CN105162429A - 一种变压器局部放电试验用高压滤波装置 - Google Patents

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张榆
李荷薇
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刘勇
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Abstract

本发明公开了一种伸缩式连接局部放电试验用高压滤波装置，包括T型支架、滤波电容和空芯电感，所述T型支架包括水平部和垂直部，所述水平部包括一屏蔽管，所述空芯电感缠绕于所述屏蔽管两端，所述滤波电容设置于所述T型支架的垂直部，所述空芯电感并联后与滤波电容形成导电回路。本发明通过T型支架将滤波电容和空芯电感接成T型滤波网络，有效的消除电源供电网络的高频干扰，阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，防止试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免干扰被测信号旁路而降低测量的灵敏度；此外，本发明在T型支架水平部两端设置有波纹管，便于试验设备的现场调节安装。

Description

一种变压器局部放电试验用高压滤波装置
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体地涉及一种变压器局部放电试验用高压滤波装置。
背景技术
随着电力系统电压的不断提高，电气设备在工作电压下的局部放电是使其绝缘老化、甚至导致其击穿的重要原因。局部放电检测是绝缘局部缺陷的有效检测手段。因此，局部放电试验已被定为高压设备绝缘试验的重要项目之一。
局部放电是指发生在电极之间但未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。
在局部放电试验中，干扰是个比较突出的问题，干扰的存在会降低检测灵敏度和影响测量的正确性，甚至使局部放电试验无法进行。
目前，局部放电试验时高压试验变压器的高压侧直接与检测回路连接，或在高压侧与检测回路间装置保护电阻。这些试验方法难以解决阻塞电源进来的高频干扰，难以阻碍试验变压器本身产生的局部放电信号，难以阻塞试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，降低了测量的灵敏度，无法抑制电源供电网络中的干扰。
在现场试验还存在现场设备体积、重量较大，设备难以移动，不易于设备间的连接。
因此，需研究实际可行的局部放电高压滤波装置，对高压电力设备进行局部放电测试时，为了阻止试验变压器的局部放电信号进入被试验品局部放电测量回路，为局放试验现场提供技术支持。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种变压器局部放电试验用高压滤波装置，该装置能够有效消除由电源引起的高频干扰，阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，防止试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免干扰被测信号旁路而降低测量的灵敏度。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
一种变压器局部放电试验用高压滤波装置，包括T型支架、滤波电容和空芯电感，所述T型支架包括水平部和垂直部，所述水平部包括一屏蔽管，所述空芯电感缠绕于所述屏蔽管两端，所述滤波电容设置于所述T型支架的垂直部，所述空芯电感并联后与滤波电容形成导电回路。
本发明通过T型支架将滤波电容和空芯电感接成T型滤波网络，将该高压滤波装置接于试验高压变压器和高压侧和检测回路之间，通过T型波网络有效的消除电源供电网络的高频干扰，阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，防止试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免干扰被测信号旁路而降低测量的灵敏度。
进一步的，所述水平部与垂直部可拆卸连接，在试验现场，试验设备常常需要移动，本发明中T型支架的水平部和垂直部可拆卸转接，便于高压滤波装置在试验现场的转移及装配。
进一步的，所述屏蔽管内设置有绝缘层，从而更好的滤除变压器本身的局部放电信号，防止其干扰检测旁路。
进一步的，所述T型支架垂直部包括绝缘抱筒，所述滤波电容设置于所述绝缘抱筒内，将滤波电容置于绝缘抱筒内，很好的屏蔽了变压器的干扰信号，保证滤波电容容的工作性能，从而保障本发明良好的滤波效果。
进一步的，所述屏蔽管两端外层设置有波纹管，所述波纹管内穿有铜线，所述铜线与屏蔽管接头连接。波纹管由于轴向变形特性，其长度可伸缩，便于该高压滤波装置在现场调节安装，而且波纹管可屏蔽铜线本身的局部放电，避免铜线局部放电信号对变压器局部放电信号检测的干扰。
进一步的，上述变压器局部放电试验用高压滤波装置还包括支架底座，所述支架底座下方设置有滚轮，从而方便该高压滤波装置可在试验现场移动，提高了试验设备使用的灵活性。
本发明的有益效果：
本发明通过T型支架将滤波电容和空芯电感接成T型滤波网络，有效的消除电源供电网络的高频干扰，阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，防止试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免干扰被测信号旁路而降低测量的灵敏度；此外，本发明在T型支架水平部两端设置有波纹管，便于试验设备的现场调节安装。
附图说明
附图1为本发明一种实施方式的结构示意图；
附图2为本发明一种实施方式的滤波网络电路图；
附图3为π型滤波网络电路图；
附图4为G型滤波网络电路图；
附图5为反G型滤波网络电路较；
附图6为T型滤波网络Hmin与C/Cs关系曲线。
图中：1-T型支架，2-滤波电容，3-空芯电感，4-波纹管，5-支架底座，6-滚轮，11-水平部，12-垂直部，111-屏蔽管，112-绝缘层，113-屏蔽管接头，114-屏蔽编织层，121-绝缘抱筒，122-屏蔽编织层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1、图2所示，一种变压器局部放电试验用高压滤波装置，包括T型支架1、滤波电容2和空芯电感3，所述T型支架1包括可拆卸连接水平部11和垂直部12，所述水平部11包括一屏蔽管111，屏蔽管111内部从内向外依次设置有绝缘层112和屏蔽编织层114，由Ф2mm的漆包线在屏蔽管111两端平层绕6圈形成110mH的空芯电感3，屏蔽管111两端外层设置有直径为150mm的波纹管4，所述波纹管4内穿有铜线，所述铜线与屏蔽管接头113连接。所述T型支架1的垂直部12包括一个绝缘抱筒121，绝缘抱筒采用直径为600mm的铜圆柱体，绝缘抱筒121外层包裹有屏蔽编织层122，绝缘抱筒121内设置有1000pF滤波电容2，所述空芯电感3并联后与滤波电容2形成导电回路，空芯电感3与滤波电容2构成了T型滤波网络，本发明的滤波频段与局部放电检测仪的频段相匹配。在绝缘抱筒121底部设置有支架底座5，所述支架底座5下方设置有4个滚轮6，滚轮6可以是万向轮。
如图2～图6所示，滤波器的特性主要包括频带、衰减分贝数，大量计算表明，无论是T型﹑G型网络或反G型网络﹑π型网络的高压滤波器均有相似特点，其频率特性可分成三段：
低频段（0～10kHz），信号衰减很小甚至不衰减，在此频段滤波元件分布电容﹑电感作用很小，其Hmin与C/Cs关系曲线有多个局部极值点；
中频段（10～50kHz），信号衰减变化很大，滤波电感分布电容对滤波器特性影响很大，有一谐振点，谐振频率；
高频段（50kHz～1MHz），信号衰减倍数变化平缓，此频带内最小衰减倍数由分布电容﹑滤波电容﹑试品电容组成的电容链决定。
根据滤波器上述特性以及工程实际感兴趣的频带范围（10kHz～1MHz），提出了建立在以下假设基础上的滤波器特性简化算法，高压滤波器基本都能满足这些假设条件。
假设：
1.滤波器由同类型网络级联而成；
2.同种滤波元件参数完全相同；
3.忽略滤波电容杂散电感和滤波电感直流电阻；
4.滤波器负载为纯电容性。
则高压滤波器特性由以下简化算法确定：
下限频率：,上限频率：
最小衰减倍数：
bmin与滤波器结构有关，计算公式见表1。
表1不同滤波器结构的计算公式
从表1可以看出，级数相同的情况下T型网络构成的滤波器衰减倍数最大，频率特性最好，所述级数是指同一网络结构级联数。
如图6所示，对Ｔ型滤波网络而言，最佳一级滤波器频响Hmin在40dB左右，最佳二级滤波器频响Hmin在60dB左右。
根据上面的结果，在设计高压滤波器时最佳网络结构是T型。T型具有频响特性好﹑所需滤波电容量﹑制造成本低等优点。T型滤波器最佳参数的选择与所要求的频带宽度﹑衰减分贝数有关。具体步骤如下：
（1）确定频率特性
根据设计要求确定ｆmin、Hmin,一般高压滤波器ｆmin为25kHz，Hmin为40～60dB。
（2）确定滤波器级数
一般Hmin为40dB时选一级，Hmin为60dB时选二级。
（3）确定C/Cs和LCs
根据表推算C/Cs，根据计算LCs。
（4）确定L和C
根据滤波电感L与分布电容Cs的关系确定L、C的值。
下面以500kV变压器局部放电试验为例，变压器可用等值入口电容CT来代替；根据经验公式：
式中：S为三相变压器容量,MVA；
n=4（对于500kV级以上的电压等级）；
K=940（对于500kV级电压等级），
所以500kV变压器的入口电容CT=4000pF。
取Hmin为40dB，又Hmin＝20×log(1/bmin),即bmin＝100，Cs2/CCo＝100。先取定C为1000pF，Co为4000pF，可得Cs为200pF。又滤波器fmin为25kHz，根据得出LCs＝2.21-11，可知L约为110mH。
线圈系用Ф2mm的漆包线平绕多层所绕成。
Ф2mm的漆包线规格为：
由空心电感计算公式：
L(mH)=(0.0787D.D.N.N)/(3D+9W+10H)
D------线圈直径mm；
N------线圈匝数；
d-----线径mm；
H----线圈高度mm；
W----线圈宽度mm。
可得：
110=0.0787*N*N*(150+2.112)*(150+2.112)/(3*152.112+9*(N*2.112)+10*2.112)
N=5.9755≈6
因此，用Ф2mm的漆包线平层绕6圈形成110mH的空芯电感，配合1000pF的电容形成T型滤波器。
本发明通过T型支架1将滤波电容2和空芯电感3接成T型滤波网络，将该高压滤波装置接于试验高压变压器和高压侧和检测回路之间，通过T型波网络有效的消除电源供电网络的高频干扰，阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，防止试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免干扰被测信号旁路而降低测量的灵敏度；T型支架1的水平部11和垂直部12可拆卸连接，便于高压滤波装置在试验现场的转移及装配；屏蔽管111内设置有绝缘层112和屏蔽编织层114，且滤波电容2置于绝缘抱筒121内，绝缘抱筒121外包裹有屏蔽编织层122，很好的屏蔽了变压器的干扰信号，保证滤波电容容的工作性能，从而保障本发明良好的滤波效果；波纹管4的可伸缩性便于该变压器局部放电试验用高压滤波装置在现场调节安装，且而且波纹管4可屏蔽铜线本身的局部放电，避免铜线局部放电信号对变压器局部放电信号检测的干扰；在支架底座5上安装4个滚轮6，便于该变压器局部放电试验用高压滤波装置在试验现场灵活移动，从而节约试验时间，提高试验效率。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (6)

1.一种变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：包括T型支架（1）、滤波电容（2）和空芯电感（3），所述T型支架（1）包括水平部（11）和垂直部（12），所述水平部（11）包括一屏蔽管（111），所述空芯电感（3）缠绕于所述屏蔽管（111）两端，所述滤波电容（2）设置于所述T型支架（1）的垂直部（12），所述空芯电感（3）并联后与滤波电容（2）形成导电回路。
2.根据权利要求1所述的变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：所述水平部（11）与垂直部（12）可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：所述屏蔽管（111）内设置有绝缘层（112）。
4.根据权利要求1所述的变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：所述T型支架（1）的垂直部（12）包括绝缘抱筒（121），所述滤波电容（2）设置于所述绝缘抱筒（121）内。
5.根据权利要求1～３任一项所述的变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：所述屏蔽管（111）两端外层设置有波纹管（4），所述波纹管（4）内穿有铜线，所述铜线与屏蔽管接头（113）连接。
6.根据权利要求1～３任一项所述的变压器局部放电试验用高压滤波装置，其特征在于：还包括支架底座（5），所述支架底座（5）下方设置有滚轮（6）。
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