振蕩型沖擊電壓下局部放電的檢測及干擾分析

盧會超

（平煤神馬建工集團有限公司土建處，河南 平頂山 467000）

變壓器、GIS等大型電力設備在投入使用前，都會歷經多個環節，如運輸、組裝等。在這一系列過程中，很可能損害設備絕緣，為此做好現場試驗工作，對提高設備運行安全極為重要。作為絕緣擊穿的早期表現，局部放電檢測的同時，也可實施耐壓試驗，以便于檢測微小的絕緣缺陷，且可準確判斷絕緣狀態。傳統的標準沖擊電壓實行現場沖擊耐壓試驗難度較大，為滿足發展要求，振蕩型現場沖擊耐壓試驗開始廣泛應用于變壓器等設備，且取得了良好的應用成效。

一、振蕩沖擊電壓下局部放電檢測系統研究

在油浸式變壓器局部測量中，不管施加何種電壓，都是通過電容型套管末屏來取得局部放電脈沖電流信號。在試驗電壓下電容型套管將出現位移電流現象。在幅值電壓一致的條件下，相比交流電壓，振蕩沖擊電壓產生的位移電流為其150倍。為此，在提取振蕩型沖擊電壓局部信號時，必須消除位移電流對傳感器或檢測系統造成的負面作用，同時還要重視如何精確取得大電流信號下弱局部放電脈沖信號。基于此，在高頻電流傳感器與寬帶測量阻抗設計完成的前提下，可構建沖擊電壓下局部放電測量系統。在沖擊電壓下局部放電檢測系統的基礎上，可按照具體測量情況，進行測量分析系統的構建。

二、振蕩沖擊電壓下針板模型局部放電信號檢測

（一）局部放電測量實驗系統。在局部放電脈沖測量實驗系統內，為抑制源干擾，決定將高通濾波器接入系統內，5MHz為其截止頻率。在采集、處理針板電極放電脈沖信號時，主要利用高通濾波器、高頻電流傳感器及示波器。除此之外，在空間電磁信號及各類脈沖放電產生的干擾信號消除過程中，可采取下述方式處理。一是系統一點接地，有效隔離強電、弱電，防止沖擊源引入的地線對示波器造成干擾；二是在屏蔽殼內設置高頻電流傳感器、濾波器，選取雙層屏蔽線作為信號傳輸線，最大限度抑制測量回路對高頻信號的影響。

（二）實驗結果及分析。一是當振蕩沖擊電壓幅值達到一定值以上時，局部放電才可能產生；在電壓幅值一定的情況下，因電壓施加具有間隙性、分散性，局部放電也可能存于試品上，但呈現為不穩定的放電狀態；三是在電壓幅值相同的情況下，局部放電可能會隨機產生于試品上，則表明振蕩沖擊電壓下，局部放電隨機性較強；四是在持續增加施加電壓幅值時，局部放電脈沖信號幅值會呈現為隨機增大現象，此時也會增加放電次數。

三、振蕩型沖擊電壓下干擾源分析及抗干擾措施

（一）位移電流的影響及抑制措施

沖擊電壓下測量局部放電情況，必須先處理好沖擊電壓自身形成的位移電流。沖擊電壓具有較寬頻譜，雷電沖擊電壓頻率較高，可達到幾百KHZ以上。當位移電流出現于試品之上，將對局部放電脈沖電流的信噪比造成嚴重影響，且干擾局部放電測量結果。據以往研究結果顯示，油紙絕緣局部放電脈沖電流頻譜較高，可達到GHz，為此，局部放電脈沖電流可通過寬頻帶檢測阻抗或高通濾波器檢測。3.5MHz為高通濾波器截止頻率，可對低頻位移電流進行過濾，而局部放電脈沖電流（高頻）將被保留下來，進而起到局部放電脈沖電流信噪比提升的作用。

（二）振蕩型沖擊電壓發生器的影響及抑制措施

沖擊電壓下產生的位移電流干擾頻率較低，是一種低頻干擾，在濾除此類干擾時可選用高通濾波器。但高通濾波器無法將沖擊電壓發生器的球隙觸發干擾有效去除，因為此類干擾為高頻干擾。于標準沖擊電壓而言，電壓產生回路中球隙電流屬于單極性，無過零振蕩產生，進而不會出現球隙熄弧重燃干擾，僅有球隙觸發干擾；但振蕩型沖擊電壓則存在以上2種干擾。振蕩型沖擊電壓下由球隙流過的電流出現了過零點現象，致使球隙重復性熄弧重燃，進而有高頻干擾產生于電壓波形峰值周圍。本文以油紙絕緣沿面放電缺陷為研究對象，分析振蕩型沖擊電壓下局部放電及干擾情況。

沖擊電壓發生器操作中，球隙觸發干擾將在零時刻產生，且球隙熄弧重燃干擾則會產生于電壓波形峰值周圍。上述兩種干擾均為高頻干擾，如選取普通濾波方式，則無法濾除。針對局部放電脈沖，上述兩種干擾經詳細觀測均可發現，其時域脈沖波形差異性較大。

經檢測發現3類脈沖波形，即局部放電脈沖、球隙觸發脈沖及球隙熄弧重燃脈沖。三種脈沖波形中，持續時間最長的為球隙觸發干擾信號，與局部放電信號相比，球隙熄弧重燃干擾信息可看做是低頻信號。在具體操作中，局部放電脈沖與干擾脈沖可選取信號等效時長、等效帶寬辨別。等效帶寬方面三者干擾信號頻率各有不同。

等效時長方面，相比局部放電信號，球隙熄弧重燃干擾信號較大，而球隙觸發干擾信號相比原來也大出了許多。由此可見，按照等效帶寬、等效時長，可將干擾信號及時、有效地區別出來。按照沖擊電壓下局部放電測量及信號處理流程，能夠精準地提取沖擊電壓下局部放電信號，且做有效處理。當處理完局部放電信號之后，則可通過該方式全面濾除上述2種干擾信號，以此達到抑制干擾的作用。

四、結束語

通過以上內容分析，可得出如下結論：

（一）在激發絕緣缺陷方面，沖擊電壓作用良好，且能產生局部放電。尤其是振蕩型沖擊電壓效果更好，對絕緣考核更為嚴格，更便于檢測局部放電。

（二）作為振蕩沖擊電壓下局部放電檢測主要方式，脈沖電流法可利用在套管末屏接地引線上套裝的寬帶高頻電流傳感器，及與限幅器、濾波器相互配合使用，達到采集局部放電脈沖信號的目的，除此之外，還能將位移電流消除。

（三）振蕩型沖擊電壓作用下，通過檢測針板模型局部放電信號，可得出該測量系統可達到消除、抑制干擾的作用，且能夠對ns級小幅值局部放電脈沖信號進行精確測量。

（四）在局部放電測量系統建立的基礎上，沖擊電壓位移電流可通過高通濾波器去除，而球隙觸發的干擾信號可通過脈沖波形等效帶寬、等效時長法進行分析，以此有效獲取局部放電脈沖信號，濾除干擾信號。