hào)的所在位置，有的干擾放電信號(hào)可以通過大排查去除，確定不了具體干擾信號(hào)的位置。

（1）空間電磁干擾：根本方法是建造屏蔽試驗(yàn)室。實(shí)際試驗(yàn)中可通過在夜間試驗(yàn)躲開空間干擾的高峰期或試驗(yàn)線路采用濾波器、隔離變、阻波器等抗干擾措施。對(duì)于由大功率、高頻功率放大器或震蕩器產(chǎn)生的超高頻空間干擾，也可以在傳輸阻抗上采用高頻濾波。

（2）試驗(yàn)電源系統(tǒng)干擾信號(hào)：最直接有效的方法就是試品前加LC濾波器。線路接觸不良等造成的干擾信號(hào)形態(tài)比較明顯，對(duì)稱分布于電壓零值兩側(cè)，蜂值處為零，這種信號(hào)必須檢查線路處理好后才能進(jìn)行試驗(yàn)。

（3）二次測(cè)量回路的干擾：保證傳輸阻抗、傳輸電纜等接觸良好。

有的干擾放電信號(hào)可采用外部放電信號(hào)掃描槍或紫外儀查找準(zhǔn)確部位。

（1）通過地線的干擾：穩(wěn)定的地干擾——利用帶通濾波器和改善接地點(diǎn)的方法能夠得到有效抑制;突發(fā)性地干擾——最好采用單獨(dú)的接地連接，不與其他設(shè)備共享地線。

（2）產(chǎn)品外部的懸浮放電：試驗(yàn)前對(duì)所有可能懸浮的部件進(jìn)行可靠連接。

（3）外部電暈：加大高壓端屏蔽罩和試驗(yàn)連線的直徑、處理好金屬毛刺。接地端的尖角也要處理。

當(dāng)試驗(yàn)室不具備外部放電信號(hào)掃描槍或紫外儀時(shí)，對(duì)于幾種特殊的外部放電干擾信號(hào)，可以采用下面幾種方法確定干擾信號(hào)位置。

舉例說明：

（1）產(chǎn)品外部懸浮放電干擾信號(hào)。尋找懸浮干擾信號(hào)所采用的方法——天線接收法（如圖1所示）?？茨芊窠邮盏酵瑯拥姆烹娦螒B(tài)，若能接收到同樣的放電形態(tài)，可以根據(jù)放電量值的大小來判斷懸浮點(diǎn)離首端的距離遠(yuǎn)近——放電形態(tài)，相位一致，極性一致，放電量值越大說明信號(hào)接收裝置離外部放電點(diǎn)越近。

（2）產(chǎn)品外部電暈放電干擾信號(hào)?？梢匀藶樽龀龅仉娢坏碾姇灒ɡ米杩购校﹣磉M(jìn)行定標(biāo)，確定放電相位。以此來判斷是否為外部電暈放電干擾信號(hào)。

判定方法：正常方波中變阻抗和試品阻抗都接收到500pc的視在放電量，其傳遞比接近為1。若H1套管出現(xiàn)放電，則現(xiàn)象為H1對(duì)中變套管A的傳遞比變大，約變大到4倍左右，其原因?yàn)椋篐1套管放電，造成套管電容的電荷減少，那么繞組電容和試驗(yàn)中變套管電容就會(huì)對(duì)H1電容充電（電荷向H1移動(dòng)），在這個(gè)過程中，繞組電容電荷移動(dòng)占據(jù)主要部分，試驗(yàn)中變套管電容占據(jù)很少部分（忽略導(dǎo)線電容的影響，也可以認(rèn)為導(dǎo)線電容無限大，不會(huì)電荷飽和），這樣就會(huì)造成H1對(duì)A的放電電荷傳遞比變大。

查看兩個(gè)端子的放電信號(hào)的相位關(guān)系，若為套管放電則H1和A的放電相位正好相反，符合電容充電放電過程。

以上介紹的幾種方法可以作為尋找判斷干擾放電的輔助方法，具體試驗(yàn)過程中還要結(jié)合具體的電氣放電信號(hào)進(jìn)行綜合判斷。

4結(jié)論

局部放電測(cè)試中，干擾信號(hào)與局部放電信號(hào)一起進(jìn)入測(cè)量?jī)x器，兩種信號(hào)混雜在儀器，輕者影響測(cè)量讀數(shù)的準(zhǔn)確性，重者淹沒了被測(cè)信號(hào)，使測(cè)量工作無法進(jìn)行。通過以上對(duì)干擾信號(hào)的分析和干擾信號(hào)尋找方法的運(yùn)用，試驗(yàn)人員可以減少試驗(yàn)過程中的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

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