电力变压器局部放电测试方法.pdf

-电力变压器局部放电试验方法 一、电力变压器 通常有两种试验方法 一种是如图（1）所示的接法，它主要用于试验绕组间的绝缘。为提高测试灵敏度，耦合电容 Ck 应比被试变压器初、次级间电容大得多。这种试验不是用于检查各个绕组，每个绕组的两端就可连接在一起，铁芯和外壳应和低压绕组一起牢固接地。图（2）的电路可对变压器进行自激励试验，高压套管上的轴头与高压端的电容可以作为耦合电前现时简化试验电路，输入单元初级 A-B接在套管抽头与接地法蓝之间。不过，需排除高压管本身放电的可能性。如无套管抽头可用，则仍需外接耦合电容Ck。图（1）测试变压器初、次级间绝缘的试验电路 kC滤波控制电源qCOACBE输入单元至放大器至定标耦合电容低压绕组高压绕组主电源BECOA至放大器至定标(需要时间)Ck套管屏蔽抽头杂散电容滤波控制电源主电源-图（2）自激励条件下变压器局部放电试验电路 IEC76-3（1980）规定校正方波发生器的前沿小于 0.1s，注入电容 Cq 为 50pf。校正方波发生器经匹配电缆将匹配接线盒放在尽量靠近测量的高压端上经 Cq 注入。对于试验时的加压时间程序，IEC 的规定见图（3）图（3）变压器试验的加压时间程序 其中线和中性端间试验电压用 Um/3表示如下：U1=3Um/3=Um U2=1.5Um/3=Um 此时规定放电量 q=500pc=1.3Um/3此时规定放电量 q=300pc 变电器局部放电测试中应注意以下一些问题：1）IEC 规定视在电荷（或放电量）主要根据最高的稳定状态的重复脉冲读出。偶然的高脉冲可不予理会。2）对不同线端的测量通道都要各自进行校正。3）背景噪音电平应低于规定的允许放电量 q 的一半。4）对高大的变压器测试时，方波发生器应通过有电阻匹配的同轴电缆，并将 Cq 靠近试品线端用 JEE-1 时应将线盒靠近试品测量端，可减小测量误差。5）变压器绕组是具有分布参数的试品，和旋转电机一样。变压器U25分30 秒5 秒-绕组中产生的局部放电脉冲波先是在检测端出现直达波，然后传输波一面传输一面到达。大的饼式绕组和小的园筒式绕组的起始电位分布和传输波的衰减情况是不一样的。然而，也可利用这种传输衰减特性，或是从两线测得的传输波到达时间的差异（对大的饼式绕组），或是从不同抽头处检测得的脉冲波形（小的园筒式绕组）来求出局部放电发生点的位置，也即对局部放电定位。实际上，由于变压器是一种复杂的绝缘组合系统，行波法及电容比定法均不易确定放电位置。目前用得较普遍的是多端测量定位法。其实质是将变压器各端上测得的局部放电脉冲和从各端部注入定量需荷后获得的各校正脉冲的数值和波形予以比较，以判断在绕组的哪一部分，但仍不能精确定位。比较先进的定位方法是将电的方法与超声波探测法结合起来，比较方便，定位精度也高。6）变压器中不仅有气体放电，还可能有油的局部放电，一般来说，宽带式检测仪器灵敏度低。但分辨率高，可区别气体放电和油中放电；宽带式 RIV 测试仪器灵敏度虽高，但分辨率差，而且由于油的放电时间达数微秒，其高频成分很少，所以不能鉴别出油中局部放电，而低频法的 KJF2002，一方面具有高灵敏度。另一方面又具有接近宽带检测仪器的优点，对于测量变压器的局部放电是比较有利的。往往可以从 q-V 曲线的回滞特性判定有无油中的局部放电。为了测定油中局部放电，尚需注入上升时间与油中放电接近的方波来校正。为此，可在注入电容 Cq 上串联适当的电阻，再接到被试品上去。-电缆局部放电试验方法 对于制造中没有包上屏蔽的电缆线，可用图（1）的牵引试验装置对局部放电定位和检测。图（1）未加屏蔽的电缆芯用牵引法对局部放电定位 其原理是把不屏蔽的电缆芯子通过一个紧贴着试验的管状电极，电极上施加试验电压，并把电极连到试验回路。管子和芯子都浸在绝缘液中（如离子水），并把这区域中不会发生干扰试验的边缘放电，液体不断循环与过滤。电缆芯接地，从一个电缆盘经管状电极被匀速牵引至第二个电缆盘。如放电脉冲正好被检测仪观察到，放电在图中A 处开始出现，在 B 处开始消失，这两位置都在芯子表面的 C 处标记。而 C 离 A、B 为已知距离 I1、I2，这些长度沿芯子标出，则放电就可确定在电缆 A、B 之间。主电源滤波控制阻塞线圈试验变压器电源至试验电压表CKCqACEB至定标I至放大器输入单元C标记处电缆盘ABI2-至于成品电缆则不能用这种办法定位和检测。在长电缆的测试时，要考虑到行波及其在端部的反射和衰减。可归纳以下几点：1）在没有反射波的情况下，放电所产生的电压行波在进行中其幅值虽有很大衰减，但波形与放电量成正比的面积基本上保持不变。2）在有反射波的情况下，传输波和反射波在检测仪的响应上要形成交迭。在检测仪具有响应时总是形成正迭加，响应时则既可能正送加，也可能负迭加，而负迭加是局部放电测试的大忌，应尽量避免。因此，如没有附加措施（例如迭加抑制器）的话。应尽量采用具有响应的检测仪。至于检测短电缆，可以当作集中参数元件考虑。测试就没有什么困难了。现在的问题是究竟多少长度的电缆可视作短电缆？说法很不统一，第二个问题是这个电缆长度和检测仪有没有关系？为此，IEC 最近对此作了比较具体的规定：1、首先用可调脉冲间隔的双脉冲发生器（模拟电缆上两个交迭的脉冲波）对检测仪测试其交迭响应特性，即所谓 At/A100t 交线。（其中 t 为双脉冲峰与峰间的时间间隔，A100 是 t 达到相当大，不会产生交迭效应时的脉冲响应检测量，At 为各先定 t 时的脉冲检测量）。绘制 At/A100t 曲线的测试电路图见图（2）。根据检测仪响应特性的不同，大体上可作出三种类型的交迭响应特性，见图（3）-（5）。上图中不同的 t 值对应于脉冲传播的电缆长度。I1k=0.5tkU，-图（4）响应检测仪的双脉冲响应 图（5）严重响应检测仪的双脉冲响应 由图（3）-图（5）可知：所谓短电缆，应按 11k 作为判断依据，它与检测仪响应特性有关，1k 可短至 100 米以下，也可长达 1000 米以上。当 12I1，可 12 I2，时，虽然按长电缆考虑，但因无负交迭，所以也可以与 11k 的短电缆一样当作集中参数试品测试，而不必在电缆端部接匹配的特性阻抗。测试长度 I 在 2I1I2 I2范围内的长电缆时，如无附加措施，则应在电缆端部接匹配特性阻抗以抑制反射。或者只能采用响应的检测仪以免迭加（图4-25）。检测仪的响应愈是显著（见图 5），则 2I1I2 I2的 I 范围愈是大。局部放电检测仪的响应特性与频带选择有关，故使用时选择放大器频带时应考虑这些因素。2、根据 At/A100t 图，确定电缆长度所处的范围后，选择合适的测试电路。2.01.41.0t1tkt2t100At/A100-（1）对于 IIk,或 I2 I1，或 I2 I2的情况，可采取终端不接匹配阻抗的路：（图（6）-图（8）（2）对于长度在 2IkI2 I2范围内的长电缆，必须在电缆终端采取消除终端反射波的终端匹配阻抗（或用反射抑制器），见图（9）。KJF96-1方波发生器z阻塞线圈KJF96-1方波发生器z阻塞线圈被试电缆电压表电阻耦合电容定标放大器输入单元至试验电压表试验变压器CkAoCo（6）输入单元与耦合电容串联电压表电阻耦合电容Ck被试电缆定标放大器输入单元至试验电压表（7）输入单元与试品电缆串联-终端阻抗若用 RC 元件，则：Rw=电缆特性阻抗 Cw0.52foRw1（fo 为检测仪频率平均值）Cw 须无放电容。输入单元用 7R 号。z阻塞线圈试验变压器KJF96-1方波发生器被试电缆耦合电容至定标至放大器输入单元AoCoCkKJF96-1方波发生器（8）平衡法的连接图Bz阻塞线圈被试电缆电压表电耦合电容至定标至放大器7 R号输入单元至试验电压表试验变压器CkAoCo阻EBCwRw（Lw）（9）接终端阻抗的连接图E-3、测量与校正：（1）对 IIk 的短电缆：校正在离开检测仪的一端进行，注入校正电容q校正，检测仪相偏转 2（），得刻度系数 k=q 校正/2 测量仪在试品一端进行，测得放电脉冲高度 A（）。则放电量 q=K（QC/）A（）（2）对于不接终端匹配阻抗的长电缆：（即 I2 I1或 I2 I2）。校正在电缆二端进行。靠近检测仪端注入校正电荷 q 校正（pc）时。测得1（）。远离检测仪端注入校正电荷 q 校正（pc）时。测得2（）。则刻度系数 K=q 校正/1（pc/）。修正因子 F（考虑衰减效应）：21时，F=1 如21时，F=1/2 测量在电缆两端进行，从较大的脉冲高度 A 最大（）得 Q 最=K（pc/）A 最大（）于是放电量 q=Q 最大（pc）F（3）接有匹配终端阻抗的长电缆：（可对任何长度电缆）采用 7R号输入单元。与（2）一样作校正得1，2和 K=q 校正/2（pc/）。检测仪连续从电缆两端测得局部放电的脉冲高度 A1A2。放电量 q=q 校正2 12 1aaAA(pc)4、试验程序和允许放电量：IEC 规定，试验电压加在导体和屏蔽之间，先升至并保持在 1.5Uo不少于 1 分钟（Uo电缆额定电压值），然后慢慢至于 1.25Uo，测量放电量。目前 IEC 对 630KV 的聚乙烯电缆的放电量规定应20pc；乙丙-胶、丁基橡胶电缆应40pc。为了消除电缆端部电场集中产生的放电，帮须接上消应力锥（电缆头）或漫在油中进行测试。电容器局部放电试验方法 对于电容量较小的电容器，如电力系统采用的耦合电容器，可采用直接法试验电路：但对于电容量很大的，如电力系统上的移相电容器，一般采用两个试样的平衡法较为方便，为了便于判断放电来自哪个试样，可采用取图（1）的试验电路。在图（1）中采用串并联接法的四个试品代替一个试品，使每个试品承受的电压都降低一半，而总电容量不变，因此检测的局部放电就可以有根据地判断为右侧受试试品所产生。在电容外壳不可能接地时，由于感应电压会使外壳电位变得不稳定，这会成为噪音水平增大的原因。这时，采用平衡法试验电路将是有效的。对大电容试品进行局部放电测试时，很重要的一点就是要保证电容器内部及外部接线的残余电感应能忽略不计，否则会引入很大误差。输入单元cccBE至定标至放大器X主电源滤波控制电源试验变压器由个容成第试四电阻的二品试品图（1）以四个电容串并联组成第二试样的平衡 法测试电路-作为判别可否忽略的判据是：试品电容与残余电感构成谐振回路的谐振频率须在 60KHZ 以上。对于几十千伏以上的耦合电容器，测量时要防止发生外部电晕放电。互感器局部放电试验方法 一、电流互感器：按 IEC44-4（1980）的规定，可采用图（1）的试验电路。电流互感器的一次、二次线卷，可作为集中参数电容处理。图（1）测试变压器初、次级间绝缘的试验电路 二、电压互感器 按 IEC44-4 的规定，其接法可如图 图（2）相对地和相对相电压互感器的 局部放电试验电路 试验变压器阻塞线圈套外壳铁芯低压绕组输入单元耦合电容kCOOCBECA至定标至放大器主电源电源滤波空调kC滤波控制电源qCOACBE输入单元至放大器至定标耦合电容低压绕组高压绕组主电源-铁饼和外壳在可能的条件下，要接到低压绕线组上。所加试验电压也可由低压绕组感应得来（自激励法）。IEC 规定互感器的允许放电量水平见表-接地方式 互感器类型 予应力加压 10 秒 测量加压1 分 绝缘型式 允许的局部放电 水平视在电荷 电网中性点绝缘 或经消弧线圈接 地 电流互感器及相 对地电压互感器 1.3Um 1.1Um 液体漫渍 固体 10pc 250pc 相对电压互感器 1.3Um 1.1Um/3 液体漫渍 固体 10p 50pc 1.1Um 液体漫渍 固体 10p 50pc 中性点有效接地 电流互感应器或 相对地电压互感器 0.31.3 Um 1.3Um 1.1Um/3 液体漫渍 固体 10pc 50pc 相对相电压互感器 1.3Um 1.1Um 液体漫渍 固体 10pc 50pc-电机局部放电试验方法 主要是对高压同步发电机的定子绕组进行局部放电测量，多采用直接法测量，例如图（1）试验时，被试相加压，其他两相保持开断状态。也可以利用发电机的自激励来进行局部放电试验，此时只要把输入单元接在电机绕组的中性端上即可。测试定子线棒时，难于区分介质的内部放电和外电极端部的表面放电，可在外电极端涂碳化硅半导体漆或把线棒漫在油中抑制表面放电。实际上电机定子绕阻也是具有分布参数的试品，对于绕组中部发生的局部放电，它在检测端上呈现为起始分布的脉冲波，然后传输波到达，一般起始分布脉冲波是高频波，它在 LJF2002 局部放电检测仪的放大系统（最高至 300KHZ）中是基本上很少反映的。但传输波随着衰减而依次到达检测器，所来到的传输波大致具有绕组的固有频率，其最大值是随着发生位置远离检测端而迅速变小。因此，在测量系统的输出位置上的实际测量结果并不是表示实际上全部线卷的放电量。而主要是反映了在检测端附近发生的和在远处产生而强度比较大的放电量的两者混合。因此，这种测量的不准确性实际上很难避免。不过，运行中的发电机靠近线路端处承受的电压最高，一般也比较容易放电。所以用图（1）的办法测量还是有一定的正确性和实用价值。为了分析传输波的衰减情况，可以用 KJF96-1 方波发生器从绕组的 N 端注入校正脉冲来予以测试。cccc被测电机 定子绕组Y 阻塞线圈电压表电阻耦合电容BBkE至定标至试验电压表图（1）高压定子绕组局部放电测试电路至放大器试验变压器输入单元