電工電能新技術(shù)變壓器局部放電電氣定位的分析桂峻峰。談克雄。高文勝清華大學(xué)電機(jī)系，北京1841引言電力變壓器的運(yùn)行可靠性在很大程度上取決于其絕緣系統(tǒng)的件能，而絕緣薄弱環(huán)節(jié)中的局部放電現(xiàn)象則是影響絕緣性能的重要因素之。對變壓器隱患，避免突發(fā)事故。

　　在變壓器的局部放電檢測中，般可以從各個繞組出線套管的末屏接地線外殼接地引下線以及中性點(diǎn)接地線等少數(shù)幾個測量端獲得局部放吧信號=信號從放電；原經(jīng)過絕緣介質(zhì)繞組等到達(dá)變卡器外部的測帚裝置，即局部放電脈沖在變吒器內(nèi)部傳播時，必然會受到多種影響，具體現(xiàn)為信號能量和幅值的衰減，波形的畸變和延時等。這些影響與變壓器繞組和絕緣結(jié)構(gòu)。脈沖傳播的路徑和距離存在記關(guān)系，付此進(jìn)行深入研，分析，有助于對變卡器局部放電的定位和判斷。

　　2仿真模型為了能對變壓器中的局部放電源使用電氣方法來定位，需要解在不，位！發(fā)少的放電脈沖沿繞組傳播龜測景點(diǎn)時的變化規(guī)律。探求放屯位過不同時脈沖。傳播的差異。要在實(shí)際變壓器上研究這種變化規(guī)律有較多困難，甚罕不可能，而仿真方法幾療靈活適應(yīng)性強(qiáng)經(jīng)濟(jì)省時的特點(diǎn)，因此首先在仿真模型上開展研究。在進(jìn)行變壓器繞組暫態(tài)過程的研究時，以前所建立的些等效電路由鏈?zhǔn)诫娙菥W(wǎng)絡(luò)構(gòu)成+3，在定程度上反映了變壓器繞組的特性，為了更準(zhǔn)確地研究局部放電脈沖的傳播過程，還需要更全面地考慮等效電路網(wǎng)絡(luò)的稂成方式。

　　21仿真模型的建立方法仿真模增以集中參數(shù)電感電備電阻網(wǎng)絡(luò)為擎礎(chǔ)，要求模型在電路外特性上與變壓器繞組等效。

　　仿真建模工作主要包括①將變壓器繞組劃分為若干實(shí)物單元，每個實(shí)物單元由等效網(wǎng)絡(luò)中的個電路單元代②電路單元由電感性支路和電容性支路組成，建模時要計(jì)算各電路單元組成元件的參數(shù)；為電路單元的相互連接處稱作節(jié)點(diǎn)編號。

　　將若干個線餅作為個單元來劃分變壓器繞組，在仿真模型即等效電路網(wǎng)絡(luò)中，每個單元包括電感性支路和與其并聯(lián)的縱電容性支路以及對地的橫向電容性支路。電感性支路反映導(dǎo)線的自感電阻和匝間互感；縱向電容性支路反映線匝間電容絕緣漏導(dǎo)和線餅間電容絕緣漏導(dǎo)；對地橫向電容性支路包括單元對變壓器外殼單元對鐵芯的電容。單元中這些支路的參數(shù)可根據(jù)變壓器繞組的幾何結(jié)構(gòu)材料屬性和電氣參數(shù)確定45.

　　例如縱向電容參數(shù)是匝間幾何電容，和餅間幾何電容的有理式基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金會東北電力集團(tuán)公司聯(lián)合資助重點(diǎn)項(xiàng)目596372，0桂峻峰1975，男，河南籍，博士研宄生，從事電氣設(shè)備監(jiān)測的研宄；談克雄1937，男，上海籍，教授，博導(dǎo)，從事高電壓技術(shù)的教學(xué)和科研工作。

　　在仿真分析的過程中，以等效電路中的不同節(jié)點(diǎn)對應(yīng)繞組發(fā)生放電的不同位置，以在各個節(jié)點(diǎn)注入的放電脈沖電流信號模擬在該位置發(fā)生的放電。

　　注入的放電脈沖電流信號以沖激函數(shù)等效，分別計(jì)算各測量點(diǎn)所得信號的頻率響應(yīng)，以此作為放電脈沖傳播路徑的頻域傳遞函數(shù)。考慮到變壓器局部放電檢測端的實(shí)際操作情況，計(jì)算中選取的測量點(diǎn)分別為變壓器高壓繞組出線套管中壓繞組出線套管末屏接地引下線和高壓繞組中性點(diǎn)接地線，其位置分別1中1和，以下分別簡稱為高壓端中壓端和中性點(diǎn)。

　　3脈沖傳播的計(jì)算結(jié)果全面地分析局部放電脈沖的傳播特性，需要把模擬的放電源依次從各個不同節(jié)點(diǎn)注入，考慮到實(shí)際可能出現(xiàn)放電的情況，主要針對高壓繞組進(jìn)行模擬計(jì)算，從高壓端到中性點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號為23.

　　幅頻響應(yīng)，兩個信號對應(yīng)不同的放電部位，實(shí)線對應(yīng)2個節(jié)點(diǎn)。可以看出，兩個頻譜的共同特點(diǎn)是在較低頻段，例如于1001識2范圍，幅頻響應(yīng)中出現(xiàn)多個諧振點(diǎn)，導(dǎo)致信號波形畸變；而在較高頻段，頻譜較為平坦，即傳播過程對信號的影響基本上只是衰減。

　　另外，放電發(fā)生位置不同時傳遞函數(shù)也存在些差異。低頻段的諧振特性，包括諧振頻段的帶寬和諧振點(diǎn)的幅度分布，與放電發(fā)生位置有關(guān)。對高頻，的平坦斃電，端響信，魏2.2對220變壓器建模和仿真計(jì)算20厘人變壓器的相，其簡單意共有高壓中壓和低壓個繞組，高壓和中壓繞組采用連續(xù)糾結(jié)式繞制，分別有96248和94個線餅，低壓繞組為螺旋層式，共55匝。

　　夠?yàn)榉烹婞c(diǎn)的定位提供依據(jù)。

　　另外+艮據(jù)3的在高壓端測得的信號1出以內(nèi)的能量與放電脈沖傳播距離的關(guān)系，能量可根據(jù)，31定理由幅頻特性計(jì)算獲得。隨著傳播距離的增加，測量信號的能量衰減程度逐漸增大。

　　研究信號能量的變化規(guī)律，也能夠?yàn)榉烹婞c(diǎn)的定位提供依據(jù)。

　　4放電點(diǎn)定位方法不同傳播路徑傳遞函數(shù)在諧振區(qū)的不同特性，如諧振區(qū)范圍諧振分量，以及高頻范圍的平坦的幅頻特性等，都可以考慮作為電氣定位方法的基礎(chǔ)。

　　方法①根據(jù)不同檢測點(diǎn)高頻響應(yīng)幅值比的定位；②根據(jù)信號能量的定位。

　　4.1根據(jù)不同檢測點(diǎn)高頻響應(yīng)比值的定位對于不同傳播路徑傳遞函數(shù)所共有的平坦特性頻段，考察高壓端和中壓端信號幅值的比例。為此，對放電信號高頻段的傳播進(jìn)行了仿真計(jì)算，在頻率范圍為900陰2，求取此頻段內(nèi)高壓測量端的信號幅值和中壓端的信號幅值的仿真結(jié)果平均值，求得它們的比值片1.4為比值打打1與放電脈沖注入節(jié)點(diǎn)號的關(guān)系。由可5，配蓖邀電1暴薇箱8由高壓端忠振，蓖電工電能新技術(shù)，1呈現(xiàn)單調(diào)下降趨勢。

　　因此可以提出種局部放電的定位方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)臺變壓器有局部放電時，依據(jù)兩個測量端實(shí)測放電信號計(jì)算相應(yīng)頻段內(nèi)的比值好，然后根據(jù)77，曲線判斷放電發(fā)生部位。

　　4.2根據(jù)信號能量的定位當(dāng)放電脈沖在高壓繞組中的不同線餅注入時，對高壓端和中性點(diǎn)所得響應(yīng)的幅頻特性進(jìn)行分析，求出兩個測量端信號能的比值與放電所在節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。

　　量端傳播時，所得信號能量之比，與放電所在位置的節(jié)點(diǎn)號〃的關(guān)系。可以看出，隨著放電部位向遠(yuǎn)離高壓端的方向變化，比值呈現(xiàn)單調(diào)的下降趨勢。5中將位于高壓繞組首末端的第1點(diǎn)和第23點(diǎn)連結(jié)，所得線段可以近似比值與位置的關(guān)系。

　　這兩個點(diǎn)的比值可以方便地通過實(shí)際試驗(yàn)得到，所以這條線段可以由試驗(yàn)確定。由于該線段定量地反映了放電位置不同時測量信號某些分量的差異，因此可以用于放電的定位。當(dāng)發(fā)現(xiàn)臺變壓器有局部放電時，先依據(jù)高壓端和中性點(diǎn)實(shí)測放電信號計(jì)算傳遞函數(shù)的第個譜峰值之比本后根據(jù)，直線找出放電所在位置。

　　計(jì)算可知，散點(diǎn)與線段在軸方向比較大偏差約為4，這也就是定位的比較大可能偏差的電路單元數(shù)，約占整個繞組高度共有電路單元48個的8.

　　5試驗(yàn)驗(yàn)證對實(shí)際的變壓器繞組進(jìn)行了脈沖響應(yīng)的試驗(yàn)。

　　電流脈沖發(fā)生器接在繞組不同線餅與地之間，模擬變壓器主絕緣中的放電，在高壓繞組出線套管端和接地端進(jìn)行測量，從電阻傳感器上獲取信號。

　　入脈沖時，高壓端和中性點(diǎn)測量信號的能量比值，從置的關(guān)系，在實(shí)際定位操作中確定放電的位置。

　　6結(jié)論研究了局部放電脈沖在變壓器繞組中的傳播過程。根據(jù)仿真的結(jié)果分析了脈沖傳播的特性，探討了在繞組中局部放電在不同測量點(diǎn)引起的測量信號在高頻分量幅值能量等方面與放電位置的關(guān)系，經(jīng)過試驗(yàn)的驗(yàn)證并利用結(jié)果的線性化特性判斷放電點(diǎn)下轉(zhuǎn)第47頁拴，啻7小圈為實(shí)際值，線段為首末兩點(diǎn)的連線盂慶余。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)時操作系統(tǒng)北京國防工業(yè)出版社，19979575.

　　王國利，郝艷棒，李彥明。電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展。電工電能新技術(shù)，20020王國利，郝艷棒，李彥明。變壓器油中局部放電信號超高頻特性的研宄刀。電工電能新技術(shù)，2002025257.

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