变压器局部放电在线检测研究进展

第25卷 第5期2010年10月

郑州轻工业学院学报(自然科学版)

JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYOFLIGHTINDUSTRY(NaturalScience)

Vo.l25 No.5

Oct.2010

文章编号:1004-1478(2010)05-0021-04

变压器局部放电在线检测研究进展

王俊杰, 郑民欣, 刘根量, 魏云冰

2.郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州450002)

摘要:变压器局部放电主要是因为在外施电压作用下,静电荷会在电场中绝缘较弱的位置发生静电游离.这种脉冲型放电是引起绝缘劣化,进而导致变压器故障的主要原因.目前变压器局部放电检测存在的主要问题是难以建立能准确描述放电脉冲在变压器中传播特性的仿真模型,已有的局部放电定位方法都存在较大的局限性,在现场强电磁干扰环境下识别局部放电信号有较大难度.指出综合运用各种信号处理技术,构建统一的在线检测平台,将是变压器局部放电检测未来的发展方向.

关键词:变压器;局部放电;干扰抑制;在线检测中图分类号:TP29 文献标志码:A

1

2

1

1

(1.郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002;

Progressonthepartialdischargeon-linemonitoringfortransformers

WANGJun-jie, ZHENGMin-xin, LIUGen-liang, WEIYun-bing

1

2

1

1

(http://www.77cn.com.cnr.Eng.,ZhengzhouUniv.ofLightInd.,Zhengzhou450002,China;2.CollegeofMech.Electr.Eng.,ZhengzhouUniv.ofLightInd.,Zhengzhou450002,China)

Abstract:Themainreasonsofpartialdischarge(PD)oftransformersisthatelectrostaticwoulddissociateatthepositionwithweakinsulationperformancethroughtheextraneousvoltage.Thispulsedischargetypecancauseinsulationdegradation,evencausetransformerfaults.ThemainproblemofthetransformerPDispresented,thatis,itisdifficulttobuildsimulationmodelofaccuratelydescribingdischargepulsepropaga-tionintransformer.CurrentmethodsofPDhavelimitations.ItisdifficulttoidentifyPDinthestrongelec-tromagneticinterferenceenvironmen.tComprehensiveusingofvarioussignalprocessingtechnologyandcon-structingtheunifiedonlinetestingplatformarethedevelopmentdirectionofPDdetectioninthefuture.Keywords:transformer;partialdischarge;inhibitinginterference;on-linemonitoring

痪.变压器的故障大多是由绝缘性能劣化引起的,而局部放电是引起绝缘劣化的主要原因,也是劣化的主要表现形式.鉴于此,本文拟对变压器局部放电在线检测的研究进展进行综述,以期找到更加有效的在线检测变压器局部放电的方法,从而保证变

0 引言

工业生产和日常生活对电力的需求日益增长,对电网可靠性的要求也越来越高.变压器对电网的正常运行至关重要,变压器故障直接导致电网的瘫

收稿日期:2010-03-15

基金项目:河南省科技创新杰出青年计划(074100510004)

作者简介:王俊杰(1972 ),男,河南省南乐县人,郑州轻工业学院实验师,主要研究方向为电气工程及其自动化.

22

郑州轻工业学院学报(自然科学版)

2010年

压器安全稳定的运行.电的检测方法大多是针对这些现象设计的.

1 局部放电产生的原因

变压器的构造十分复杂,运行时内部分布着很不均匀的电场,绝缘材料中还有油隙和气隙,所以,当内部电场的强度达到一定程度时,会产生局部放电.局部放电属于脉冲型放电

[1]

2 局部放电的检测技术

2.1 脉冲电流法

脉冲电流法又称耦合电容法.该方法一般是用罗哥夫斯基线圈制成的电流传感器套接在变压器的铁心接地线、套管末屏接地线、中性点接地线或外壳接地线上,用以检测因局部放电而产生的脉冲电流,从而得到局部放电的基本信息.

该方法灵敏度高,可定量测量,是研究较早、应用较广泛的一种检测方法.但其灵敏度会随试品电容的增加而下降,且测量频率低、频带窄(一般不超过1MHz),易受电磁干扰,所以不能有效地用于现场的在线检测.IEC在2000年为脉冲电流法正式公布了测量标准(IEC60270),另外,也可依据椭圆示波图来分析局部放电信号的特征2.2 超高频法

局部放电时会产生很陡的电流脉冲,且向四周

[2-5]

,图1所示为油纸

绝缘气隙放电模型.气隙中每次放电时间约为0.1~0.01 s,这意味着局部放电产生的脉冲频率很高.因此,分析该信号在等效电路中的响应时,可以只考虑由Cb,Cc和Cm组成的简化等效电路,忽略电阻的影响

.

.

图1 油纸绝缘气隙放电模型

当气泡模型被施加1.2kV/50 s的标准冲击电压时,气隙上的电压将随外加电压的上升而上升.当电压上升到气泡的击穿电压时,气隙放电,放电产生的电荷所建立的反向电压又使放电暂停.在冲击电压的作用下,气泡的击穿电压很高,整个气泡发生剧烈的放电,产生大量的空间电荷,建立起很高的反向电压.冲击电压下的局部放电过程如图2所示.随后,气泡上的电压随外加电压的下降向负极性上升,直到内部反向电压与外加电压之差达到反向击穿电压时,气泡又发生放电

.

辐射高频率的电磁波,其中的超高频成分(300~3000MHz)相当丰富.现场干扰的频谱范围一般小于300MHz,且干扰信号在传播过程中衰减很大,因此使用超高频传感器来接收局部放电辐射的电磁波,可有效避开多种现场干扰,极大地提高变压器局部放电在线检测的灵敏度和可靠性.清华大学于1995年研究开发的基于超高频法的便携式局部放电检测仪为外部传感器检测,具有很强的实用性,且便于确定局部放电源的位置

[6]

.

超高频法解决了脉冲电流法测量频率低、频带窄的问题,目前,已应用在GIS,电缆和电机的局部放电测量中,取得了较好的效果

[7-10]

.然而,变压器

内部的绝缘结构十分复杂,电磁波在传播过程中将发生多次折射和反射,造成衰减,而且变压器箱壁的屏蔽作用也会影响电磁波的传播,利用超高频法对变压器的局部放电进行检测变得十分困难.所以,迫切需要对变压器超高频局部放电信号的传播特性及放电源的定位进行研究.

近年来,国外开始研究基于多导体传输线的超

图2 冲击电压下的局部放电过程这种脉冲放电会导致绝缘被破坏,造成停电甚至变压器解体.变压器产生局部放电时会出现脉冲现象.,高频信号在变压器绕组中传播的模型.英国曼彻斯特工业大学初步建立了放电脉冲在变压器连续式单绕组中传播的多导体传输线模型

[11]

.仿真结果表

明,该模型适用于10~100 s放电持续时间的局部,

第5期

王俊杰,等:变压器局部放电在线检测研究进展

23

部放电的定位信息,但只局限于连续式单绕组.2.3 超宽频法

该方法是在超高频基础上对检测频带的拓宽,带宽可达几GHz,能更加全面地研究局部放电信号的特征.目前,使用超宽频法对局部放电进行检测的研究还处于探索阶段,但也取得了一些成果.西安交通大学于1998年研制成功一种超宽频带局部放电传感器,经网络分析仪测量,其频率响应特性良好

[12-13]

已经积累了很多的故障诊断经验,但是将变压器油和气体分离开需要很长的时间,所以该方法只能较好地检测出早期的潜伏性故障,对突发性故障无能为力,且只能作定性的分析,无法进行定量判断.化学检测法的在线检测正逐步应用推广,它能实时检测出变压器内不同气体的变化情况,及时诊断出突发性故障.然而,需要长期的现场经 …… 此处隐藏：6180字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……