電壓互感器局部放電試驗研究

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可預(yù)防重大電力事故，保證電力系統(tǒng)安全運行。文章以型號為JDZX3-15的電壓互感器為試驗對象，通過比較得出，檢測系統(tǒng)增加隔離、濾波裝置能大大降低電源的干擾；使用屏蔽實驗室能有效隔離外界各種空間干擾，提高局放檢測精度。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；局部放電；電源干擾；屏蔽實驗室

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量的數(shù)值，同時為繼電保護和自動裝置提供電源。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)會使絕緣缺陷逐漸擴大，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對及時發(fā)現(xiàn)互感器中的絕緣弱點和缺陷，保證電力系統(tǒng)安全運行具有重要意義。2015年5月，五凌電力公司與華北電力大學合作，選取公司電廠中有代表性的電壓互感器，對局放試驗進行了學習，并對現(xiàn)場試驗中部分干擾的抑制及屏蔽實驗室的搭建進行了研究。

1 電壓互感器現(xiàn)場局部放電試驗

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及接線

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

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

1.2 試驗程序

局放試驗可結(jié)合感應(yīng)耐壓試驗進行，即在耐壓60s后不將電壓回零，直接將電壓降至局放測量電壓進行30s局放測量；如單獨進行局放試驗，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，將電壓降至局放測量電壓進行局放測量。

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

1.3 現(xiàn)場試驗

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

試驗系統(tǒng)中的局放檢測儀及試驗變壓器均與配電網(wǎng)相連的，當電網(wǎng)電能質(zhì)量差時，電網(wǎng)中各種高頻信號均能進入試驗線路干擾檢測結(jié)果。如在試驗系統(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，接通試驗電源，未升壓下測得背景噪聲約100pC。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(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，背景噪聲遠超允許范圍，繼續(xù)進行局放試驗，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，測量回路局放儀的電源端增加了隔離濾波器。接通試驗電源后，測得背景噪聲為10pC，說明通過電源進入測量系統(tǒng)的干擾得到顯著抑制。繼續(xù)升壓，可以進行局放試驗，但測得的結(jié)果不算太理想。檢測系統(tǒng)增加隔離、濾波裝置只是把電源的干擾降到最低，檢測結(jié)果中依然含有空間干擾分量，要取得更好的檢測結(jié)果，需建立具有良好屏蔽效果的屏蔽實驗室，抑制各類電磁波干擾。

2 屏蔽實驗室的建設(shè)

我公司搭建的屏蔽實驗室完全符合《電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法》的規(guī)定，局放背景能達到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。局部放電試驗系統(tǒng)的接地有單獨的接地回路。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，機房內(nèi)保護地的地阻小于等于4歐。屏蔽室通風系統(tǒng)采用屏蔽室專用通風波導窗，其插入損耗與屏蔽室指標相應(yīng)。

試驗時所有設(shè)備均處于一屏蔽室內(nèi)，局放試驗回路中含隔離、濾波裝置，接通電源，測得背景噪聲為0.5pC，說明屏蔽實驗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試結(jié)果。

3 現(xiàn)場及屏蔽實驗室局放數(shù)據(jù)對比

為了比較現(xiàn)場和屏蔽實驗室不同條件下電壓互感器局放檢測結(jié)果的不同，我公司對碗米坡電廠5臺發(fā)電機出口電壓互感器分別進行了現(xiàn)場和屏蔽實驗室的局放試驗。對所有互感器進行耐壓試驗后，將電壓值降低到局放電壓測試值，30s內(nèi)進行局放數(shù)據(jù)采集。具體試驗數(shù)據(jù)如表1所示：

數(shù)據(jù)對比顯示，現(xiàn)場與屏蔽實驗室檢測數(shù)據(jù)基本一致，但現(xiàn)場數(shù)據(jù)總比屏蔽實驗室中數(shù)據(jù)稍大，原因是現(xiàn)場試驗環(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)電機勵磁脈沖，無線電干擾信號）使放電量突變，極容易使經(jīng)驗不足的檢測者對測試結(jié)果產(chǎn)生誤判，因此，建立屏蔽實驗室很有必要。另外序號為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行平衡法測量，確認是其內(nèi)部絕緣存在問題。

4 結(jié)束語

（1）現(xiàn)場局放試驗中，在盡量排除其他干擾因素的前提下，對比有無濾波、隔離裝置對局放試驗的影響，結(jié)果顯示，檢測系統(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結(jié)果，但現(xiàn)場環(huán)境中仍存在難以避免的空間干擾，經(jīng)驗不足的檢測工作者很容易在讀數(shù)時對檢測結(jié)果產(chǎn)生誤判，要從根本上消除空間干擾，獲得滿意的檢測結(jié)果，需要建立屏蔽實驗室。

參考文獻

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