變壓器局部放電干擾信號(hào)判定方法分析

柳媛媛

[摘? ? 要]許多變壓器的損壞大多是由于多次過(guò)電壓的累積效應(yīng)和長(zhǎng)期在工頻工作電壓下局部放電造成的。局部放電測(cè)量是確定變壓器絕緣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性的重要指標(biāo)。局部放電測(cè)試中，干擾信號(hào)與局部放電信號(hào)一起進(jìn)入測(cè)量?jī)x器，兩種信號(hào)混雜在一起，使測(cè)量工作無(wú)法進(jìn)行。這就要求試驗(yàn)人員要對(duì)外部的干擾信號(hào)加以區(qū)分，以確保其放電不是變壓器內(nèi)部放電，對(duì)變壓器的長(zhǎng)期安全運(yùn)行不會(huì)造成危害。本文針對(duì)不同干擾放電信號(hào)，提出幾種判定方法。

[關(guān)鍵詞]變壓器;局部放電;干擾信號(hào)

[中圖分類號(hào)]TM855 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）10–00–03

Brief Introduction to the Judgment Method of Transformer

Partial Discharge Interference Signal

Liu Yuan-yuan

[Abstract]The damage of many transformers is mostly caused by the accumulation effect of multiple overvoltage and long-term partial discharge under power frequency working voltage. Partial discharge measurement is an important index to determine the structural reliability of transformer insulation system. In partial discharge test， interference is a very annoying problem. The interference signal and partial discharge signal enter the measuring instrument together， and the two kinds of signals are mixed together， which makes the measurement impossible. This requires the tester to distinguish the external interference signals to ensure that its discharge is not the internal discharge of the transformer， which will not cause harm to the long-term safe operation of the transformer. In this paper， according to different interference discharge signals， several judgment methods are proposed.

[Keywords]transformer; partial discharge; interference signal

變壓器出廠時(shí)進(jìn)行高電壓絕緣試驗(yàn)。特別對(duì)于超高電壓系統(tǒng)，變壓器工作電壓的影響更加突出。所以，變壓器長(zhǎng)期工作電壓作用下安全運(yùn)行就成為一個(gè)問(wèn)題。帶有局部放電測(cè)量的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)就是用于這個(gè)目的的一種試驗(yàn)。

對(duì)于電氣設(shè)備其中多少可能存在著一些絕緣弱點(diǎn)，它在一定的外施電壓作用下會(huì)首先發(fā)生放電，但并不隨即形成整個(gè)絕緣貫穿性的擊穿。這種導(dǎo)體間絕緣僅被局部橋接的電氣放電被稱為局部放電。這種放電可以在導(dǎo)體附近發(fā)生也可以不在導(dǎo)體附近發(fā)生。國(guó)標(biāo)對(duì)于局部放電量有規(guī)定值，當(dāng)變壓器局部放電量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，確定是否為變壓器內(nèi)部放電還是變壓器外部的干擾放電信號(hào)是很重要的，這不僅有利于試驗(yàn)的順利進(jìn)行，而且可以發(fā)現(xiàn)絕緣結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。

1 變壓器典型放電特征

（1）空氣電暈放電，最典型的是電壓升高到一定程度后套管端部的放電?？諝庵械碾姇灧烹娕c電壓幅值有一定關(guān)系，與加電時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。位置比較固定，在正半周或者負(fù)半周上有，僅在半周上有。

（2）油中的電暈放電，一般處于高場(chǎng)強(qiáng)處。放電半周與試驗(yàn)電壓無(wú)關(guān)，而另一半周與試驗(yàn)電壓有關(guān)，隨電壓的升高，放電量值增大。其與加電時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，正負(fù)半周的放電不一致，放電位置比較穩(wěn)定。

（3）懸浮電位放電，一般為不與電極直接接觸的金屬異物放電。對(duì)變壓器而言多是強(qiáng)電場(chǎng)中的升高座螺絲松動(dòng)懸浮、油箱聯(lián)管等連接部位的不緊固、處在變壓器強(qiáng)電場(chǎng)中的不牢固接地點(diǎn)等。懸浮放電與試驗(yàn)電壓無(wú)關(guān)，起始與熄滅電壓相等，與加壓的時(shí)間長(zhǎng)短并沒(méi)有關(guān)系。懸浮放電的放電脈沖位置一般比較穩(wěn)定，但也有反復(fù)移動(dòng)的情況。

（4）氣隙放電，對(duì)變壓器而言多數(shù)為絕緣結(jié)構(gòu)件中的氣隙。氣隙與電場(chǎng)的相對(duì)角度、氣隙的形狀都會(huì)有不同的放電形態(tài)。還有處于電極表面的封閉型氣隙，與電極與絕緣介質(zhì)的表面放電的非封閉型氣隙。其都會(huì)有不同的放電形態(tài)。氣隙放電形態(tài)較為復(fù)雜，隨試驗(yàn)電壓和加電時(shí)間長(zhǎng)短都會(huì)有不同的表現(xiàn)，需要細(xì)心區(qū)分。

2 變壓器局部放電干擾信號(hào)的來(lái)源

（1）空間電磁干擾的來(lái)源：電氣開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作、電焊起弧、吊車開(kāi)動(dòng)、變頻電機(jī)的調(diào)頻脈沖、附近的高頻設(shè)備發(fā)射的電磁波、無(wú)線電波、電力系統(tǒng)的載波通信等。這類干擾信號(hào)除部分沿導(dǎo)線由電源側(cè)侵入測(cè)試系統(tǒng)外，絕大部分會(huì)以電磁波的形式被高壓引線“接收”到測(cè)試儀器上，與試驗(yàn)電壓無(wú)關(guān)，高壓隔離開(kāi)關(guān)不合就能收到信號(hào)，量值有時(shí)可達(dá)幾百PC，相位分布沒(méi)規(guī)律。

（2）試驗(yàn)電源系統(tǒng)干擾信號(hào)的來(lái)源：所有高壓開(kāi)關(guān)全部合上，但未加電就有的干擾號(hào)。主要是：可控硅導(dǎo)通、空間電磁感應(yīng)到試驗(yàn)電源上、線路接觸不良等造成的干擾信號(hào)。

（3）通過(guò)地線的干擾：由地電流產(chǎn)生的干擾分為2種，一種為穩(wěn)定地地干擾，一般頻率較低;另一種為突發(fā)性地干擾，一般以隨機(jī)脈沖形式出現(xiàn)，與試驗(yàn)電壓無(wú)關(guān)。

（4）產(chǎn)品外部的懸浮放電的來(lái)源：在高壓電場(chǎng)作用范圍內(nèi)的金屬物處于懸浮電位或接地不良時(shí)，會(huì)在高壓電場(chǎng)作用下感應(yīng)電位引起對(duì)地放電。金屬架子、偶合電容、屏蔽帽、變壓器高壓帶電部分等金屬接觸不良造成懸浮放電。

（5）外部電暈：隨電壓的升高而加大和增多。屏蔽罩、高壓電源線等半徑不夠或接地部位有尖端造成空氣中局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高造成尖端放電。一般先在負(fù)半周出現(xiàn)放電脈沖，電壓達(dá)到一定程度時(shí)正半周才出現(xiàn)，信號(hào)在電壓峰值附近。如放電尖角處于高電位，一般先在負(fù)半周出現(xiàn)放電脈沖;如放電尖角處于地電位，一般先在正半周出現(xiàn)放電脈沖。

（6）二次測(cè)量回路的干擾：傳輸阻抗、傳輸電纜等接觸不良有可能直接產(chǎn)生放電信號(hào)，這類放電一般容易分辨?，F(xiàn)象是信號(hào)幅值不穩(wěn)定、而且不容易傳遞到其他測(cè)試單元。

3 變壓器局部放電干擾信號(hào)判定的方法

變壓器局部放電干擾信號(hào)通過(guò)理論知識(shí)確定后，就要明確的找到干擾信號(hào)的所在位置，有的干擾放電信號(hào)可以通過(guò)大排查去除，確定不了具體干擾信號(hào)的位置。

（1）空間電磁干擾：根本方法是建造屏蔽試驗(yàn)室。實(shí)際試驗(yàn)中可通過(guò)在夜間試驗(yàn)躲開(kāi)空間干擾的高峰期或試驗(yàn)線路采用濾波器、隔離變、阻波器等抗干擾措施。對(duì)于由大功率、高頻功率放大器或震蕩器產(chǎn)生的超高頻空間干擾，也可以在傳輸阻抗上采用高頻濾波。

（2）試驗(yàn)電源系統(tǒng)干擾信號(hào)：最直接有效的方法就是試品前加LC濾波器。線路接觸不良等造成的干擾信號(hào)形態(tài)比較明顯，對(duì)稱分布于電壓零值兩側(cè)，蜂值處為零，這種信號(hào)必須檢查線路處理好后才能進(jìn)行試驗(yàn)。

（3）二次測(cè)量回路的干擾：保證傳輸阻抗、傳輸電纜等接觸良好。

有的干擾放電信號(hào)可采用外部放電信號(hào)掃描槍或紫外儀查找準(zhǔn)確部位。

（1）通過(guò)地線的干擾：穩(wěn)定的地干擾——利用帶通濾波器和改善接地點(diǎn)的方法能夠得到有效抑制;突發(fā)性地干擾——最好采用單獨(dú)的接地連接，不與其他設(shè)備共用地線。

（2）產(chǎn)品外部的懸浮放電：試驗(yàn)前對(duì)所有可能懸浮的部件進(jìn)行可靠連接。

（3）外部電暈：加大高壓端屏蔽罩和試驗(yàn)連線的直徑、處理好金屬毛刺。接地端的尖角也要處理。

幾種干擾信號(hào)波形圖如圖1所示：

當(dāng)試驗(yàn)室不具備外部放電信號(hào)掃描槍或紫外儀時(shí)，對(duì)于幾種特殊的外部放電干擾信號(hào)，可以采用下面幾種方法確定干擾信號(hào)位置。

舉例說(shuō)明：

（1）產(chǎn)品外部懸浮放電干擾信號(hào)。尋找懸浮干擾信號(hào)所采用的方法——天線接收法（如圖2和圖3所示）?？茨芊窠邮盏酵瑯拥姆烹娦螒B(tài)，若能接收到同樣的放電形態(tài)，可以根據(jù)放電量值的大小來(lái)判斷懸浮點(diǎn)離首端的距離遠(yuǎn)近——放電形態(tài)，相位一致，極性一致，放電量值越大說(shuō)明信號(hào)接收裝置離外部放電點(diǎn)越近。

（2）產(chǎn)品外部電暈放電干擾信號(hào)。可以人為做出地電位的電暈（利用阻抗盒）來(lái)進(jìn)行定標(biāo)，確定放電相位。以此來(lái)判斷是否為外部電暈放電干擾信號(hào)。

中變套管A放電干擾信號(hào)判定方法（圖4所示）。

判定方法：正常方波中變阻抗和試品阻抗都接收到500pc的視在放電量，其傳遞比接近為1。若H1套管出現(xiàn)放電，則現(xiàn)象為H1對(duì)中變套管A的傳遞比變大，約變大到4倍左右，其原因?yàn)椋▓D5）：H1套管放電，造成套管電容的電荷減少，那么繞組電容和試驗(yàn)中變套管電容就會(huì)對(duì)H1電容充電（電荷向H1移動(dòng)），在這個(gè)過(guò)程中，繞組電容電荷移動(dòng)占據(jù)主要部分，試驗(yàn)中變套管電容占據(jù)很少部分（忽略導(dǎo)線電容的影響，也可以認(rèn)為導(dǎo)線電容無(wú)限大，不會(huì)電荷飽和），這樣就會(huì)造成H1對(duì)A的放電電荷傳遞比變大（圖5）。

查看兩個(gè)端子的放電信號(hào)的相位關(guān)系，若為套管放電則H1和A的放電相位正好相反，符合電容充電放電過(guò)程。

以上介紹的幾種方法可以作為尋找判斷干擾放電的輔助方法，具體試驗(yàn)過(guò)程中還要結(jié)合具體的電氣放電信號(hào)進(jìn)行綜合判斷。

4 結(jié)論

局部放電測(cè)試中，干擾信號(hào)與局部放電信號(hào)一起進(jìn)入測(cè)量?jī)x器，兩種信號(hào)混雜在儀器，輕者影響測(cè)量讀數(shù)的準(zhǔn)確性，重者淹沒(méi)了被測(cè)信號(hào)，使測(cè)量工作無(wú)法進(jìn)行。通過(guò)以上對(duì)干擾信號(hào)的分析和干擾信號(hào)尋找方法的運(yùn)用，試驗(yàn)人員可以減少試驗(yàn)過(guò)程中的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡啟凡.變壓器試驗(yàn)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[2] 張言蒼，張毅剛，徐大可.變壓器局部放電在線檢測(cè)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2004，32（22）：70-75.

[3] 楊易，李德化，何樹(shù)林.變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)中信號(hào)干擾分析與抑制[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2003（S1）：26.

[4] 高寧，朱德恒，談克雄.變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)信號(hào)中的電磁干擾及抑制[J].電工電能新技術(shù)，1999（4）：25-29，34.