CN217112573U - 变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，所述装置包括设于变压器内部的放电源，还包括耦合连接于变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处的多个高频电流传感器；所述高频电流传感器与分析设备相连；当以变压器内部的局部放电进行PD测试时，所述高频电流传感器对变压器内部局部放电信号进行耦合得到放电脉冲信号并发送给分析设备；本实用新型能采用高频带（30kHz‑50MHz）进行PD检测，提高现场耐压PD测试的准确性和工作效率，避免设备带缺陷投入运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器检测技术领域，尤其是变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置。
背景技术
电力变压器是电力系统的关键装备，承担电压转换和电能传输的重要任务，其安全可靠运行既是直接保障电网供电可靠性的基础，也是保障社会安全稳定的基石。电力变压器装备因内部绝缘缺陷导致发生故障前，一般都要伴随产生不同程度和形式的局部放电（PD）现象，局部放电产生的电磁陡脉冲会不同程度地损伤绝缘材料，最终可能使得绝缘发生击穿性损坏，导致绝缘失效，最终可能导致因设备故障诱发电网大面积停电的严重事故。
电力变压器出厂耐压试验和局部放电测量试验对变压器绝缘的考核最为严格，是确保设备绝缘完整性和可靠投运的最后一道防线，也是变压器现场交接试验中最为复杂和难度最大的试验。
目前主要基于标准脉冲电流法（30k-900kHz）进行PD测量，但其利用的是局部放电频谱的较低频段部分，存在信息量不足、难以排除干扰、难以确定局部放电发生的位置等缺点，而且存在信号耦合点单一，无法定位；由于测量频带窄、信息量不足，无法区分PD与干扰信号等缺点，严重影响试验进程和工程进度；且标准脉冲电流法对绕组类设备的放电量水平难以做出准确判断，试验结果强烈依赖试验人员的经验和技术水平，存在误判和设备带缺陷投运的风险，运检部门亟待发展高效可靠的耐压PD测量手段。
发明内容
本实用新型提出变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，能采用高频带（30kHz-50MHz）进行PD检测，攻克了现场耐压PD测试的行业痛点难题，极大提高现场耐压PD测试的准确性和工作效率，避免设备带缺陷投入运行。
本实用新型采用以下技术方案。
变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，所述装置包括设于变压器内部的放电源，还包括耦合连接于变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处的多个高频电流传感器；所述高频电流传感器与分析设备相连；当以变压器内部的局部放电进行PD测试时，所述高频电流传感器对变压器内部局部放电信号进行耦合得到放电脉冲信号并发送给分析设备。
所述高频电流传感器分别设于变压器油箱外壳接地线（1）、铁芯接地线（2）、变压器A相套管末屏接地线（3）、变压器B相套管末屏接地线（4）、变压器C相套管末屏接地线（5）、中性点接地线（6）处，形成六个耦合点。
所述高频电流传感器为可工作于30kHz-50MHz的高频带传感器。
变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、在变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处耦合连接高频电流传感器，形成多个耦合点；
步骤S2、在变压器内部设置放电源并进行局部放电，通过各耦合点得到原始的宽频带脉冲信号波形；
步骤S3、当耦合点之一其耦合所得的信号具有幅值大且时延短的特征时，根据各耦合点波形的幅值和时延关系确定局部放电发生所在相；
步骤S4、根据变压器内部局部放电信号和外部干扰信号在多耦合点所测脉冲信号的极性不同，建立脉冲极性数据库，通过与数据库比对的方式，排除外部干扰，确定放电形式；
步骤S5、基于多导体传输线理论，建立变压器高频局放信号的传递函数，在传递函数基础上，将耦合点的信号波形逆推变换为原始波形，得到各耦合点之间的信号能量比关系，进而确定局部放电的发生位置。
在步骤S3的方法具体为：
步骤S31、选择变压器三相中的一相，在该处进行放电，使该相套末屏接地线耦合的信号幅值显著大于变压器其它两相；
步骤S32、采用三相套管末屏接地线的信号，判别局放发生所在相；然后对采集进来的高频脉冲电流信号，提取其时频特征参数，时频特征参数的时域参数包括：幅值、到达时间、首波极性、等效时长；时频特征参数的频域参数包括：频谱图、特征频率及该频率下的信号幅值、等效频宽。
在步骤S4中，把多耦合点所测脉冲信号映射到2D或3D空间分布图中，若同源PD或干扰信号聚集在空间中的小范围区域，不同源的参数在不同区域，则利用智能化分离算法将聚集在若干个区域的特征参数分离开；根据聚类结果，排除变压器外部干扰源，确定局部放电形式。
所述步骤S5中，在排除外部干扰源后，应用变压器绕组的多导体传输线模型，根据模型计算出的传输函数，对放电脉冲信号的视在放电量进行修正，并且可仿真计算对应不同放电位置的绕组首末端放电脉冲能量Ehv、Eend，从而得到相应能比值Ehv/Eend与放电位置之间的能比曲线，将此比值代入能量比值与PD位置之间的关系即可实现电气定位，由此完成了对局部放电的准确测量。
所述放电脉冲信号为对变压器内部局部放电信号进行耦合所得的响应信号，其能量随传播距离的增加而逐渐减小，且随着放电位置向远离变压器绕组首端的方向变化，能比曲线Ehv/Eend呈现对数关系的单调下降趋势，使变压器绕组多耦合点检测到的放电脉冲能量的变化规律能够体现放电点的位置定位。
步骤S3中，放电源进行的局部放电位于A相，使在A相套管末屏接地线耦合的信号幅值要显著大于B、C相，到达时间也要早于B、C两相。
所述检测定位方法用于变压器现场耐压PD测试。
在本实用新型的方案中，利用变压器油纸绝缘缺陷激发的PD信号的上升沿很陡，可达纳秒量级，足以激发出宽频带的电磁信号的特性，同时利用基于高频带检测的原始PD/干扰脉冲波形中包含着丰富的细节信息的特征，考量到变压器内不同位置和类型的放电、来自于加压系统和引线的电晕放电、周围环境中临近设备的放电以及随机脉冲干扰信号，各种不同来源的信号其传播耦合的路径均不相同，在变压器不同的耦合点处具有不同的极性、幅值、波达时间、波形和频谱特征的问题，在本实用新型所述方案中，通过对耐压试验回路和变压器绕组的宽频建模，可基于多端检测的方式进行信号源电气位置的细致分析，定位到设备内部的即为有效PD信号，而定位到外部的则判定为干扰脉冲，从而实现PD信号的准确诊断和干扰信号的排除。
本实用新型提出高频带（30kHz-50MHz）PD检测方法，对试验检测回路上产生的脉冲电流波形进行高速、实时的“全信息”采集，进行多源聚类分离，通过多端耦合进行PD和干扰信号的电气定位，实现干扰信号有效剔除和PD的准确测量（放电量及放电位置）的思路，实现对PD和干扰脉冲的有效辨识，并剔除干扰，为变压器是否通过耐压PD试验提供可信依据，攻克现场耐压PD测试的行业痛点难题。
本实用新型为基于多端耦合的电力变压器超宽带局放检测与抗干扰技术，提供了变压器出厂/交接时的耐压试验高频多端局部放电检测方法，通过在变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线上采用高频带（30kHz-50MHz）的检测手段采集变压器内部的局部放电信号，再通过后续的信号处理和信号分析实现了对变压器局部放电位置的判断和外部干扰信号的剔除，由于该多端局部放电检测方法具有检测频带宽、局部放电信息量大的优点，因此更能真实反映局部放电原始脉冲电流的特征。因此能够较为全面地检测到变压器内部的早期绝缘劣化，从而提高了现场耐压PD测试的准确性和工作效率，避免设备带缺陷投入运行。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
附图1是本实用新型的检测流程示意图（基于高频局部放电）；
附图2是本实用新型检测装置在变压器处的各耦合点的位置示意图；
附图3是本实用新型的数据分析流程示意图；
图中：1-外壳接地线；2-铁芯接地线；3-变压器A相套管末屏接地线；4-变压器B相套管末屏接地线；5-变压器C相套管末屏接地线；6-中性点接地线。
具体实施方式
如图所示，变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，所述装置包括设于变压器内部的放电源，还包括耦合连接于变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处的多个高频电流传感器；所述高频电流传感器与分析设备相连；当以变压器内部的局部放电进行PD测试时，所述高频电流传感器对变压器内部局部放电信号进行耦合得到放电脉冲信号并发送给分析设备。
所述高频电流传感器分别设于变压器油箱外壳接地线1、铁芯接地线2、变压器A相套管末屏接地线3、变压器B相套管末屏接地线4、变压器C相套管末屏接地线5、中性点接地线6处，形成六个耦合点。
所述高频电流传感器为可工作于30kHz-50MHz的高频带传感器。
变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、在变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处耦合连接高频电流传感器，形成多个耦合点；
步骤S2、在变压器内部设置放电源并进行局部放电，通过各耦合点得到原始的宽频带脉冲信号波形；
步骤S3、当耦合点之一其耦合所得的信号具有幅值大且时延短的特征时，根据各耦合点波形的幅值和时延关系确定局部放电发生所在相；
步骤S4、根据变压器内部局部放电信号和外部干扰信号在多耦合点所测脉冲信号的极性不同，建立脉冲极性数据库，通过与数据库比对的方式，排除外部干扰，确定放电形式；
步骤S5、基于多导体传输线理论，建立变压器高频局放信号的传递函数，在传递函数基础上，将耦合点的信号波形逆推变换为原始波形，得到各耦合点之间的信号能量比关系，进而确定局部放电的发生位置。
在步骤S3的方法具体为：
步骤S31、选择变压器三相中的一相，在该处进行放电，使该相套末屏接地线耦合的信号幅值显著大于变压器其它两相；
步骤S32、采用三相套管末屏接地线的信号，判别局放发生所在相；然后对采集进来的高频脉冲电流信号，提取其时频特征参数，时频特征参数的时域参数包括：幅值、到达时间、首波极性、等效时长；时频特征参数的频域参数包括：频谱图、特征频率及该频率下的信号幅值、等效频宽。
在步骤S4中，把多耦合点所测脉冲信号映射到2D或3D空间分布图中，若同源PD或干扰信号聚集在空间中的小范围区域，不同源的参数在不同区域，则利用智能化分离算法将聚集在若干个区域的特征参数分离开；根据聚类结果，排除变压器外部干扰源，确定局部放电形式。
所述步骤S5中，在排除外部干扰源后，应用变压器绕组的多导体传输线模型，根据模型计算出的传输函数，对放电脉冲信号的视在放电量进行修正，并且可仿真计算对应不同放电位置的绕组首末端放电脉冲能量Ehv、Eend，从而得到相应能比值Ehv/Eend与放电位置之间的能比曲线，将此比值代入能量比值与PD位置之间的关系即可实现电气定位，由此完成了对局部放电的准确测量。
所述放电脉冲信号为对变压器内部局部放电信号进行耦合所得的响应信号，其能量随传播距离的增加而逐渐减小，且随着放电位置向远离变压器绕组首端的方向变化，能比曲线Ehv/Eend呈现对数关系的单调下降趋势，使变压器绕组多耦合点检测到的放电脉冲能量的变化规律能够体现放电点的位置定位。
步骤S3中，放电源进行的局部放电位于A相，使在A相套管末屏接地线耦合的信号幅值要显著大于B、C相，到达时间也要早于B、C两相。
所述检测定位方法用于变压器现场耐压PD测试。
Claims (3)
1.变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，其特征在于：所述装置包括设于变压器内部的放电源，还包括耦合连接于变压器套管末屏接地线、中性点接地线、油箱接地线、铁芯接地线处的多个高频电流传感器；所述高频电流传感器与分析设备相连；当以变压器内部的局部放电进行PD测试时，所述高频电流传感器对变压器内部局部放电信号进行耦合得到放电脉冲信号并发送给分析设备。
2.根据权利要求1所述的变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，其特征在于：所述高频电流传感器分别设于变压器油箱外壳接地线（1）、铁芯接地线（2）、变压器A相套管末屏接地线（3）、变压器B相套管末屏接地线（4）、变压器C相套管末屏接地线（5）、中性点接地线（6）处，形成六个耦合点。
3.根据权利要求1所述的变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置，其特征在于：所述高频电流传感器为可工作于30kHz-50MHz的高频带传感器。
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| CN202122794699.1U CN217112573U (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114035001A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-11 | 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位方法及装置 |
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2021
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| CN114035001A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-11 | 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器耐压试验高频多端局部放电检测定位方法及装置 |
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