電壓互感器局部放電試驗(yàn)研究

摘 要：局部放電是造成電壓互感器絕緣損壞的主要原因，積極開展電壓互感器局放試驗(yàn)可預(yù)防重大電力事故，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。文章以型號(hào)為JDZX3-15的電壓互感器為試驗(yàn)對(duì)象，通過比較得出，檢測(cè)系統(tǒng)增加隔離、濾波裝置能大大降低電源的干擾；使用屏蔽實(shí)驗(yàn)室能有效隔離外界各種空間干擾，提高局放檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；局部放電；電源干擾；屏蔽實(shí)驗(yàn)室

引言

電壓互感器是電力系統(tǒng)中一種重要的特殊變壓器，主要將交流大電壓按比例降到可用儀表直接測(cè)量的數(shù)值，同時(shí)為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供電源。其絕緣性能的好壞是判定互感器狀況的重要因素。研究證明，局部放電是造成高壓電氣設(shè)備絕緣損壞的主要原因之一，微弱放電的累積效應(yīng)會(huì)使絕緣缺陷逐漸擴(kuò)大，最終出現(xiàn)擊穿、爆炸現(xiàn)象。積極開展互感器局部放電試驗(yàn)對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)互感器中的絕緣弱點(diǎn)和缺陷，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。2015年5月，五凌電力公司與華北電力大學(xué)合作，選取公司電廠中有代表性的電壓互感器，對(duì)局放試驗(yàn)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中部分干擾的抑制及屏蔽實(shí)驗(yàn)室的搭建進(jìn)行了研究。

1 電壓互感器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及接線

我公司進(jìn)行電壓互感器局放測(cè)量時(shí)，采用傳統(tǒng)的脈沖電流法，由三倍頻發(fā)生器和試驗(yàn)變壓器在試品的高壓端提供試驗(yàn)電壓，通過無局放耦合電容器和輸入單元將局部放電信號(hào)取出并送至局部放電檢測(cè)儀顯示、判斷和測(cè)量。系統(tǒng)接線原理如圖1。

其中：三倍頻發(fā)生器型號(hào)為GOZ-SBF；無局放試驗(yàn)變壓器及耦合電容器參數(shù)分別為50KV/10KVA及1000pF/100kV；外同步模塊型號(hào)為HCTX-06A；輸入單元型號(hào)為HCPD-1-3；局放測(cè)試儀型號(hào)為HCPD-9108；被試電壓互感器型號(hào)為JDZX3-15。

1.2 試驗(yàn)程序

局放試驗(yàn)可結(jié)合感應(yīng)耐壓試驗(yàn)進(jìn)行，即在耐壓60s后不將電壓回零，直接將電壓降至局放測(cè)量電壓進(jìn)行30s局放測(cè)量；如單獨(dú)進(jìn)行局放試驗(yàn)，則先將電壓升至預(yù)加電壓（一般是感應(yīng)耐壓的80%），停留10s后，將電壓降至局放測(cè)量電壓進(jìn)行局放測(cè)量。

電壓互感器的局放試驗(yàn)程序和允許放電水平遵循《電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則》中的規(guī)定。測(cè)量前，檢查試品螺栓及其緊固件應(yīng)無任何松動(dòng)現(xiàn)象，將周圍懸浮的金屬物遠(yuǎn)離或接地，減少尖端，使用屏蔽罩減小電暈放電的干擾。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

公司在現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)中，采用放射性單點(diǎn)接地，主要針對(duì)是否加入電源濾波器及隔離變壓器進(jìn)行了兩組試驗(yàn)，研究了電源濾波、隔離裝置對(duì)電壓互感器局部放電的影響。

試驗(yàn)系統(tǒng)中的局放檢測(cè)儀及試驗(yàn)變壓器均與配電網(wǎng)相連的，當(dāng)電網(wǎng)電能質(zhì)量差時(shí)，電網(wǎng)中各種高頻信號(hào)均能進(jìn)入試驗(yàn)線路干擾檢測(cè)結(jié)果。如在試驗(yàn)系統(tǒng)電源側(cè)接入電源濾波器、隔離變壓器，將配電網(wǎng)中的高頻諧波濾除，將大大減小電源電壓波形畸變。二者同時(shí)使用，干擾抑制效果更好。

1.3.1 無隔離、濾波裝置。局放系統(tǒng)回路如圖1，接通試驗(yàn)電源，未升壓下測(cè)得背景噪聲約100pC。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定，背景噪聲≤被試品放電量最大允許值的50%，而被試品允許局部放電量最大為50pC，背景噪聲遠(yuǎn)超允許范圍，繼續(xù)進(jìn)行局放試驗(yàn)，放電波形淹沒在干擾波形中，無法讀取放電數(shù)據(jù)。

1.3.2 有隔離、濾波裝置。試驗(yàn)主回路的三倍頻發(fā)生器電源端增加了隔離變壓器和電源濾波器，測(cè)量回路局放儀的電源端增加了隔離濾波器。接通試驗(yàn)電源后，測(cè)得背景噪聲為10pC，說明通過電源進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)的干擾得到顯著抑制。繼續(xù)升壓，可以進(jìn)行局放試驗(yàn)，但測(cè)得的結(jié)果不算太理想。檢測(cè)系統(tǒng)增加隔離、濾波裝置只是把電源的干擾降到最低，檢測(cè)結(jié)果中依然含有空間干擾分量，要取得更好的檢測(cè)結(jié)果，需建立具有良好屏蔽效果的屏蔽實(shí)驗(yàn)室，抑制各類電磁波干擾。

2 屏蔽實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

我公司搭建的屏蔽實(shí)驗(yàn)室完全符合《電磁屏蔽室屏蔽效能的測(cè)量方法》的規(guī)定，局放背景能達(dá)到2pC以下，接地電阻小于0.5Ω。

屏蔽室內(nèi)設(shè)備電源采用低泄漏電流的電源濾波器，插入衰減能力與屏蔽室綜合效能一致。局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)的接地有單獨(dú)的接地回路。屏蔽體與大地相連，形成電氣通路，屏蔽地的電阻小于等于1歐，屏蔽殼體采用單點(diǎn)接地。屏蔽室內(nèi)所有電氣設(shè)備，包括輔助設(shè)備，外殼均接地，機(jī)房?jī)?nèi)保護(hù)地的地阻小于等于4歐。屏蔽室通風(fēng)系統(tǒng)采用屏蔽室專用通風(fēng)波導(dǎo)窗，其插入損耗與屏蔽室指標(biāo)相應(yīng)。

試驗(yàn)時(shí)所有設(shè)備均處于一屏蔽室內(nèi)，局放試驗(yàn)回路中含隔離、濾波裝置，接通電源，測(cè)得背景噪聲為0.5pC，說明屏蔽實(shí)驗(yàn)室將外來的電磁干擾屏蔽在外，繼續(xù)加壓能取得理想的局放測(cè)試結(jié)果。

3 現(xiàn)場(chǎng)及屏蔽實(shí)驗(yàn)室局放數(shù)據(jù)對(duì)比

為了比較現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽實(shí)驗(yàn)室不同條件下電壓互感器局放檢測(cè)結(jié)果的不同，我公司對(duì)碗米坡電廠5臺(tái)發(fā)電機(jī)出口電壓互感器分別進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽實(shí)驗(yàn)室的局放試驗(yàn)。對(duì)所有互感器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)后，將電壓值降低到局放電壓測(cè)試值，30s內(nèi)進(jìn)行局放數(shù)據(jù)采集。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：

數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，現(xiàn)場(chǎng)與屏蔽實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)基本一致，但現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總比屏蔽實(shí)驗(yàn)室中數(shù)據(jù)稍大，原因是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜，雖濾除了電源干擾，但存在的各種空間干擾（例：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁脈沖，無線電干擾信號(hào)）使放電量突變，極容易使經(jīng)驗(yàn)不足的檢測(cè)者對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤判，因此，建立屏蔽實(shí)驗(yàn)室很有必要。另外序號(hào)為SP09141-5的電壓互感器出現(xiàn)輕微的放電，將該不合格試品與其它合格試品組合進(jìn)行平衡法測(cè)量，確認(rèn)是其內(nèi)部絕緣存在問題。

4 結(jié)束語

（1）現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)中，在盡量排除其他干擾因素的前提下，對(duì)比有無濾波、隔離裝置對(duì)局放試驗(yàn)的影響，結(jié)果顯示，檢測(cè)系統(tǒng)增加濾波、隔離裝置能大大降低電源的干擾。（2）雖然電源濾波、隔離裝置能大大改良局放檢測(cè)結(jié)果，但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中仍存在難以避免的空間干擾，經(jīng)驗(yàn)不足的檢測(cè)工作者很容易在讀數(shù)時(shí)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生誤判，要從根本上消除空間干擾，獲得滿意的檢測(cè)結(jié)果，需要建立屏蔽實(shí)驗(yàn)室。

參考文獻(xiàn)

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