电力变压器局部放电的定位方法.pdf

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1995年第8期
电力变压器局部放电的定位方法
王冠军(U东工业大学、济南2004)T4l、b
摘要:述了变压局部放电的机理和国内外对变压局部放电定位方法牙究的激变过程及
状。在靴较分析各种局部放电定位方法后,指出目前接近实用化的精确定位方法是超声定位法和飛用
电容传捨分量与數字落波披术的电测定位法。
叙词电力变压器局部放电宽位超声波定位方
一,前
交流电场作用下,气隙和介质中的电过程可以
用图2中的等效电路来分析
目前,在国内外电力系统大景使用的大型电
力变压器中,由于绝缘处理不当,不可避兔地
造成某些绕组中存在局部峡陷。运行中大型电
力变压器出现的事故,大多数是由于躺组中映
陷造成的局部放电引起的。因此,从本世纪中
期,各国就楫对变压器中局放的机理做深入
的研究,并寻找够对局放部位进行精确定位
?1
的方法。70年代以来,人们对局放机理的研究
取得予很大避晨,各种局放定位方法更是层出
不穷,有些方法已接近实用化程度。但总的来
说,定位精度还不够高。
本文将全面阊述局部放电定位的各种方
法,对近几年取得显著进展的超声波定位法和
利用电容传输分量数字溏被技术的电测定位法
傲攘详的论述
2
二、部放电机理的研究
图2中,C为气泡的电容,为与气泡串联
部分介质的电容,C为其余部分介质的电容,t
大型电力変器的绝缘结枘比较复杂,使为气池的电阻,为与气泡串联部分介质的电
用的材料多种多样,个绝缘系统很不均匀。阻,n为其余部分介质的电阻
如果设计不当造成局部场强过高,或是由于工
假定在介质中的气赋是扇平状,而且是与电
艺上的缺陷(如于燥或真空漫漆质量差),都会场方向相垂直,则根据电流连续性原理可得
使绝系统中存在着气泡,从而在运行过程中
产生局部放电。
5+(J)
最简单的情况是在介质中含有一个气隙,
いV+(oc~?d-(1)
如图1所示,園1中c代表气隙,b是与气隙串由于ん和都很小,因此上式可筒化为
联部分的介质,a是除了b之外其他部分的介
质。假定这一介质是处于平行板电极之中,在
5U(d-)
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1996年第8翔
由此可见,在工频电场中,气蹼隙中的电场强
由于电力系统变压器单机容量諶来越大,
度是介质中电场强度的。倍。通常情祝电压等级越来越高,变压器局放造成的事故明
下约为1,而介质中的相对介电常数则
显增多,从而更激励各国研究者对局放定位方
即气隙中的场强要比介质中高得多。另ー方面法的研究越来越深人和广泛了。臃着研究的深
气体的击穿场强,即气隙发生击穿时的电场强度入,不断提出新的方法
般都比固体的击穿场强低。因此,在外加电
1968年、前民主德国的 Lemcke.E开发了
压足够高时,气隙首先被击穿,而周囝的介质种电磁传感器,用于接收局放源辐射出的电磁
仍然保持其绝缘特性,电极之间并没有形成贯信号、从而进行局放定位景。还有的研究者
穿性的通道,从而形成所谓的局部放电
利用局放产生的X射线来进行定位研究,也有
还有一种况是,却使在介质中不含有人利用放电处发出的光来确定表明放电或半透
气,只要是介质中的电场分布是极不均匀明介质中气孔的位置。放电产生局部发热也被
的,在莱砦场强达到介质击穿强度的地方、也用来定位、可沿绝缭的空间放置热电偶,以显示
可能发生局部放电,例如埋在介质中的针尖电出绝缘内部的局放热点。放电产生的化学变化
极或是电极表面的毛刺、或其他金属屑等异物也可用作探翼方法,测量奥氧量可探测空气中
附近的电场强度,都比介质中其他部位的电场的放电、而溶气分析可探瀏油绝缘设备中的放电。
度高得多,容易发生局部放电。
局部放电对变压器垒缘登成的破坏是严重
四、内外局部放电定位方法
的。根据对大量已损坏的电力变压器的解剖和
的最新进展
许多电老化试验得出结论,局部放电是造成绝
现在国内外研究得最多的定位方法是超声
缘损坏的主要原因之ー。
波定位法和电气定位法。超南波定位法是根据
因此,研究局部放电造成绝损坏的机局部放电产生的超声波传播的方向和时向来
理,从而找出提高绝缘使用寿命的途径,是局定局放位置的,而电气定位法则是根据放产
放定位研究中的重要内容。
生的脉冲传播到达测量端的特征来确定局放位
三、局部放电定位方法
置的
的早期研究
1.超声波定位法
近年来国内应用超声波定位方法的较多。
对局部放电的机理和定位方法的早期研其技术水平已接近实用化程度,其基本原理也
究,大约开始于1940年。国外在这一领域的研大体相似。在试验电压下,只要电力变压器内
究者较多,早期局部放电究用的设备和技部存在局部放电,在放电过程中,会产生声波
术都比较倚单,有的仅是在工厂中使用的简和超声波,且很快地向四周的介质传播。当放
方法。例如,蒂拉杆天的便擴式收音机常作电能量较大或放电点距箱壁较近时,用置于油
为“电子探针“来寻局部放电发生的确切位置。箱壁上的超声波传慼器即可收到信号,与电气
对充满绝缘油的变压器内部的局部放电,
测试方法配合使用的超声波定位的关是得到
常使用一根与箱絶缘的长导管,将局放发出的放电信号与超声信号的时差。更切地说,
声怜送到操作者的耳朵里、从而判断局放位就是利用超声波和放电信号不同的传播速度得
置.通常用导管能够斯到局放的咝咝声。象到它们到达记录装置时间上的差值,通常在电
40pC这样小的局放就有可能用这种方法听力变压器局部放电超声波测试及定位中,需在箱
到、这可艙是第一个靠声音来确定局放位置的壁上布置多个传感器同时采集放电产生的超声
局放定位技术,它为将来各种依声音甚至超波信号.将各传器的坐标及得到的与电气
声波的检测技术莫定了基础,
号的时间差值构成一个三维非线性方基组,通