变压器局部放电测试方法.docx

第6章变压器局部放电测试方法6.1 放电脉冲在线圈中的衰减特性对于局部放电脉冲信号，不能把变压器线圈看作一个集中参数电路，而应看为一分布参数电路，并可用图6.1的简化等值回路来表示，图中。为对地电容，K为纵向电容，L为导线寄生电感，A为线圈高压端，。为线圈中性点。图6.2气隙放电时的等值回路%(6.2)图6.3图6.2的简化等值回路如果变压器中某一点发生局部放电时，在放电的瞬间，可以忽略寄生电感L并用图6.2来研究其起始电压分布，图中Q为放电气隙电容；。为与气隙串联部分绝缘介质的等效电容，人为气隙两端电压。当变压器高压线圈首端工频电压升到匕（瞬时值）时，P点处的工频电压为=/匕/（工频电压沿线圈为直线分布），此时邻近P点的绝缘内部发生放电。可以推出气隙两端的引燃电压心 （瞬时值）为(6.1)w -×气隙放电终止后，其两端的熄灭电压为乙（瞬时值）。在此放电过程中，气隙两端的电压变化uc=us-ur9由此而引起尸点的电压变化up为式中g可上图6.3来计算，图中的C 为图6.2中P与A之间 ?段的入口电容，。“为P与。之间段的入口电容，cp = Cm + Cn o在图6.2中，由P点的电压变化p而引起机段的电位分布j可计算如下:在电容K/上的电荷。为八 K 2 = dA%nxax在电容Cdx上的电荷等于电荷。在了方向的增量QQ,即4Q = C公“，所以Q = Cumxdx(6.3)(6.4)由(63)、(6.4)得KT=cUnLxdx(6.5)(65)对x微分得族-"。(6.6)其通解解为= eax + Beax， (6.7)式中 = JCK。(6.4)的特解为:(1)由于A点开路，当x = 时，Q = 也”=0,即四也=0,所以dxdxA- - Be" =0(6.8)(2)当x = a时,N%=kUp,即AZv +3/6。=up(6.9)因此可以解得(-% )-(-v)e + e u/且 B =*0)+f)(6.10)将A、3代入(6.7)可得(6.11)cha( - x)/八、二刈西匚M(%)同样，由P点的电压变化而引起段的电位分布而可计算如下：对于段，(6.7)仍然正确，即加几.=4+&一)在中性点开路的情况下，当x = /时，当工=。时，也二=(),同理可计算出dx a chax由图6.3可知，气隙Q放电时所中和的实际电荷4为q = (Cc+2jC#Cp(Oxxo)(6.12)wc(6.13)图6.3 P点的视在放电电荷Q为Q=。 +由(6.2)、(6.13)、(6.14)得/+ Cp Cc + ChCp (Cb + Cp)=3，G+Q图6.2中，由P点至A端m段和P点至。端段的入口电容计算如下:（1）在加段，因为在P点有Cfnup =-K处心dx将(dum J dx)=q代入(6.16可得Cm=4cKtha（l-x（2）在段，在P点有（考虑x的方向）ca% = dundx将(dunx /公r=0代入(6 17可得Cn = yCKthax0所以Cp = yCKtha(l -x0) + thax0因,CbQ _由公式(6.14)得G + Q ,A"” =yCKtha(l - x() + thax0 将 Ap 代入（6.11）、（6.12）得wQcha(l - x)4cKtha(J - x0) + thax0cha(l - x0)Qchax( )4cKthal - x0) + thax0 chax0(Oxxo)(6.(14)(6.(15)(6.(16)(6.(17)(6.(18)(6.(19)(6.(20)(6.(21)(6.(22)(6.(23)根据以上分析可知：变压器内部某点发生放电时，其对应线圈部位上所产生的脉冲电压将沿线圈两端进行衰减性传播，沿线圈的起始电位分布与2的关系可用（6.22）、（6.23）表示。图6.2中P点邻近绝缘发生放电时，沿线圈的起始电位分布如图6,4所示。内部放电在首端响应的脉冲压,与Q的关系可所示为Q4cktghal -x0) + tghax0 cosh a(l -x0)(6.24)可见，放电在线圈首端的响应的脉冲电压A处不但与Q有关，而与放电部位看也有关。图6.4线圈的起始电位分布6.2 局部放电测试回路变压器局部放电测量的加压方式，分为直接加压和感应加压两种。试验电压一般要高于试品的额定电压，并且为了避免铁芯的磁密饱和，试验电源一般采用150250赫。变压器局部放电测试网路的选择，很重要的一个原则是尽可能地减少和缩短外部高压引线，以避免电晕的产生和防止外部干扰的窜入；同时也要考虑在试验中对主、纵绝缘都能同时得到应施加的电压。因此，一般采用感应加压的方式和从高压套管末屏引出信号进行测量。一、单相变压器局部放电测试回路单相变压器的基本测试回路如图6.5所示。图6.5 ()、S)为直接加压测试回路，这种测试回路多用的变压器线圈首、末两端绝缘水平相同的小变压器匕它只能检查主绝缘，不能检查纵绝缘。图6.5 (c)、(0为感应加压测试回路，这种测试回路对主、纵绝缘都进行检查。图6.5 (4)是经常被采用的一种测试回路。(c)0图6.5单相变压器局部放电测试回路二、三相变压器局部放电测试回路对于三相变压器，尤其是对于大型变压器多采用感应加压方式进行局部放电试验，并采用单相励磁的方法对A、B、C三相逐相进行测量，共需试验三次。我国生产的变压器的三相连接组多为匕）/ -11或% /儿/ -11,其典型测试回路如图6.6所示。(«-1)(。)ABC(c)(d)(e)（/）(g)图6.6三相变压器局部放电测试回路图6.6（）线路比较简单，能同时检查主、纵绝缘，是标准规定的一种测试回路。这种测试回路对于三铁芯柱的变压器有一个值得注意的问题是：由于三相变压器的铁芯对A、C相不对称，在如图6.6（-l）所示之对C（或A相）从低压线圈感应加压时，由于。、相串联阻抗是C相阻抗的2倍。所以C相中的电流是、匕相中所流过电流的2倍，高压侧。相感应出的电压本应也有A、B相感应出的电压的2倍（A、8相电压相等），而极性相反（如图7-7（el）所示），即C相电压若为U则A、8电压为U/2；但由于铁芯对。相（或A相）不对称，使各相中的磁通发生了变化（如图6.7所示），在高压线圈各相中所感应出的电压，也就不能按低压线圈中所流过的励磁电流成比例，实践证明，若。相（或A相）高压线中感应出的电压为U,则8相高压线圈中感应出的电压约为0.75U左右，而A相（或。相）高压线圈中感应出的电压若为0.25U左右，B、。相咸A相）间电压为U+0.75U=1.75U,如图6.8所示。由于三相变压器的铁芯对B相的磁通路是对称的，采用图6.6（-2）线路做B相的局部放电试验时，并没有以上情况，这时Ua=Uc=O5Ub,可见图6.6（-l）线路在做A、。相局部放电试验时，其相间电压提高了 0.25Ua（O°alic图6.7图6.6（-l）各相中的磁通分布C八十U0 -:r+0.75UB -图6.8图6.6(-l)B C相间电压矢量图;/, :,、I rI I ； ，I 1I， Iahc图6.9图6.6（-2）各相中的磁通分布图6.10图6.6（与各相中的磁通分布图6.6（b）是。点支撑线路，并将高压线圈A、B相短路接地，形成一个短路平衡线圈，使A、B相磁通相等，如图6.1（）所示。如果U°=U这就使Ua=U=（）5U,且tc=1.5U,则当主绝缘可以达到试验电压时，纵绝缘之间的电压却减少1/3。但它可使用工频电源电压试验,这在现场没有高频电源的情况下，是经常使用的一种线路。需要注意，A、8相的短路线要适当加粗。图6.6（c）线路是为了测。相（或A相）时将高压线圈A、8相（或8、。相）短路而形成一个平衡线圈，其铁芯内的磁通分布如图6.10所示。这时B相对地电位则为C相对地电位的1/2,则B、C相间电压为1.5U。由于高压线圈。点接地，则被测相。相（或A相）的对地电位达到1.5U时，而纵绝缘也同样达到1.5倍电压的作用。这个线路也就能同时检查主绝缘和纵绝缘,也是一个最理想的试验线路。同样应注意，A、8相（或3、。相）的短路线要适当加粗。图6.6(d)为三线圈变压器局部放电测试线路，其原理与图6.6 (小1)双线圈变压器试验线路相似。在测C相时,B、C相间的电压为1.75U。图6.6 (e)线路是利用中压线圈支撑高压线圈，作用与6.6(4-1)作用相似。图6.6 (/)线路在测。相时，将中压线圈4八蜃相短路形成平衡线圈，它的作用与图6.6 (c)相似，这样是因为中压线圈电压较高压线圈低，短路线的处理较为容易。这个线路是高压三相三圈变压器正常使用的线路。图6.6是线路连接组为y0A-llA-11三相变压器的一种测试回路，它的作用与6.6(。1)相似，也是这种连接组三相三圈变压器正常使用的线路。6.3 校正方法变压器为一分布参数元件，使用集中参数元件的校正方法来校正，从原理上讲有些欠缺,便又没有更好的办法，根据国家标准GB1094-3-85规定和IEC76-3 (1980)推荐，仍然用集中参数元件的校正方法对测试回路进行校正。即校正脉冲发生器串联一个小的注入电容加在“被试相的首、末两端”校正。根据这种集中参数元件的校正原理所得到的结果，与变压器为一等效电容时所得到的校正结果相当。此等效电容即为变压器的入口电容(冲击电容)。这样校正出来的测试系统，只有在线圈首端部位发生放电时才能正确地反映出其视在放电量值。若放电发生在线圈内部，由于放电脉冲波在线圈内的衰减，使得测到的视在放电量值就要偏低。由于变压器油箱不能与地分开，所以校正脉冲发生器串联一个注入电容接入“高压端与油箱(地)之间”进行校正，校正方法仍用集中参数元件的校正方法来校正，具体校正方法如图6.11和6.12所示。图6.11为高压端校正，变压器的等效电容为其入口电容。图6.12为入口校正。在中性点O测量，就得在中性点。校正才正确。总之，校正的原则是：在那个部位测量，就在那个部位校正；亦即相当于在校正部位放电。同时，为了避免连接线杂散电容的影响，分度电容尽量靠近高压端。图6.11高压端校正方法图6.12入口校正方法