CN201903620U - 变压器的针尖放电的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变压器的针尖放电的测试系统，该系统包含无晕试验变压器，与该无晕试验变压器电路连接的耦合电容，与该耦合电容并联连接的针尖放电模型，以及对应设置在该针尖放电模型旁的射频监测系统；针尖放电模型包含两块电极板，以及分别设置在两块电极板上的高压针电极和黄铜板；该黄铜板与高压针电极之间还设有绝缘纸板。本实用新型采用脉冲电流法局部放电检测系统和射频监测系统分别对针尖放电模型进行实时检测，可测试选择合理的定位检测频带，以提高射频定位精度；其采用探针天线，该探针单极天线具有不失真接收脉冲电磁波信号的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变压器局部放电的测试技术，具体涉及一种变压器的针尖放电的测试系统。
背景技术
目前，电力变压器是电力系统输变电的枢纽性设备，其安全运行直接关系着电力系统的可靠性水平，一旦发生失效必将引起局部乃至大面积的停电。大量故障统计分析表明，绝缘故障是影响变压器正常运行的主要原因。制造过程中的偶然因素会造成先天性局部缺陷，这些缺陷会造成绝缘体内部或表面出现某些区域电场强度高于平均电场强度，当这些区域的击穿场强低于平均击穿场强时，将会首先发生放电、而其他区域仍保持绝缘特性，从而形成局部放电。故障定位是电力变压器局部放电研究领域的重要内容之一，准确的局部放电定位不仅对局部放电的危害程度的评估有重要的辅助作用，以便维护人员进行设备维修。
现有技术的局部放电的定位技术包含：
1）超声波定位方法，该方法是利用放电产生的超声信号和电脉冲信号之间的时延，或直接利用各超声信号的时延进行定位的。其缺点在于，1、变压器内各种声介质尤其是油箱外壳对超声波信号的衰减非常严重，而超声波传感器的灵敏度较低，由此导致超声方法难以有效地检测信号，造成无法定位或定位不准。2、变压器结构复杂，超声波信号在不同介质中的等值声速难以准确确定，加之定位算法不尽完善，造成定位不准。3、超声波传感器所检测到的信号持续时间一般为数百微秒左右，当两次放电的时间间隔小于数百微秒时，所测到的超声波信号在时间上相互叠加，难以分辨。
2）电气定位法，根据局部放电脉冲沿变压器绕组传播规律进行定位的方法称为电气定位法。其缺点在于，1、电气法现场操作复杂，因此适用范围受到较大限制；2、对变压器绕组精确建模难度较大、工作繁琐，通用性差；3、由于变压器绕组结构复杂和局部放电发生部位的不同，传播到绕组端部的脉冲规律性不强，其定位准确性不高。而且由于现场强烈的电磁干扰的影响，脉冲电流法难以有效地在线应用。
3）现代通常用的变压器局部放电特高频检测技术，其缺点在于，变压器结构十分复杂，存在绕组、铁芯、复合绝缘以及各种夹件、引线等障碍物，这些因素都大大增加了变压器局部放电定位问题的复杂度和不确定性。因此，我们无法简单地进行变压器局部放电的定位。
实用新型内容
本实用新型提供一种变压器的针尖放电的测试系统，可测试选择合理的定位检测频带，以提高射频定位精度。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种变压器的针尖放电的测试系统，其特征是，该系统包含无晕试验变压器，与该无晕试验变压器电路连接的耦合电容，与该耦合电容并联连接的针尖放电模型，以及对应设置在该针尖放电模型旁的射频监测系统；
上述的针尖放电模型包含两块电极板，以及分别设置在该两块电极板上的高压针电极和黄铜板；该黄铜板与高压针电极之间还设有绝缘纸板。
上述的无晕试验变压器与耦合电容之间还电路连接有保护电阻。
上述的无晕试验变压器、耦合电容和针尖放电模型接地；该耦合电容与地之间还电路连接有检测阻抗。
上述的耦合电容与检测阻抗之间还电路连接有脉冲电流法局部放电检测系统。
上述的射频监测系统包含探针天线，与该探针天线电路连接的放大器，以及与该放大器电路连接的示波器；该示波器还电路连接远程监控模块；该探针天线与上述的针尖放电模型对应设置。
上述的探针天线包含反射平面，以及设置在该反射平面中央的直导体；该直导体的根部电路连接上述的放大器。
上述的无晕试验变压器的输入端电路连接交流电源。
在无晕试验变压器上加交流电源，电能经过无晕试验变压器调节电压后，通过保护电阻和耦合电容，将电能加载在针尖放电模型上，针尖放电模型的高压针电极激发放电，发出的电磁波由探针天线接收，经过放大器放大信号，输入示波器，由示波器显示针尖放电模型发出的波形，并通过电路传输至远程监控模块进行后续处理。
本实用新型变压器的针尖放电的测试系统和现有技术相比，本实用新型采用脉冲电流法局部放电检测系统和射频监测系统分别对针尖放电模型进行实时检测，可测试选择合理的定位检测频带，以提高射频定位精度；
本实用新型采用探针天线，该探针单极天线具有不失真接收脉冲电磁波信号的特点。
附图说明
图1为本实用新型变压器的针尖放电的测试系统的总体结构示意图；
图2为本实用新型变压器的针尖放电的测试系统的针尖放电模型的结构示意图；
图3为本实用新型变压器的针尖放电的测试系统的探针天线的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型公开了一种变压器的针尖放电的测试系统，该系统包含无晕试验变压器1，与该无晕试验变压器1电路连接的耦合电容2，与该耦合电容2并联连接的针尖放电模型3，以及对应设置在该针尖放电模型3旁的射频监测系统4。无晕试验变压器1与耦合电容2之间还电路连接有保护电阻6。无晕试验变压器1、耦合电容2和针尖放电模型3接地，耦合电容2与地之间还电路连接有检测阻抗7。在耦合电容2与检测阻抗7之间还电路连接有脉冲电流法局部放电检测系统5，该脉冲电流法局部放电检测系统5采用同轴电缆连接，该脉冲电流法局部放电检测系统5的检测频带为40kHz～80kHz，其检测灵敏度为5pC。
无晕试验变压器1包含依次电路连接的调压器、隔离变压器和试验变压器，调压器的输入端电路连接交流电源。其中，试验变压器的额定电压为50kV，额定功率为5kVA，50kV下局部放电量小于5pC。
耦合电容2采用高压无晕电容器，其额定电压46kV，电容量为970pF。
如图2所示，针尖放电模型3包含两块电极板，以及分别设置在该两块电极板上的高压针电极31和黄铜板32，黄铜板32与高压针电极31之间还设有绝缘纸板33。高压针电极31采用普通缝衣针，黄铜板32规格为Φ30×3mm，其连接的电极板为接地电极。一块30×30×1mm3的绝缘纸板33粘贴在黄铜板32上，形成接地屏障。
射频监测系统4包含探针天线41，与该探针天线41电路连接的放大器42，以及与该放大器42电路连接的示波器43，示波器43还电路连接远程监控模块8。放大器42采用功率放大器，该放大器42与探针天线41配套，采用的是成都西科公司的XKLA1060N3515－42型放大器，其设计带宽为1～6GHz，最大增益为35.9dB，最小增益为34.4dB，增益平坦度0.9dB，噪声系数约为2.9dB。该放大器在1G-6GHz频带内增益特性平坦，匹配性能良好，电压驻波比小于2，且受温度稳定性好，采用该放大器在设计频带内可有效放大信号。示波器43采用高速数字示波器，示波器43采用的是LeCroy8620A型，其单通道最高采样率为20GS/s，模拟带宽6GHz，保证试验超宽频带的测量要求。远程监控模块8采用通用的能与高速数字示波器连接的PC机。
如图3所示，探针天线41采用短探针单极天线，其包含竖直设置的反射平面411，以及垂直设置在反射平面411中央的直导体412，该反射平面411和直导体412组成天线。直导体412的根部电路连接后续电子器件，本实用新型中即放大器42。在直导体412长度远远小于入射波上限频率的波长的情况下，探针天线41具有不失真接收脉冲电磁波信号的特点。本实用新型中上限检测频率为6GHz，探针长度为10mm，接地板为直径18cm、厚3mm铝圆板。
同时如图1所示，探针天线41与针尖放电模型3对应设置。探针天线41与针尖放电模型3之间相隔一定距离，并探针天线41的直导体412正对针尖放电模型3，接收针尖放电模型3发射的电磁波。
本实用新型变压器的针尖放电的测试系统的运作流程：在无晕试验变压器1上加交流电源，电能经过无晕试验变压器1调节电压后，通过保护电阻6和耦合电容2，将电能加载在针尖放电模型3上，针尖放电模型3上受到电能激发后，其高压针电极31激发放电，发出电磁波由探针天线41接收，经过放大器42放大信号，输入示波器43，由示波器43显示针尖放电模型3发出的波形，并通过电路传输至远程监控模块8进行后续处理。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，该系统包含无晕试验变压器（1），与所述的无晕试验变压器（1）电路连接的耦合电容（2），与所述的耦合电容（2）并联连接的针尖放电模型（3），以及设置在所述的针尖放电模型（3）旁的射频监测系统（4）；
所述的针尖放电模型（3）包含两块电极板，以及分别设置在所述的两块电极板上的高压针电极（31）和黄铜板（32）；所述的黄铜板（32）与高压针电极（31）之间还设有绝缘纸板（33）。
2.如权利要求1所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的无晕试验变压器（1）与耦合电容（2）之间还电路连接有保护电阻（6）。
3.如权利要求1所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的无晕试验变压器（1）、耦合电容（2）和针尖放电模型（3）接地；所述的耦合电容（2）与地之间还电路连接有检测阻抗（7）。
4.如权利要求1所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的耦合电容（2）与检测阻抗（7）之间还电路连接有脉冲电流法局部放电检测系统（5）。
5.如权利要求1所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的射频监测系统（4）包含探针天线（41），与所述的探针天线（41）电路连接的放大器（42），以及与所述的放大器（42）电路连接的示波器（43）；所述的示波器（43）还电路连接远程监控模块（8）；所述的探针天线（41）与所述的针尖放电模型（3）对应设置。
6.如权利要求5所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的探针天线（41）包含反射平面（411），以及设置在所述的反射平面（411）中央的直导体（412）；所述的直导体（412）的根部电路连接所述的放大器（42）。
7.如权利要求1所述的变压器的针尖放电的测试系统，其特征在于，所述的无晕试验变压器（1）的输入端电路连接交流电源。
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