电力变压器绕组对局部放电特高频定位的影响

2022-09-11

1 引言

以我国最近几年对输变电设备惊进行的大量研究为依据, 可以清晰的知道导致变压器无故不运作的原因是线圈出现问题, 经过调查显示, 仅在2010年, 由于线圈故障引发的变电器停运情况就占到全年所有故障情况的一半, 而绝缘遭到破坏是导致事故的又一重要因素, 所以, 尽可能的避免变压器出现绕组现象, 有利于电力系统的正常运行。

2 基于220k V真实变压器的UHF定位试验平台

2.1 220k V油浸式电力变压器及其结构

试品变压器, 也就是三相双绕组油浸式变压器, 该变压器的结构是钟罩式, 芯体尺寸为:5.40m×2.26m×3.64m, 此外, 油箱分为上节和下节, 下节油箱连接变压器本身, 其额定电压为220kv, 额定容量为120MVA, 在该变压器中, 由于高低压绕组结构十分紧密, 而且高压绕组厚度为130毫米, 低压绕组厚度为113毫米, 所以饼间距只有三至五毫米;不仅如此, 高、低绕压组各纸筒之间的距离较小 (只有十毫米) ;而低绕压组和地铁芯之间则是用的双油隙厚纸筒, 大油隙结构相对小油隙结构相对较宽 (约为二十毫米) 。如果以坐标形式表现, 建立假设变压器的长度方向是X轴、厚度方向为Y轴、高度方向为Z轴, 并用变压器A相高压侧下端的顶点充当坐标原点O的三维空间直角坐标系。

2.2 UHF定位试验方法与检测装置

一般的, 变压器局部通过层层加压的手段进行升级, 像是在其低压端口做好加压之后, 就可以在高压位置产生感应, 过一段时间, 等到电压逐渐稳定之后, 在做好对装置的检测工作。

UHF定位系统的主要作用救赎对电磁信号进行检测工作。如此一来, 就可以科学有效的对检测系统以下的精确数据进行解读。有效的判断其精度情况, 就要观察下限截比速度, 其诉率的快慢与精度的高低成正比例关系。通常情况下, 都会在装置中安装固定频率的传感器。通过不懈的研究和实验比对, 我们得出了相对精准的结论, 即通过对传感器的使用, 对信号的测量准确性高达0 2 ns。可利用的空间和价值都非常高。

3 绕组对UHF定位的影响

相关学者投入了大量的时间和精力深入分析研究了UHF电磁波被绕组影响的情况, 对局放源和传感器之间分别做了无绕组和有绕组进行对比研究, 然后UHF电磁波信号进行测试, 经过科学的对产生的幅值情况做好比对工作, 更为直观的看到绕组对UHF电磁波传播的影响。当然, 在确保放电安全稳定的前提下, 进行试验一般会选择悬浮针尖放电形式;当然, 还应该考虑到传播过程中所出现的距离情况, 控制传感器与放电源之间的距离, 尽量控制在1 m范围之内。

第一步要做的是记录好局放源与传感器在没有绕组时候的UHF电磁波信号所呈现出来的情况。按照上述所要求的距离范围进行安放。进行对高压线绕组情况的模拟工作, 要求高低压中间被纸板隔开, 两个电极保持75mm左右的间隔, 隔开的纸板中间安放悬浮放电装置, 做好接地线的连接工作。为了对数据进行精确记录, 需要不间断的对多组数据进行研究, 一般的, 为了保持放电的稳定性, 运用逐级升压的方法进行测试。

分析所测结果, 不难发现, 利用悬浮放电以后, 电磁波波动情况明显平缓, 信号系统趋于稳定。

通过上文进行的实验已经对变压器的悬浮放电做好了简明扼要的分析和测试, 为了达到对比效果更为直观、明显, 对悬浮放电检测的过程中, 一般都要安装在离电源1米远的地方, 保证信号的强度一直处于稳定状态, 对信号的峰值进行有效的监测。

4 局部放电UHF定位技术应用案例分析

在一台出厂前的220 k V油浸式电力变压器上安装了UHF下传感器, 用于局部放电检测和定位。该变压器是三相三绕组变压器, 其额定容量为240 MVA, 额定电压为2201110/35 k V。变压器油箱的规格尺寸 (长X宽X高) 为:8.6 X 2.5 X 3.4m3。在变压器油箱制作过程中, 根据设计方案在箱壁上开孔、焊接法兰、并安装介质封板。将传感器固定在封板外侧。为了实现对变压器内局部放电的故障定位, 在变压器高、低压侧各安装4个传感器, 形成两组4阵元传感器阵列。

按照IEC60270标准, 采用感应加压法逐相试验。在对C相的局部放电试验中, 采用感应加压接线方法, 在B, C两相的低压套管引入试验电源, 且B相低压套管承受高压局部放电检测仪的检测阻抗与被试相高压套管末屏相连。UHF检测中应用的仪器设备包括:安装在低压侧的4个传感器、功率放大器、高速示波器及UHF电缆等。功率放大器在700MHz}3 GHz频率范围内的增益为25d B。信号采集器采用DP070604四通道高速数字示波器, 其模拟带宽为0-6GHz, 单通道采样率可达到25GS/s。为了保证测量精度、减小测量误差, 4根射频信号电缆等长。

5 结语

在上述研究成果的基础上, 研制了一套变压器绕组中局部放电UHF检测与定位系统。应用该系统在现场发现了高压电抗器顶部存在局部放电源, 解体检查结果与定位结果一致。

摘要：绕组是电力变压器的核心部件, 绕组中局部放电是引发短路故障的重要诱因, 也是故障前的主要征兆。及时发现绕组中局部放电并确定放电部位, 这对于提高检修效率、保证电力变压器可靠运行具有重大意义。由于超声波信号经过绕组传播时衰减严重, 利用现有的超声波探测技术很难检测到绕组中的局部放电。本文系统研究了绕组中局部放电UHF电磁波的传播过程, 针对绕组对UHF电磁波的影响提出了绕组中局部放电UHF检测与定位方法。

关键词：变压器,绕组,局部放电