CN103267933B - 测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，在补偿电抗器的两端并联一个谐振电容，在两个电容臂的连接处电连接一个检测阻抗，利用局部放电仪测量试验装置中的局部放电；对试验变压器供电，外部交流电源通过变频电源接入试验变压器的低压侧；调整变频电源输出的电压频率，使补偿电抗器和谐振电容回路谐振；升高外部交流电源的电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第一高压侧电压，测量此时局部放电量；在步骤五的基础上继续升高外部交流电源电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第二高压侧电压，测量此时局部放电量。实现能够排除外来的干扰准确测量试验装置的自身的局部放电并可用于试验前对装置进行校准的优点。
Description
技术领域
本发明具体地，涉及一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法。
背景技术
目前，长时感应电压试验(ACLD)可以用以模拟瞬变过电压和连续运行电压作用的可靠性。而附加局部放电测量试验能够用来探测变压器内部非贯穿性缺陷。
在介质内部发生局部放电时，内部移动的电荷量称为实际放电量，因为实际放电是在介质内部进行，其放电量是无法测量的。但根据现有技术的分析，视在放电量与实际放电量存在一定的关联关系，可以通过测量视在放电量间接得到实际放电量。在一个诸如变压器的试品中，可能同时出现大小不同的视在放电量，将稳定出现的最大视在放电量称为局部放电的放电量。
局部放电时，试品两端产生一个几乎瞬时的电压变化。根据脉冲电流法的原理，如果把试品接入到检测回路，就会产生脉冲电流，用一灵敏度高的电子仪器测出脉冲电流，就可判断是否存在局部放电，并检测其放电强度。现有技术中，测量局部放电具有直接法和平衡法。如图1a所示为直接法，试品等效电容Cx与耦合电容Ck并联，测量阻抗Zm与耦合电容器Ck串联。如图1b所示为直接法的另一种接法，试品等效电容Cx与耦合电容Ck并联，测量阻抗Zm与耦合电容器Cx串联，与耦合电容器Ck并联。其中M为局部放电测量仪，Zf为高压滤波器。
现有的利用脉冲电流法测量单相双绕组变压器感应电压试验回路。其中，包括了试验装置和被试变压器。其中试验装置包括AC380V电源、变频电源、试验变压器、补偿电抗器、测量分压器。三交流电源通过变频电源接入试验变压器的低压侧。试验变压器的高压侧与被试验变压器的输入侧连接，在试验变压器的高压侧并联有补偿电抗器和测量分压器。控制台通过光缆连接变频电源。，当对于电力变压器试验时，通常利用被试变压器自身的高压套管作为耦合电容，在套管末屏串联接入检测阻抗进行测量。
但是，根据技术标准和试验要求，变压器局部放电不能大于500pC。这是一个比较小的量，特别是在现场试验当中。因此，在变压器局部放电测试时，排除外部的干扰变得特别重要。而试验装置中的放电，对测量影响极大。如果试验装置存在比较大的放电，例如，大于5000pC，并传导至试品，即被试变压器140，在被试变压器中将具有到数百pC的干扰，致使无法判断局部放电是来自被试变压器，还是来自试验装置的干扰；因此，对试验装置进行放电量校准，特别是测得局部放电超过标准时，即存在较大放电量时，难以判断局部放电的来源。
因此，目前的局部放电测试方法具有如下的缺点：(1)无法在试验前，专门对装置进行校准；(2)无法对校准进行定量，不能掌握装置局部放电的具体量值；(3)对于其他放电量正常试品重复试验，对于试品存在加速绝缘老化的风险；(4)现场试验中发现问题后，无法及时解决。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，以实现能够排除外来的干扰准确测量试验装置的自身的局部放电并可用于试验前对装置进行校准的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，所述试验装置包括试验变压器、补偿电抗器和测量分压器，所述补偿电抗器和测量分压器并联在试验变压器的高压侧，所述测量分压器至少有两个电容臂串联而成，其中一个为高压电容臂，另一个为低压电容臂，且该实验装置用于对外部的被试变压器进行感应电压试验，
步骤一：在补偿电抗器的两端并联一个谐振电容，该谐振电容的电容值与上述被试变压器的等效电容值相等，且所述谐振电容能够与补偿电抗器在100-300Hz频率范围内发生谐振；
步骤二：在两个电容臂的连接处电连接一个检测阻抗，所述检测阻抗的输入端电连接在两个电容臂之间，所述检测阻抗的输出端电连接局部放电测试仪，利用该局部放电仪测量试验装置中的局部放电；
步骤三：对试验变压器供电，外部交流电源通过变频电源接入试验变压器的低压侧；
步骤四：调整变频电源输出的电压频率，使补偿电抗器和谐振电容回路谐振；
步骤五：升高外部交流电源的电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第一高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量；
步骤六：在步骤五的基础上继续升高外部交流电源电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第二高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量。
进一步的，步骤五和步骤六中电压保持时间为一分钟。
进一步的，所述谐振电容在工作频率为30-300Hz 且电压为120kV 条件下的局部放电小于10pC。
进一步的，用于750kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为1.8μF-2.2μF，所述第一高压侧电压为69.3kV，所述第二高压侧电压为94.5kV。
进一步的，所述谐振电容的电容值为2μF。
进一步的，在220kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为0.2-0.3μF；所述第一高压侧电压为11kV，所述第二高压侧电压为15kV。
进一步的，所述谐振电容的电容值为0.25 μF。
进一步的，在330kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为0.2-0.5μF，所述第一高压侧电压为38.5kV，所述第二高压侧电压为52.5kV。
进一步的，所述谐振电容的电容值为0.35 μF。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过谐振电容代替被试验变压器，使得试验装置能够形成并联谐振回路以便使试验装置有效工作，并在此种情况下测量该装置的局部放电，从而避免了被试变压器放电对试验装置的影响，达到了在排除外来的干扰的同时准确测量试验装置的自身的局部放电并可用于试验前对装置进行校准的目的。而根据不同的实验电压，选择适当的谐振电容，从而使实验结果更加准确，排除器件放电的干扰。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1a和图1b为现有技术中采用直接法测量局部放电的电路示意图；
图2为本发明所述的用于变压器感应电压试验的装置的电路示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
100-变频电源；110-试验变压器；120-补偿电抗器；130-测量分压器； 160-检测阻抗；170-控制台；180-局部放电测试仪；190-交流电压表；200-谐振电容。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，试验装置如图2所示，包括试验变压器110、补偿电抗器120和测量分压器130，补偿电抗器120和测量分压器130并联在试验变压器110的高压侧，测量分压器130至少有两个电容臂串联而成，其中一个为高压电容臂，另一个为低压电容臂，且该实验装置用于对外部的被试变压器进行感应电压试验，其测量方法具体如下：
步骤一：在补偿电抗器120的两端并联一个谐振电容200，该谐振电容200的电容值与被试变压器的等效电容值相等，且谐振电容能够与补偿电抗器120在100-300Hz频率范围内发生谐振；
步骤二：在两个电容臂的连接处电连接一个检测阻抗160，检测阻抗160的输入端电连接在两个电容臂之间，检测阻抗160的输出端电连接局部放电测试仪180，利用该局部放电仪180测量试验装置中的局部放电；
步骤三：对试验变压器110供电，外部交流电源通过变频电源100接入试验变压器110的低压侧；
步骤四：调整变频电源100输出的电压频率，使补偿电抗器120和谐振电容200回路谐振；
步骤五：升高外部交流电源的电压，选择此时试验变压器110的高压侧电压为第一高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量；
步骤六：在步骤五的基础上继续升高外部交流电源电压，选择此时试验变压器110的高压侧电压为第二高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量。
其中，步骤五和步骤六中电压保持时间为一分钟。可以根据实验需求对时间的长短进行选择。
补偿电抗器120包括至少一个补偿电抗器L，优选地，由两个以上的补偿电控器L串联形成。
补偿电抗器120的额定电感1.1H，额定电压120kV，额定电流30A。测量分压器130由两个以上的电容C1和C2串联而成，其中，电容C1为测量分压器的高压电容臂，其参数为：电容值1000pF，额定电压120kV，而电容C2则为测量分压器的低压电容臂，其参数例为：电容量为1µF，额定电压1kV，即此时的分压器额定分压比1000:1。实际应用中C1和C2的取值可以依据具体测量需要来确定二者的分压比和相应电容值。
在补偿电抗器的两端并联有所述谐振电容200。检测阻抗160的输入端连接测量分压器130的电容臂之间，即电容C1和电容C2之间，接地端则接地，局部放电测试仪180则通过测量信号电缆连接所述检测阻抗160的输出端。交流电压表190通过测量信号电缆连接所述测量分压器的电容臂，即电容C1和电容C2之间。控制台170通过光缆连接变频电源100，以控制变频电源输出。
这样工作时，C1起双重作用：（1）分压电容器的高压电容臂；（2）测量局部放电所需要的耦合电容。
试验装置中的补偿电抗器120电感值的取值原则是：能够与谐振电容200在100-300Hz范围内发生并联谐振，从而在高于2倍工频的条件下，对外部的被试变压器进行感应电压试验。
谐振电容200的参数的选择应该针对所要进行测试的被试变压器的参数。工作电压为750kV，和工作电压为330、220kV变压器试验装置局部放电测量的方法是相同的，只是采用的谐振电容200的容量不同而已。在以下的实施例中，以工作电压为750 kV为例，阐述了谐振电容200的参数的选取。
由于被试变压器140的等效电容量是一个范围，对于750kV，一般是1.8μF-2.2μF，因此，谐振电容200的电容量为1.8μF-2.2μF，优选地，谐振电容200的电容量为2μF，这样谐振电容200非常接近实际等效电容，试验效果较好。
对于750kV的被试变压器，低压侧仅需要输入94.5kV。因此，谐振电容200的一分钟工频耐受电压为70kV-140kV。该范围完全满足在94.5kV下工作，测量局部放电的要求。优选地，额定电压为70kV，此电压属于66kV等级绝缘的范畴，裕度合理。额定电压再低，则不满足试验电压要求，当额定电压高于140kV，则裕度过大。
谐振电容200的工作频率与试验电压频率相似，为30-300Hz，优选地为100-300Hz，以避免变压器的铁心饱和。
谐振电容200的局部放电为120kV下小于10pC，140kV下小于100pC。由于试验装置本身正常情况下放电量在1000pC，因此，只要谐振电容200自身放电小于试验装置放电量一个数量级，对测量的影响就可以忽略。
其中第一高压侧电压为，即69.3kV，第二高压侧电压为，即94.5kV，此为测量750kV等级变压器的感应电压试验装置中的局部放电的可供选择的取值。
应当知道，本发明的方法也可以应用于330kV、220kV变压器的感应电压试验装置中局部放电的测量和校准，这两个电压等级变压器试验装置原理与750kV等级变压器完全相同，设备配置也相同，只是参数不同。当对于不同的变压器进行测量或校准时，相应的谐振电容的电容量应根据被试变压器的等效电容选取，使谐振电容能够与补偿电抗器在100-300Hz范围内发生谐振，模拟实际试验的状态。
对于220kV、330kV变压器，其等效电容较小。因此，当对于220kV变压器的感应电压试验装置中局部放电进行测量和校准时，谐振电容容量为0.2-0.3μF，优选为0.25 μF。第一高压侧电压为11kV，所述第二高压侧电压为15kV。
当对于330kV变压器进行校准时，谐振电容容量可取0.2-0.5μF，优选为0.35 μF。第一高压侧电压为38.5kV，所述第二高压侧电压为52.5kV。
应当知道，该方法也可以应用于330kV、220kV变压器的感应电压试验装置中局部放电的测量和校准，这两个电压等级变压器试验装置原理与750kV等级变压器完全相同，设备配置也相同，只是参数不同。当对于不同的变压器进行校准时，相应的谐振电容的电容量应根据被试变压器的等效电容选取，使谐振电容能够与补偿电抗器在100-300Hz范围内发生谐振，模拟实际试验的状态。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，所述试验装置包括试验变压器、补偿电抗器和测量分压器，所述补偿电抗器和测量分压器并联在试验变压器的高压侧，所述测量分压器至少有两个电容臂串联而成，其中一个为高压电容臂，另一个为低压电容臂，且该试验装置用于对外部的试验变压器进行感应电压试验，其特征在于：
步骤一：在补偿电抗器的两端并联一个谐振电容，该谐振电容的电容值与上述试验变压器的等效电容值相等，且所述谐振电容能够与补偿电抗器在100-300Hz频率范围内发生谐振；
步骤二：在两个电容臂的连接处电连接一个检测阻抗，所述检测阻抗的输入端电连接在两个电容臂之间，所述检测阻抗的输出端电连接局部放电测试仪，利用该局部放电仪测量试验装置中的局部放电；
步骤三：对试验变压器供电，外部交流电源通过变频电源接入试验变压器的低压侧；
步骤四：调整变频电源输出的电压频率，使补偿电抗器和谐振电容回路谐振；
步骤五：升高外部交流电源的电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第一高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量；
步骤六：在步骤五的基础上继续升高外部交流电源电压，选择此时试验变压器的高压侧电压为第二高压侧电压，保持一段时间，测量此时局部放电量；
补偿电抗器包括至少一个补偿电抗器。
2.根据权利要求1所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：上述步骤五和步骤六中电压保持时间为一分钟。
3.根据权利要求1或2所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：所述谐振电容在工作频率为30-300Hz 且电压为120kV 条件下的局部放电小于10pC。
4.根据权利要求3所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：用于750kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为1.8μF-2.2μF，所述第一高压侧电压为69.3kV，所述第二高压侧电压为94.5kV。
5.根据权利要求4所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：所述谐振电容的电容值为2μF。
6.根据权利要求3所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：在220kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为0.2-0.3μF；所述第一高压侧电压为11kV，所述第二高压侧电压为15kV。
7.根据权利要求6所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：所述谐振电容的电容值为0.25 μF。
8.根据权利要求3所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：在330kV的变压器感应电压试验时，所述谐振电容的电容值为0.2-0.5μF，所述第一高压侧电压为38.5kV，所述第二高压侧电压为52.5kV。
9.根据权利要求8所述的测量变压器感应电压试验装置中局部放电的方法，其特征在于：所述谐振电容的电容值为0.35 μF。
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