变压器基于局部放电电脉冲参量的在线检测分析

对于变压器绝缘在线检测有效的方法之一是监测局部放电电脉冲参量。变压器正常运行中局部放电量较小，近年生产的110kV以上变压器局部放电量都控制在500pC以下：但在实际运行中，即使出现有5000pC左右的放电也照常运行，其绝缘缺陷发展过程可能延续几周甚至几年。但当发展到绝缘击穿故障前期，它的放电量会大大超过正常达到1×10⁵pC，因此，有可能利用价廉而简化的在线监测设备进行绝缘故障监测报警。如发现有报警后，再结合其他试验进行综合故障分析，就能有效地起到应有的监测作用和得到推广。

一、在线监测测量原理

在线测量时，由于受现场干扰信号的影响，直接测量局部放电高频参量较为困难，且对运行设备在进行在线监测采集所需信号时应尽量不改变原设备的运行接线状态。因此，将信号取样点选择在变压器铁芯接地引出线和中性点引出线以及高压套管末屏引出线处，是非常有效及合理的。在任何情况下它不会影响变压器的正常运行。但传感器选在铁芯接地点时，对传感器和放大器的灵敏度要求比选在套管末屏取样要求更高。从传感器检测的信号用平衡放大器抑制共模干扰，如用一根75Ω的高频同轴电缆送到监控室，经计算机控制幅值，脉冲鉴别仪器分析工频和高频信号，并根据设定的阀值进行记录，当故障信号超过设定幅值和脉冲频率时，即自动发出声和光的报警。其测量原理如图26—1所示。图中检测阻抗是用罗氏线圈耦合，串入变压器铁芯接地引出线和中性点引出线检测电信号。采用这种方式结构简单。不影响设备的正常运行及接线方式。为了同时能在检测阻抗上获得50Hz工频信号及局部放电高频信号(20～200kHz)，应采用高低频兼容的传感器，并应用波形分析仪及智能化软件排除干扰及分析记录各相放电水平。

二、信号取样及干扰抑制

由于电信号是通过罗氏线圈耦合取得的，因此罗氏线圈只需在设备接地末端串入耶可，它不影响设备的正常运行及保护。为了同时能在检测阻抗上得到工频信号及局部放电高频信号，设计检测阻抗时选用两种材料，使其能保证频率特性，传感器频率响应曲线，见图26-2。

在变压器铁芯引出端串入罗氏线圈获得局部放电脉冲信号有较多的优点，首先，铁芯对高、低压绕组有较大的电容，因此，不管局部放电信号是产生于高压或低压绕组，在铁芯取样点都有较好的响应。另外，还有利于抑制干扰，因为它与变压器箱壳接地线和高压绕组中性点引线上获得的信号波形很相近，采用平衡抑制干扰有较好效果。在实际应用中，由于变压器箱体通过铁轨等多处接地，从一个接地点获得的信号较弱，因此，一般可采用中性点作为平衡匹配信号。

当变压器铁芯绝缘出现故障时，往往初期为局部放电信号，后导致两点接地，形成工频短路电流信号，在信号处理单元宜将工频和高频信号分离。当工频电流信号的幅值及时间达到设定阀值时，测试仪器自动记录该数值．并发出工频报警信号。同样，当高频信号的幅值和周期脉冲个数达到设定的阔值及脉冲波形满足脉宽和频度条件时，仪器自动发出高频报警信号。

在线测量时，抑制干扰是关键问题之一，在实际测量中，电晕及载波调幅干扰会达到1万pC以上，由于各种干扰的影响，会使测量灵敏度大为降低。

局部放电信号的频谱范围在20～300kHz，载波调幅干扰约在200～300kHz的范围。在线测量若采用40～120kHz测量频带时，可有效地抑制无线电调幅波干扰。采用平衡鉴别测量方式也能有效地抑制电晕等外界干扰。  

通过平衡鉴别，虽然可对一些固定类型的干扰起一定作用，对变压器运行中出现的许多随机性干扰，会使相位、幅值不稳定，可采用对脉冲波形的时间、频率、上升沿等特征参数进行鉴别和判断，即可将随机干扰脉冲与变压器内部故障放电脉冲区别开。

在故障性放电产生初期，放电并不是稳定的连续发生，并且在在线测量时，系统内部的开关合闸、雷电等干扰也会串人测量系统。

利用波形特征参数判断和鉴别脉冲幅值、连续性．可很好地判别和消除随机脉冲及可控硅产生的干扰脉冲等干扰。鉴别报警系统还应设置防干扰判断及自动复位装置，当系统偶然出现干扰，且这种干扰刚好与内部放电的特征相似时，鉴别系统就自动复位等待；如果这种信号再次出现，满足幅频特性时，就发出声、光报警信号，并自动记录报警参数。

如果是偶然干扰，就不满足频率特性，从而可排除，不予报警。