變壓器局部放電在線監測系統開發

李黎

(云南電網公司昆明供電局,昆明 650011)

變壓器局部放電在線監測系統開發

李黎

(云南電網公司昆明供電局,昆明 650011)

介紹一套局部放電測試系統,為帶電設備運行狀況提供了一種準確、有效的檢測手段。經超高頻法的變壓器局部放電檢測實驗表明系統的實用性。

超高頻；變壓器；局部放電；檢測系統；開發

1 前言

變壓器是變電站的重要設備之一,其可靠性影響電網的安全運行。運行經驗表明,變壓器問題以絕緣性故障為主。變壓器主要為油/紙絕緣結構,其絕緣長期處于高電壓、強電場環境下運行,對局部放電十分敏感。局部放電既是絕緣劣化的原因,又是絕緣劣化的先兆和表現形式[1-2]。因此,局部放電檢測技術成為目前油/紙絕緣性能檢測最為有效的監測方法。

特高頻法是通過超高頻信號傳感器接收油/紙絕緣中局部放電過程輻射的超高頻電磁波信號,實現局部放電的檢測。研究認為[3-4],油/紙絕緣每一次局部放電過程都伴隨著正負電荷的中和,并出現陡度很大的電流脈沖,同時向周圍輻射電磁波。局部放電所輻射的電磁波的頻譜特性與局部放電源的幾何形狀、放電間隙的絕緣強度以及電磁波傳播過程等有關。當放電間隙比較小、放電間隙的絕緣強度比較高時,放電過程的時間比較短、電流脈沖的陡度比較大,輻射的電磁波信號的超高頻分量比較豐富。研究結果表明,油中放電上升沿很陡,脈沖寬度多為納秒級,能激起1 GHz以上的超高頻電磁波[5]?；诖?本文根據超高頻檢測法對變壓器進行了局部放電檢測。

2 UHF局部放電測試系統構成

變壓器中發生局部放電的時候會激發出具有納秒級的脈沖陡度,時間參數主要位于1 ns～100 ns范圍內,造成的電磁波頻率主要在300 MHz以上,并且這個頻段范圍內的電磁波非常豐富。本文中的測試設備主要檢測300 MHz到1 500 MHz內的電磁波。這個波段頻率很高,基本上可以排除現場的干擾。

基于超高頻法的變壓器在線檢測裝置有超高頻探頭、傳輸電纜和主機組成,工作原理主要是有探頭檢測到信號后,傳輸給后臺進行處理分析,對變壓器內的放電源進行定位和模式識別。

按照通信協議可以接收采集到的數據,進一步進行綜合分析和管理。

整個系統功能上可分為2部分：

數據綜合分析功能：包括采集到數據預處理、放電位置確定、放電特征提取和放電結果分析等。

數據管理功能：包括分析結果存儲、修改、查詢和刪除等,并可以將數據 (包括圖像)以報表和Excel的形式輸出,輸出文件的路徑由用戶自己設置。

該系統最大的優點在于,可以對現場數據進行預處理,同時可以給出放電的結果分析,并且系統中包含了大量的現場局部放電數據庫,這樣可以把現場測到的信號與數據庫進行比對,從而更好的判斷出放電的情況。

3 局部放電測試及分析處理

3.1 現場測試

針對某500 kV變壓器設備,利用超高頻局部放電監測儀對變壓器進行了連續監測。對超高頻局放傳感器布點方案進行實地查勘討論,最終明確方案如下：

發現異常信號：首先對變壓器的兩個點進行同步檢測,結果如圖1所示,對比可見測點1和測點2的信號具有很好的對應性,應當是同源信號。測點1信號強度約為測點2信號強度的3倍,可簡單判定放電源在測點1附近,而距測點2相對較遠。進一步利用示波器根據3個測點的寬頻監測信號,對放電源進行定位,定位結果如圖2所示。

圖1 測點1和2的故障波形

從圖2(a)時差定位結果可看出,測點1信號超前于測點2信號的時差約9 ns(3 m),可判斷放電源位于測點1側,但由于兩個測點的幾何距離也約為2.5m,所以需要確定放電源是在測點1和測點2之間,還是在測點1至出線側。進一步利用測點1和測點3進行定位,從圖2(b)可見,測點3信號超前于測點1信號約2ns(約 40～50 cm)。

圖2 定位圖譜

3.2 放電類型分析

所得到的放電的相位幅值圖譜如圖3所示：

圖3 現場獲取的放電信號

超高頻測試多處發現測點1處存在明顯放電信號,幅值最大0.71mV,放電明顯分布在1、3象限,3象限數據明顯較大。經軟件分析認為是懸浮放電。

如圖4所示,得到了放電的3維圖譜,根據這些數據,可以得到結論：診斷結果為在測點1附近存在較強烈的懸浮放電。

3.3 數據優點

1)該系統可以直接實現放電波形及3維放電圖譜的生成,從放電的幅值、相位反映放電的特點；

圖4 懸浮放電

2)傳統的檢測設備只能夠測出局部放電的幅值,并不能夠提取相應的特征。

4 結束語

超高頻局放測量技術彌補了目前變壓器設備預防性試驗方法的不足,使得對變壓器的局部放電檢測更加的方便快捷。開發了一套變壓器局部放電在線監測系統,并通過利用超高頻對變壓器的現場帶電局部放電檢測,證明了整個測試系統滿足測試現場需求,提高了變壓器局部放電測試和數據管理的效率。

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Development of Transformer Partial Discharge On-line Monitoring System

LI Li
(Kunming Power Supply Bereau,Kunming 650011)

This paper develop a system which can test the PD and manage the information.This method provide a precise and effective means of detection for charged equipment.The UHF method used in transformer partial discharge detection greatly improve the circuit breaker testing and management automatic level.

UHF；transformer；partial discharge；testing system；development

TM864

B

1006-7345(2014)02-0038-03

2014-01-07

李黎 (1985),男,碩士研究生,云南電網公司昆明供電局,從事變電運行工作 (e-mail)lilikebi@163.com。