直流下局部放电试验与测量系统设计_图文

1、 万方数据2008年8月高压亡z第44卷第4期.327.图1直流F局放试验与测量回路为了得到直流下局部放电更多的信息.必须用很高的采样频率对放电脉冲波形以及超高频信号进行采集。实验中采用DP04054,模拟带宽为500MHz,实时采样率为2.5GS/s。1.2超宽带测量电阻脉冲检测阻抗由无感电阻R。(100Q和保护单元P并联而成,封装在一屏蔽铜管内。测量电缆CM 的波阻抗二及首、末端接入的电阻R卯为50Q(图1、2中末端匹配均省略显示。为了检验脉冲波形测量系统的频率响应特性.利用方波源信号的陡下降沿(为2ns作为输入脉冲,并比较输入脉冲与经测量电阻后的信号。校验系统的原理图见图2。示波器图2测

2、量电阻频率响应校验原理图方波源信号与经过测量电阻后的下降沿信号见图3。从图3可以看出.示波器测得方波源下降沿为2ns.而经过测量电阻后的下降沿为3ns.没有增加振荡(图中的振荡是研制的方波源信号自身的,相比之下只增加1ns,说明无感测量电阻尼,的性能是满足试验要求的。0.16O.14O.10O.06O.02-o.02f/n8图3校验脉冲和经测量系统传输后脉冲1.3超高频传感器一般油中放电上升沿很陡.脉冲宽度多为ns 级。能激励起大于l GHz的超高频电磁信号。超高频范围内(3003000MHz提取的局部放电信号基本上可以避开外界干扰.可极大提高局放检测的可靠性和灵敏度。文中使用的超高频传感器见

3、图4.该传感器的设计和工作原理见文101。在高压试验大厅里通过无局放高压电源对一置于变压器箱体内的充满10个大气压高压氢气的放电管加压使之放电.并使用鞭状天线发射放电管发(a等角螺旋天线(b阻抗变换器图4超高频传感器出电磁波.该等角螺旋天线接收得到的UHF信号时域和频域波形见图5。可看出此等角螺旋天线可以很好地检测到放电信号.并且覆盖300MHz1.5GHz 的频带范围。对于上述放电进行了多次试验.其频谱图具有极其相似的特征.说明试验具有可重复性。O.80.4专o-o.4-o.8L.吖70O.05O.10O.15O.20l,us(a时域波形O.012O.0080.004O O.40.81.21

4、.62.0,GHz(b频域波形图5放电管脉冲超高频时域和频域波形2放电脉冲的测量-在高压试验屏蔽大厅内对自行设计的缺陷模型在直流高压下进行了多次重复的局放测量。笔者仅给出针板模型的放电脉冲波形及其超高频信号.以及特殊处理的导线尖端在空气中的电晕放电波形三:.其超高频信号。2.1空气中电晕为了验证试验和测量系统的稳定性.对直流下空气中电晕放电波形进行了测量。试验时.用脉冲电流信号来触发.示波器两个通道同时采集放电脉冲波形及其超高频信号。在整个升压过程中,电晕放电波形稳定,放电频率随电压幅值的升高而增大。图6中I可以得出电晕放电脉冲波形的波头时间约为30ns,脉冲持续时间约为300ns,没有振荡和

5、过冲。而从图6中II已基本看不到超高频信号.这是由于空气中电晕放电上升沿、下降沿很缓所致(在高频带内能量幅值很小。此试验结果再次表明整个系统是满足试验要求的.z/ns 图6直流下导线尖端空气中电晕放电波形及其超高频信号万方数据 万方数据 直流下局部放电试验与测量系统设计作者:司文荣, 李军浩, 袁鹏, 黄海波, 郭宏, 李彦明, SI Wen-rong, LI Jun-hao, YUAN Peng, HUANG Hai-po, GUO Hong, LI Yan-ming作者单位:西安交通大学电气工程学院,陕西,西安,710049刊名: 高压电器英文刊名:HIGH VOLTAGE APPARAT

6、US年,卷(期:2008,44(4被引用次数:1次参考文献(10条1.王晶变压器局部放电超高频信号传播特性的研究 20062.司文荣;李军浩;李彦明高压直流发生器特殊结构对其内部局放测量的影响期刊论文-高压电器 2008(023.司文荣;李军浩;李彦明直流下油中局部放电脉冲波形测量与特性分析期刊论文-西安交通大学学报 2008(044.白建社;江秀臣基于移动时间窗的直流局部放电特征提取方法期刊论文-电力系统自动化 2005(145.冉汉政;吴广宁;于成龙膜纸复合储能电容器的直流局部放电信号分析方法期刊论文-电工技术学报 2006(046.PETER H F;JOHAN J Partial Di

7、scharges at DC Voltage:Their Mechanism,Detection and Analysis 2005(027.FROMM U Interpretation of Partial Discharge at DC Voltages 1995(058.RENATE S Ramp Technique for DC Partial Discharge Testing 1985(019.RENATE S;JOHNL L Partial Discharge Testing under Direct Voltage Conditions 1982(0110.于钦学;邱昌容油纸绝

8、缘直流局部放电的研究 1998(05相似文献(10条1.期刊论文张宗喜.舒乃秋.曾宏.聂德鑫.ZHANG Zong-xi.SHU Nai-qiu.ZENG Hong.NIE De-xin高压直流滤波电容器直流局部放电的试验研究-高压电器2010,46(9高压直流滤波电容器在高压系统中应用广泛,是高压设备中的关键元件,同时作为直流输电工程中的重要设备,其绝缘性能直接关系到整个直流输电系统的可靠性.由于其本身的绝缘性能可能存在先天缺陷和运行过程中受到腐蚀、振动或受潮等原因而受到损坏,导致局部放电,而局部放电信号包含了很多绝缘性能的变化信息,所以通过局部放电测试对高压电容器的绝缘性能的优劣进行评估是

9、很有效的手段.笔者主要针对大电容试品的直流局部放电测试系统而展开工作,从局部放电的原理出发,针对不同缺陷类型的模拟电容器进行直流局部放电试验,通过测量系统的数据采集和对数据的后续处理,作出不同模拟试品在直流电压下的局部放电的特征参量图谱,通过对图谱来分析对比不同缺陷的放电特点.2.会议论文傅军.张仲大超高压交、直流设备的现场局部放电测量技术1993本文对超高压交、直流设备的现场局部放电测量技术进行了探讨。对直流电气设备在直流电压下的局部放电特征进行了分析。在此基础上,结合不同设备的结构特点,提出了几种直流局部放电测量方法,如声电综合测量,双臂式抗干扰回路,微窗口电路等。直流局部放电测量系统包括

10、检测部分和记录部分。文中给出了500kV葛洲坝换流站部分直流设备的直流局部放电测量结构及典型示波图。3.学位论文刘华昌高压电容器直流局部放电的特征分析2005高压电容器在高压系统中应用非常广泛,是高电压设备中的关键元件。由于高压电容器的绝缘性能可能存在先天缺陷和在存贮以及运行过程中受到电腐蚀、振动磨损开裂、热裂解、受潮等各种原因受到损坏,导致局部放电发生,因而局部放电信号通常蕴含了绝缘性能的渐变信息。鉴于交流局部放电的成熟理论和成功应用,分析高压电容器直流局部放电的特征更接近电容器的真实情况,为电容器储存寿命的预测和电容器初期故障缺陷的揭露提供有力依据,对提高系统的有效性和可靠性有重大意义。根

11、据调研,高压电容器直流局部放电的研究在国内直流局部放电领域尚属新型技术,本课题主要对高压电容器直流局部放电的参数特征进行初步分析,为高压电容器直流局部放电指纹的提取、识别和归类提供了参考途径和技术经验。本课题主要研究了高压电容器加电过程的直流局部放电的特征。根据局部放电的机理、局部放电检测的理论及直流局部放电的特点,在现有的条件下设计了人工化和计算机化直流局部放电检测系统;自行设计了寿命试验触发电路并进行了OrCAD/PSpice9仿真;详述了人工化直流局部放电检测系统构造及其抗干扰的措施,并将直接测量到的局放信号应用统计理论提取特征参量,借助MATLAB、EXCEL软件进行处理和识别。同时简

12、述了计算机化直流局部放电检测系统构造及其初步测试效果。4.期刊论文李晓华.吴广宁.张血琴.边姗姗.LI Xiao-hua.WU Guang-ning.ZHANG Xue-qin.BIAN Shan-shan典型缺陷的直流局部放电波形测量与特性分析-高电压技术2007,33(8为深入了解直流局部放电特性,在直流下分别测量了气隙、表面和电晕放电模型的局部放电,比较3种模型的放电脉冲波形和直流电压施加不同阶段的放电情况,并从放电机理角度分析了直流电压施加不同阶段局部放电特性的差异.结果表明,3种放电模型的直流局部放电能量分布频段多10 MHz,放电脉冲波形与频谱分析图存在区别,可以此分辨3种放电类型

13、.气隙放电模型在直流电压移除后,因空间电荷作用,绝缘介质中存在较强的内电场会引起较多的反极性放电;而表面放电模型与电晕放电模型在直流电压移除后无此现象.5.期刊论文张血琴.吴广宁.曲衍宁.舒雯.冉汉政.ZHANG Xueqin.WU Guangning.QU Yanning.SHU Wen.RANHanzheng高压储能电容器直流局部放电检测仪的研制-西南交通大学学报2006,41(6为了评估高压储能电容器的性能,基于RLC平衡检测阻抗法和t(相邻放电脉冲时间间隔分析法,研制了高压储能电容器直流局部放电检测仪.该仪器主要由具有良好抗干扰能力的60250 kHz检测硬件和能进行数据处理与统计分析

14、的局部放电分析软件组成.对含有内部、接触、重叠典型缺陷的高压储能电容器模型进行了直流局部放电测试,t分布及放电量谱图表明,该检测仪能较好地检测出有缺陷的电容器局部放电产生的原因及其绝缘状态.6.会议论文张宗喜.刘诣.聂德鑫高压直流滤波电容器直流局部放电的试验研究2009高压直流滤波电容器在高压系统中应用广泛,是高压设备中的关键元件,同时作为直流输电工程中的重要设备,其绝缘性能直接关系到整个直流输电系统的可靠性。由于其本身的绝缘性能可能存在先天缺陷和运行过程中受到腐蚀,振动或受潮等原因而受到损坏,导致局部放电,而局部放电信号包含了很多绝缘性能的变化信息,所以通过局部放电测试对高压电容器的绝缘性能

15、的优劣进行评估是很有效的手段。本论文主要针对大电容试品的直流局部放电测试系统而展开工作,从局部放电的原理出发,针对不同缺陷类型的模拟电容器进行直流局部放电试验,通过测量系统的数据采集和对数据的后续处理,作出不同模拟试品在直流电压下的局部放电的特征参量图谱,通过对图谱来分析对比不同缺陷的放电特点。7.期刊论文吕伟杰.黄雪峰.张严.LV Wei-jie.HUANG Xue-feng.ZHANG Yan有机复合介质储能电容器直流局部放电检测系统的研究-电力电容器2007,28(5储能电容器的工作过程是在高压直流条件下进行较长时间充电,然后在很短的时间放电,从而在负载上形成高电压、大电流的脉冲.为了检

16、测该电容器的性能,开发了一套在高压直流条件下进行储能电容器局部放电检测的装置,并给出了初步试验结果.为提高大电容测量系统的灵敏度,该装置采用并联RLC型电桥平衡回路来提取放电信号,该信号经窄带、增益稳定的放大单元后,再经过带通滤波器、数据采集,最后得到所需试验数据.试验表明,该系统可以获得不同缺陷电容器发生局部放电时放电幅值的时间分布谱图,这为直流局部放电的统计分析和模式识别、判断故障类型和介质老化程度打下了良好的基础.8.期刊论文曲衍宁.吴广宁.张血琴.王鹏.QU Yan-ning.WU Guang-ning.ZHANG Xue-qin.WANG Peng储能电容器直流局部放电检测装置-高电

17、压技术2007,33(8储能电容器的工作过程是在高压直流条件下较长时间的充电后在很短的时间放电,从而在负载上形成高电压、大电流的脉冲, 这种脉冲电流是电容器绝缘老化的主要原因.为了检测该电容器的性能,开发了一套在高压直流条件下进行储能电容器局部放电检测的装置,并给出了初步试验结果.为提高大电容测量系统的灵敏度,采用并联RLC型电桥平衡回路提取放电信号,并经窄带、增益稳定的放大单元和带通滤波器、数据采集卡得到试验数据.试验表明,该系统可获得不同缺陷电容器发生局部放电时放电幅值的时间分布谱图.利用Delta(t方法进行统计分析,可提取到不同缺陷的Qmax-t、(-Q-t、n-t和n-Q曲线,这为直

18、流局部放电的统计分析和模式识别、判断故障类型和介质老化程度打下了良好的基础.9.学位论文舒雯基于Delta(t方法的高压储能电容器直流局部放电的信号分析2006高压脉冲储能电容器是脉冲功率系统中的关键器件,其绝缘性能直接关系到脉冲功率设备的工作可靠性。而现行的评估方法,如耐压试验、测电容值、泄漏电流等,不能准确地检测出对电容器寿命造成极大伤害的某些缺陷。因此,寻找一种有效的评估方法来剔除缺陷产品,判断电容器的工作可靠性,对要求万无一失的武器系统来说是意义重大的。根据交流高压设备绝缘检测经验,局部放电信号蕴涵丰富的绝缘性能渐变信息,其特征参量能有效表征绝缘内部的缺陷类型。因此,分析电容器直流局部放电及其发展趋势,揭露电容器绝缘内部的缺陷类型,对丰富电容器的出厂检测手段和提高脉冲功率系统可靠性有重要的实际应用价值。目前,国内对直流条件下局部放电发生、发展过程以及如何选取直流局部放电信号的特征参量来表征高压储能电容器绝缘状况,揭示电容器的典型绝缘缺陷类型与直流局部放电特征参量的关系,对单一缺陷电容器进行缺陷类型的识别等问题尚未进行系统研究。本论文主要围绕上述问题开展工作。首先对直流局部放电的发生发展过程进行了详细阐述,并将Delta(t分析方法引入直流局部放电信号分析,开发了直流局部放电测试分析系统;对含有不同缺陷类型的电容器进行直流局部放电检测,在试