基于uhf法的在線變壓器局部放電檢測(cè)

基于uhf法的在線變壓器局部放電檢測(cè)

0局部放電測(cè)量檢測(cè)脈沖電流法廣泛應(yīng)用于壓力場(chǎng)的局部放電測(cè)量中。傳統(tǒng)方法不易解決現(xiàn)場(chǎng)干擾問題,除一般性干擾信號(hào)外,電網(wǎng)中的電暈信號(hào)和開關(guān)動(dòng)作等產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖信號(hào)是變壓器局部放電測(cè)量的最重要干擾,它們與局部放電信號(hào)特征相似且幅值較高,淹沒被測(cè)信號(hào),嚴(yán)重影響局部放電測(cè)量。國(guó)內(nèi)外局部放電檢測(cè)抗干擾工作取得了一些成效,但在線局部放電測(cè)量的抗干擾問題仍未圓滿解決。超高頻(UHF)法抗干擾能力強(qiáng),廣泛用于GIS(SF6封閉組合電器)局部放電檢測(cè)。GIS和變壓器局部放電信號(hào)的幅頻特征相似,本文在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)UHF法的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)220kV電壓等級(jí)的電力變壓器實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)。1開硬件環(huán)境,保證信噪比變壓器油及油/紙絕緣中的局部放電信號(hào)頻譜范圍寬,其超高頻電磁波信號(hào)可達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千MHz。而現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)的頻譜范圍一般<300MHz,且在傳播過程中衰減很大,若檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的數(shù)百M(fèi)Hz以上的電磁波信號(hào),則可有效避開電暈等干擾,大大提高信噪比。但需設(shè)計(jì)專用的UHF探頭,探頭一般需要預(yù)埋或伸進(jìn)變壓器油中。1.1信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)圖1為UHF法檢測(cè)局部放電實(shí)驗(yàn)示意圖。圖中,試品S為有機(jī)玻璃;O為有機(jī)玻璃容器中的純凈變壓器油;T為無暈試驗(yàn)變壓器;Ck為約2000pF無暈耦合電容;E為高壓電極,G為地電極。信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)包括UHF探頭、放大器(放大增益約30dB)及數(shù)字存儲(chǔ)示波器等。探頭貼在容器外壁,接收到的信號(hào)送入采樣頻率2GHz,頻帶500MHz的示波器,用DST-3型局放儀測(cè)量局放脈沖電流,放大處理后送入示波器。實(shí)驗(yàn)變壓器高壓出線端纏繞若干匝細(xì)導(dǎo)線,實(shí)驗(yàn)電壓>10kV時(shí),局放儀明顯電暈干擾,而超高頻信號(hào)測(cè)量回路未受影響。(1)極形貌有機(jī)玻璃試品厚約6mm,內(nèi)置直徑1mm的5個(gè)球形小氣隙,E、G電極均為圓板形。圖2為實(shí)驗(yàn)電壓15kV(略高于放電的起始電壓)時(shí)的氣隙局部放電波形,其中,CH1為UHF信號(hào)波形,最大幅值約50mV;CH2為脈沖電流波形,最大幅值約600mV;正弦波為實(shí)驗(yàn)電壓參考波形。(2)kv略高于放電的初始電壓高壓電極E換成針尖,與地電極間為一厚2mm有機(jī)玻璃。圖3為實(shí)驗(yàn)電壓12kV(略高于放電的起始電壓)時(shí)尖電極附近油間隙局部放電波形,通道1為UHF信號(hào)波形,最大幅值約160mV;通道2為局部放電脈沖電流波形,最大幅值約1100mV,正弦波為實(shí)驗(yàn)電壓參考波形。1.2油間局部放電測(cè)試用110kV電磁PT鐵心和線圈模擬單相變壓器(見圖4),模型置于盛滿變壓器油的壁厚3mm,800mm×650mm×450mm的鐵箱中,模型高壓側(cè)線圈距箱壁約100mm。剝?nèi)ジ邏壕€圈的部分外絕緣(紙筒)并在線圈上纏繞若干匝細(xì)導(dǎo)線,通過局部放電儀觀測(cè)試品局部放電信號(hào)。圖5為變壓器模型實(shí)驗(yàn)接線示意圖,低壓感應(yīng)加壓。鐵箱上蓋打開,探頭置于在鐵箱上方距油面約8cm處,高壓15.6kV時(shí),可見明顯的油放電信號(hào),幅值約200mV,方波校正放電量約100pC。測(cè)量局部放電脈沖電流時(shí)觀察到UHF信號(hào)幅值約80mV。根據(jù)模擬絕緣缺陷狀況及局部放電波形,可判斷放電為油間隙局部電場(chǎng)偏高部位產(chǎn)生的局部放電。圖6為單次脈沖波形及其頻譜,具有放電信號(hào)的一般特征,頻譜主要集中在300～900MHz間。3變壓器表面放電在線檢測(cè)的關(guān)鍵是探頭安裝。變壓器箱體屏蔽作用良好,利于提高測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力。探頭宜內(nèi)置安裝,有3種方式:一是放油閥安裝方式,通過放油閥將探頭伸入變壓器油中,它不影響變壓器的正常運(yùn)行;二是人孔安裝方式,探頭安裝在變壓器人孔(或手孔)端蓋上,需在變壓器大修或放油處理時(shí)實(shí)施;三是預(yù)制方式,變壓器出廠前預(yù)制探頭。本文選擇放油閥安裝方式。被測(cè)在運(yùn)變壓器SFPPSZ9-120000/220為1997年投運(yùn),不久即發(fā)現(xiàn)C2H2緩慢增長(zhǎng)而總烴等正常(見表1),此前該變?cè)鴥纱螢V油處理。分析認(rèn)為,該變壓器無局部過熱而C2H2持續(xù)緩慢增長(zhǎng),說明內(nèi)部存在某種形式高能量放電,但變壓器本體及有載分接開關(guān)的一系列檢查和試驗(yàn)(包括圖7所示現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn))均未發(fā)現(xiàn)異常。目前只能采取油色譜跟蹤運(yùn)行。圖8為超高頻探頭現(xiàn)場(chǎng)安裝照片,該探頭直接與變壓器油相接觸。除依賴于變壓器外殼的屏蔽作用外,測(cè)量系統(tǒng)還對(duì)可能遭受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾的環(huán)節(jié)采取了一系列抗干擾措施,如超高頻探頭與變壓器放油閥的連接處以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。實(shí)測(cè)表明,測(cè)量系統(tǒng)基本上未受到現(xiàn)場(chǎng)電磁信號(hào)的干擾,測(cè)量系統(tǒng)自身的噪聲擾水平<30mV。數(shù)天連續(xù)監(jiān)測(cè)中觀測(cè)到若干次超高頻信號(hào),信號(hào)時(shí)間間隔較長(zhǎng),幅值約120～140mV,圖9為一典型信號(hào)波形。根據(jù)波形特征可認(rèn)為該信號(hào)為放電超高頻信號(hào)。結(jié)合表1分析結(jié)果以及對(duì)該變壓器進(jìn)行的一系列檢查和試驗(yàn)判定該變壓器內(nèi)部可能存在間歇性放電,而且能量較大、間隔時(shí)間長(zhǎng)。受現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況所限,目前未能對(duì)變壓器進(jìn)行吊罩檢查。4油/紙緣局部放電靈敏度a.與GIS局部放電測(cè)量類似,UHF法可以有效地測(cè)量油/紙絕緣氣隙、油