基于uhf法的在線變壓器局部放電檢測

基于uhf法的在線變壓器局部放電檢測

0局部放電測量檢測脈沖電流法廣泛應用于壓力場的局部放電測量中。傳統(tǒng)方法不易解決現(xiàn)場干擾問題,除一般性干擾信號外,電網中的電暈信號和開關動作等產生的瞬態(tài)脈沖信號是變壓器局部放電測量的最重要干擾,它們與局部放電信號特征相似且幅值較高,淹沒被測信號,嚴重影響局部放電測量。國內外局部放電檢測抗干擾工作取得了一些成效,但在線局部放電測量的抗干擾問題仍未圓滿解決。超高頻(UHF)法抗干擾能力強,廣泛用于GIS(SF6封閉組合電器)局部放電檢測。GIS和變壓器局部放電信號的幅頻特征相似,本文在實驗室模擬實驗UHF法的基礎上對現(xiàn)場220kV電壓等級的電力變壓器實現(xiàn)了在線檢測。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頻譜范圍寬,其超高頻電磁波信號可達數(shù)百甚至數(shù)千MHz。而現(xiàn)場干擾信號的頻譜范圍一般<300MHz,且在傳播過程中衰減很大,若檢測局部放電產生的數(shù)百MHz以上的電磁波信號,則可有效避開電暈等干擾,大大提高信噪比。但需設計專用的UHF探頭,探頭一般需要預埋或伸進變壓器油中。1.1信號測量系統(tǒng)圖1為UHF法檢測局部放電實驗示意圖。圖中,試品S為有機玻璃;O為有機玻璃容器中的純凈變壓器油;T為無暈試驗變壓器;Ck為約2000pF無暈耦合電容;E為高壓電極,G為地電極。信號測量系統(tǒng)包括UHF探頭、放大器(放大增益約30dB)及數(shù)字存儲示波器等。探頭貼在容器外壁,接收到的信號送入采樣頻率2GHz,頻帶500MHz的示波器,用DST-3型局放儀測量局放脈沖電流,放大處理后送入示波器。實驗變壓器高壓出線端纏繞若干匝細導線,實驗電壓>10kV時,局放儀明顯電暈干擾,而超高頻信號測量回路未受影響。(1)極形貌有機玻璃試品厚約6mm,內置直徑1mm的5個球形小氣隙,E、G電極均為圓板形。圖2為實驗電壓15kV(略高于放電的起始電壓)時的氣隙局部放電波形,其中,CH1為UHF信號波形,最大幅值約50mV;CH2為脈沖電流波形,最大幅值約600mV;正弦波為實驗電壓參考波形。(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有機玻璃。圖3為實驗電壓12kV(略高于放電的起始電壓)時尖電極附近油間隙局部放電波形,通道1為UHF信號波形,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,正弦波為實驗電壓參考波形。1.2油間局部放電測試用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,模型高壓側線圈距箱壁約100mm。剝去高壓線圈的部分外絕緣(紙筒)并在線圈上纏繞若干匝細導線,通過局部放電儀觀測試品局部放電信號。圖5為變壓器模型實驗接線示意圖,低壓感應加壓。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,可見明顯的油放電信號,幅值約200mV,方波校正放電量約100pC。測量局部放電脈沖電流時觀察到UHF信號幅值約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偏高部位產生的局部放電。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的關鍵是探頭安裝。變壓器箱體屏蔽作用良好,利于提高測量系統(tǒng)的抗干擾能力。探頭宜內置安裝,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實施;三是預制方式,變壓器出廠前預制探頭。本文選擇放油閥安裝方式。被測在運變壓器SFPPSZ9-120000/220為1997年投運,不久即發(fā)現(xiàn)C2H2緩慢增長而總烴等正常(見表1),此前該變曾兩次濾油處理。分析認為,該變壓器無局部過熱而C2H2持續(xù)緩慢增長,說明內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的一系列檢查和試驗(包括圖7所示現(xiàn)場局部放電試驗)均未發(fā)現(xiàn)異常。目前只能采取油色譜跟蹤運行。圖8為超高頻探頭現(xiàn)場安裝照片,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,測量系統(tǒng)還對可能遭受現(xiàn)場電磁干擾的環(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。實測表明,測量系統(tǒng)基本上未受到現(xiàn)場電磁信號的干擾,測量系統(tǒng)自身的噪聲擾水平<30mV。數(shù)天連續(xù)監(jiān)測中觀測到若干次超高頻信號,信號時間間隔較長,幅值約120～140mV,圖9為一典型信號波形。根據(jù)波形特征可認為該信號為放電超高頻信號。結合表1分析結果以及對該變壓器進行的一系列檢查和試驗判定該變壓器內部可能存在間歇性放電,而且能量較大、間隔時間長。受現(xiàn)場實際運行情況所限,目前未能對變壓器進行吊罩檢查。4油/紙緣局部放電靈敏度a.與GIS局部放電測量類似,UHF法可以有效地測量油/紙絕緣氣隙、油