变压器局部放电试验回路的研究与分析

变压器局部放电试验回路的研究与分析

程一凡

国网许昌供电公司  461000

【文章摘要】：在电力生产中，电气设备的局部放电测量是一项极为复杂的试验，此试验不仅对试验测试设备的要求较高，而且对试验人员也要求应具有较高的专业理论知识和丰富的实践经验。实践中发现，不少现场中的试验人员虽然可以按规程要求进行接线测量，但是，对于电气设备中被试部位的局放信号如何通过检测回路及非被试部位的局放信号如何影响测量结果等问题并不清楚。笔者从影响试验结果因素的角度，对生产中变压器常见的几种典型试验接线进行分析，提出局放试验中分析电气回路的基本思路，并对非被试部位局放信号对测量结果产生的影响问题进行了探讨。

【关键词】：局部放电  感应耐压  耦合电容  检测阻抗  非被试部位

正文

0概述 

根据电气设备性试验规程的要求，变压器、互感器、套管等主要一次设备在交接和大修之后，都要进行局部放电测量。所谓局部放电，就是指电气设备内部绝缘由于局部绝缘下降，在交流高压下所发生的局部电气放电。目前，局部放电的电测法主要有三种：脉冲电流法、无线电干扰法和放电能量法，而其中的脉冲电流法在生产中的应用最为广泛。交流脉冲电流法的局放测试原理，就是通过间接测量电气设备局部放电量的大小来判断其绝缘状况。局部放电量越大，则说明电气设备内部的放电越严重，但是，仅仅只通过一个测量结果，试验人员也无法对被试部位的绝缘就作出正确判断，因为，许多情况下，局放测试结果是一个各种因素形成的综合数值，通常它包括三个方面的测试量：被试部位局放量、非被试部位影响局放量及内、外部电磁场等干扰局放量。在我国有关的规程和专业书籍中，关于局放测量中抗干扰的方法已介绍的较多，本文仅从非被试部位局放信号对试验结果产生的影响入手，重点分析变压器局放试验的电气回路。

1局放测试基本回路分析

用脉冲电流法测量局部放电的视在放电量，国际上推荐的有两类基本测试接线,在生产实践中，局放接线主要包括：串联法和并联法。

(a)串联测量接线                  (b)并联测量接线

图1－1 变压器局部放电测量接线

U－试验电源    Zf—高频滤波器   Cx—试品被试部位   Ck—耦合电容器

Zm—测量阻抗   M—局放仪   Ia、 Ib—局放电流信号

1．1串联法

串联试验接线如图1－1（a）所示。由图1－1(a)可以看出：试品Cx与测量阻抗Zm为串联关系，假若Cx内部出现局部放电，则可把Cx看成一个高频信号源，它和电源构成电路中两个独立的信号源，独立形成自己的电流回路。局放信号源的电流回路为：支路一为Cx--Ck--Zm--Cx的Ia电流回路；支路二为Cx-- Zf ---电源高压绕组--Zm--Cx的Ib电流回路。由于电源高压绕组和高频滤波器Zf都对局放高频信号的阻塞作用，使电流Ib的数值大为减小；而Ia电流则由于Ck的耦合作用使之数值较大。但不管怎样，局放信号Ia和Ib都通过测量阻抗Zm，所以，只要试品Cx内部发生局部放电，局放检测仪就能准确地反映出来。

对测量阻抗Zm而言，通过它的电流信号不仅包括Ia和Ib，而且还包括较大的试验电源电流（此电流可能是工频也可能是倍频），总电流若超过Zm允许通过的额定电流，则会因此而烧毁检测仪器，而试验电源电流大小与又于试品等值电容成正比关系（I=ωCU2），所以，当大电容试品进行局放试验时，不宜采用串联法进行测量，而当对小电容试品进行试验且两端都能对地绝缘时可采用此法。

1.2并联法

并联试验接线如图1－1（b）所示。由图1－1（b）可以看出：试品Cx与测量阻抗Zm为并联关系，假若Cx内部出现局部放电，把Cx看成一个高频信号源后，则其信号源的电流回路也有两个，其一为Cx--Ck--Zm--Cx的Ia电流回路；其二Cx--Zf--电源高压绕组--Cx的Ib电流回路。同样，由于电源高压绕组和高频滤波器Zf都对局放高频信号的阻塞作用，使电流Ib的数值大为减小；而Ia电流则由于Ck的耦合作用则较大。由于试品Cx局放信号只有Ia通过测量阻抗Zm，Ib电流虽然并不大，但此种接线在高频滤波器Zf滤波效果较差时，由于Ib电流对信号源的分流作用，会大大影响测试的灵敏度。

在此种接线中，测量阻抗Zm通过的电流信号为绝大部分局放电流Ia和较少部分的试验电流，大部分试验电流则通过：电源--Zf--Cx--电源回路，所以，对于试品测试部位有一端永久接地的测量，只能采用并联法，而对于大电容试品的测量，若可以采用串联法（试品测试部位两端绝缘），则应考虑通过Zm的电流是否大于其额定电流。

2结语

综上所述，在变压器局放试验中，由于我们采用不同的试验接线，考核变压器的绝缘部位各不相同，被试部位会受到非被试部位局放的影响也不相同；作为耦合电容使用的电容器，其自身的局放量必须小于规程规定值方可使用。基于以上因素，在实践中进行变压器局放试验时，试验人员应认真分析试验的电气回路，注意来自非被试部位的影响，具体而言，可总结为以下几点：

（1）作为耦合电容使用的套管电容，应在局放试验之前进行试验，在自身局放量合格情况下方可使用。

（2）套管末屏绝缘在局放试验之前要进行试验，绝缘合格后可不考虑末屏对试验的影响。

（3）变压器进行局放试验时，应先考验绕组的主绝缘和匝间绝缘，而后再对中性点绝缘进行考验，顺序不能搞反，否则，在对中性点进行感应耐压时，易造成匝间局放信号影响中性点绝缘的判断。

（4）在变压器中性点绝缘的局放测量中，无耦合电容的试验接线和标准的局放接线形式都不一样，但可把它看成并联接线，当试验现场无合适的耦合电容器时，可采用此种接线，若条件许可则应首选有耦合电容的标准的局放并联接线进行测量。

参考文献： 

[1]《电气设备故障检测诊断方法及实例》 －陈家斌 编   中国水利水电出版社

[2]《电气试验技能培训教材》 －江苏省电力工业局、江苏省电力试验研究所 编

[3]《电力系统的过电压保护》  －董振亚 编    （中国电力出版社） 

[4]《电气设备预防性试验方法》－陈化刚 编  （中国电力出版社）

作者简介：

1. 程一凡  出生日期：1990.06，性别：男，籍贯：河南，民族：回，学历：研究生，职位或职称：高级工程师，研究方向：电力系统及其自动化
2. 邢毅川  出生日期：1988.12，性别：男，籍贯：河南，民族：汉，学历：研究生，职位或职称：高级工程师，研究方向：电力系统及其自动化