CN2590002Y - 变压器局部放电在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于对变压器进行监测技术领域，涉及一种变压器局部放电在线监测装置。该变压器局部放电在线监测装置包括安装在变压器油箱底部放油阀处的传感器探头、传感器杆，传感器杆通过超高频电缆与前置放大器连接，再与超高频接收器连接，超高频接收器将信号经模数采集卡接入数据处理计算机。本实用新型能将变压器运行状态中局部放电情况通过传感器传感出电信号经放大接收被及时监测出来，出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。

Description

变压器局部放电在线监测装置

技术领域

本实用新型属于对变压器进行监测技术领域，涉及一种变压器局部放电在线监测装置。

背景技术

随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，对电力系统可靠运行的要求越来越高；而电力变压器是电力系统的枢纽设备，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。对实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响变压器正常运行的主要原因。目前110kV及以上等级的大型电力变压器仍主要采用油纸绝缘结构，绝缘故障常常起源于局部放电造成的油纸绝缘老化。如某电业局对1984～1993年间所属220kV及以上大型变压器故障统计发现，因围屏爬电(放电)引起的事故占26.1％。截止1997年底，某公司生产的69台330kV变压器在运行过程中共发生事故22台次，事故的原因分类统计如表1-1所示。可以看出与放电有关的故障在全部事故中所占比例接近50％。可见油纸绝缘是电力变压器的薄弱环节，而局部放电又是造成绝缘故障的重要因素。局部放电是指由于电场分布不匀，局部电场过高，导致绝缘介质中局部范围内的电气放电或击穿现象。它可能产生在固体绝缘孔隙中、液体绝缘气泡中或不同介质特性的绝缘层间。如果电场强度高于介质所具有的特定值，也可能发生在液体或固体绝缘中。局部放电逐渐发展，通过对其周围绝缘介质不断侵蚀，最终导致整个绝缘系统的失效，所以局部放电是造成绝缘劣化的主要起因。同时它也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和击穿过程密切相关，故而能够有效地反映变压器内部绝缘的故障，尤其对突发性故障的早期发现比介损测量、油中色谱分析等方法要有效得多。因此对局部放电进行有效的在线监测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种变压器局部放电在线监测装置，使人们能随时了解工作状态中的变压器的局部放电状况，为控制变压器的正常运行提供依据，预防变压器绝缘故障的发生。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该变压器局部放电在线监测装置包括安装在变压器油箱底部放油阀处(也可以是顶部的泄漏阀处)的传感器探头、传感器杆，传感器杆通过超高频电缆与前置放大器连接，再与超高频接收器连接，超高频接收器将信号进行转换、处理后经模数采集卡接入数据处理计算机。

本实用新型能将变压器运行状态中的局部放电情况通过传感器将接收到的超高频电信号经放大和处理后及时监测出来，当发现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施，从而避免变压器故障的发生。

附图说明

以下结合实施例附图对本实用新型作进一步的详细描述。

图1本实用新型结构示意图

图2为本实用新型电路结构框图

图中：1-传感器 2-前置放大器 3-过电压保护器 4-混频器 5-高频放大器 6-低通滤波器 7-脉冲发生器 8-对数放大器 9-压控振荡器 10-模数采集卡 11-数据处理计算机 12-后台诊断处理计算机 13-超高频接收器 14-传感器杆 15-变压器油箱 16-底部放油阀17-法兰 18-可推动手柄 19-放油阀 20-传感器探头 21-超高频电缆

具体实施方式

本实施例中，超高频局部放电传感器(1)采用荷兰KEMA公司生产的UHF-TMS局放检测系统仪器中的传感器部件产品，该传感器能在超高频段内有效排除干优，真实地反映变压器在线运行中内部局部放电的相位、放电次数、放电量大小，通过与指纹库比较得出四种不同类型的局部放电故障(沿绝缘纸板表面放电、变压器线圈匝间绝缘放电、悬浮金属引起放电、高电位下的金属尖端放电)，测量局部放电量保证值为20PC，最小值达10PC，甚至可达5PC。

根据国际电工委员会IEC 60270，有很多种方法进行局部放电的检测。基于局部放电的电—磁发射基础上的检测技术，是在一个超高频带上利用宽带天线和宽带接收器得以实现的。传感器探头(20)可以被安装在变压器底部放油阀(16)上，它接收到的信号由传感器(1)通过前置放大器(2)、超高频接收器(13)和模数采集卡(10)向工控机进行传递。其中，变压器的箱壁还可以作为电磁干扰的屏蔽层。前置放大器(2)和超高频接收器(13)同样采用UHF-TMS局放检测系统仪器中与传感器(20)相适配的部件产品，该超高频接收器(13)具有两个不同超高频带的接收器，中心检测频率可调整的步距为10MHz.宽带范围为40MHz的接收器可以从300～600MHz进行调节，宽带范围为80MHz的接收器可以从600～1200MHz进行调节。对输入进行过电压保护，噪音水平低于-65dBm，灵敏度是100mV/dB，并且60dBm被设置成0V(所以1V＝-50dBm，2V＝-40dBm等)，信号不应该超过60dBm。一个短的局放输入脉冲的输出信号是由脉冲形状所决定的，将输入信号转换成周期约500ns的标准输出信号。

超高频接收器(13)配有高频电缆专用的N型插头，传感器必须直接连到前置放大器(2)。推荐使用像RG 213U一类的高频电缆，因为在标准的交联电缆中信号的衰减是非常严重的。

在传感器(1)的探头(20)进行安装之前，应该将变压器阀门的外层法兰(17)去掉(阀门一直关闭)。要对传感器(1)的探头杆被插入多长进行分析，根据油箱壁、油阀、阀兰的设计厚度，计算探头杆插入长度，以便在插入变压器内部以后传感器探头(20)头部不会超出变压器油箱(15)箱壁3cm，传感器杆(14)被安装在变压器的法兰上(或者安装在顶部的泄漏阀上)。

超高频电缆(21)连接到传感器杆(14)的末端，电缆的另一头连接到前置放大器(2)的输入端。在连接电缆之前，电缆导体必须通过一个接地物体短路，以防前置放大器由于电缆的静态电荷而损坏。将前置放大器(2)的输出接到超高频接收器(13)的输入端，接收器的输出接到计算机的模数采集卡的采集通道。

使用本实用新型进行变压器局部放电监测时，为了能更加准确的反应变压器本身的真实放电情况，需要测量循环数设定为数百次(一般为200次)。于是在测量后便会产生大量的数据，所测得的数据以单独的数据文件进行存储。这样的做法可以有效的避免因多次测量所造成的数据混淆，同时也便于对每次测量进行查询。然而在这种存储方式，势必会给后台诊断程序在数据的读取上带来很大的麻烦。针对于此，我们开发了变压器局部放电数据读取软件，克服了在数据读取时由文件格式所造成的障碍。模数采集卡采用ADLINK PCI-9113，数据处理计算机(11)采用CPU：PIII 850作为前台工作机，有后台诊断处理计算机(采用CPU：PIII 866)连接在前台数据处理计算机(11)后，在前台数据处理计算机(11)中利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(12)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(12)到指定的位置取得所需要的数据后，利用自行开发的综合诊断程序，将变压器局部放电信号和其它所需信号进行综合处理，最后给出诊断结果。如判断为变压器运行局部放电超出规定范围时，则发出报警信号，提醒人们应采取相应措施预防变压器故障的发生。

表1-1某公司生产的330kV变压器事故原因统计结果

造成事故的主要原因	*主绝缘围屏放电	短路强度不够	匝间短路	油气套管爆炸	*制造时遗留异物和缺陷造成放电	*内绝缘长期放电	*绝缘油脏污造成绝缘击穿	修理不彻底	*绝缘局部放电超标，但原因不明
										事故次数	5	6	3	2	2	1	1	1	1

注：表中用*标注的是与放电有关的故障

Claims (4)

1、一种变压器局部放电在线监测装置，包括安装在变压器油箱底部放油阀处的传感器探头(20)、传感器杆(14)，其特征在于传感器杆(14)通过超高频电缆(21)与前置放大器(2)连接，再与超高频接收器(13)连接，超高频接收器(13)将信号经模数采集卡接入数据处理计算机(11)。

2、根据权利要求1所述的变压器局部放电在线监测装置，其特征在于通过超高频接收器(13)进行传递的传感器(1)的传感器探头(20)被安装在变压器底部放油阀(16)上。

3、根据权利要求1所述的变压器局部放电在线监测装置，其特征在于通过超高频接收器(13)进行传递的传感器(1)的传感器探头(20)被安装在变压器安装在顶部的泄漏阀上。

4、根据权利要求1所述的变压器局部放电在线监测装置，其特征在于数据处理计算机(11)作为前台工作机，有后台诊断处理计算机(12)连接在前台数据处理计算机(11)后。

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