[发明专利]换流变压器直流局部放电检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压设备绝缘监测领域，具体说是一种换流变压器直流局部放电检测装置及方法。

背景技术

随着特高压直流输电的飞速发展，直流输变电设备的绝缘性能检测和考核带来了新的技术问题。换流变压器是最核心的直流输变电设备之一，其绝缘为油纸绝缘。油纸绝缘中若存在的局部缺陷，会影响整体电气强度，会给运行造成重大的安全隐患，因此，投运或检修时需对换流变压器进行绝缘性能检测。

局部放电（以下简称局放）是指绝缘材料中的某一部分在因电场集中而引发的放电，这种放电现象不贯穿整个绝缘，反映着绝缘材料存在薄弱环节。通过检测局放过程中伴随的各种声、光、电现象，来判断是否存在局放，是目前判断绝缘内部是否存在缺陷的重要手段。

绝缘介质在直流电压和交流电压作用下的电压分布是不同的。因此，在直流输变电系统中，为模拟实际运行状况，需对换流变压器进行直流耐压试验和局放测量。

直流局放的特征参数是视在放电量和脉冲个数，是通过检测伴随局放产生的各种现象和物理量来评定局放状况。由于直流局放脉冲重复率低，单个脉冲随机性强，没有交流局放脉冲群的特点，因此现场测量时，抗干扰问题突出，很难判断检测到的信号是否是真实的局放信号。如何真实有效地判别出直流局放是当前世界上换流变压器直流局放测量亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效的换流变压器直流局部放电检测装置及方法。

所述换流变压器直流局部放电检测装置，在所述换流变压器的阀侧连接直流高压发生器，所述高压发生器的输出端并联分压器，其特征是：所述换流变压器阀侧两端的套管并接到所述直流高压发生器的输出线，换流变压器网侧两端的套管短接，在换流变压器的阀侧与网侧的套管末屏分别对地连接与套管等效电容匹配的检测阻抗，分别从两个检测阻抗的输出端采样到局放测试仪的输入端。

一种考虑较高信噪比和阻抗匹配的检测阻抗实施例为，所述检测阻抗由套管等效电容和第一调谐电阻、耦合变压器的初级绕组构成RLC谐振电路，通过耦合电容和耦合变压器连接到阻抗匹配模块，并由所述阻抗匹配模块的输出端通过放大器输出信号到局放检测仪。

进一步地，考虑阻抗保护，在耦合变压器的初级两端之间、或耦合变压器的初级两端与地之间连接有气体放电管。

一种RLC电路的实施例为，所述RLC谐振电路由所述耦合变压器的初级绕组并接第一调谐电阻，一端连接由套管所等效的套管等效电容构成。

作为阻抗匹配的实施例，所述阻抗匹配模块设有第二调谐电阻，所述第二调谐电阻与耦合变压器的次级绕组并联，所述第二调谐电阻的两端连接放大器的两输入端，通过放大器的输出端引出阻抗匹配模块的输出端。

所述第二调谐电阻通过串联连接的试验调谐电阻与所述耦合电容连接，所述试验调谐电阻的两端连接定标输入端，所述定标输入端用于由局放检测仪输出定标信号对匹配阻抗进行测试。

一种利用上述装置的换流变压器直流局部放电检测方法，其特征是：利用脉冲电流法，在换流变压器的阀侧绕组和网侧绕组上同时串入检测阻抗，并监测检测阻抗上的脉冲电压，若两个检测阻抗上检测到的脉冲电压极性相反，则认为是换流变压器内部存在局放信号；若两个阻抗上检测到的脉冲电压极性相同，则认为是外部的干扰放电信号。

一种优化方案，在利用脉冲电流法检测的同时，将至少三个局放测量的超声波探头装在所述换流变压器本体的金属外壳上，通过检测到的回声信号对直流放电的位置进行放电和/或定位判断。

一种信号分析方式为，对在监测阻抗上的脉冲电压信号采集后，由同轴电缆送到局放测试仪依次进行滤波、放大、消除周期性干扰和空间干扰、进行傅立叶频域变换，提取局部放电信号的基本特征图谱得到分析结果。

所述局放测试仪由交流电源经过隔离变压器和滤波器滤除电源侧的干扰，脉冲电压信号采集通道采用单独铝壳屏蔽。

本发明通过电声综合判断、极性判断相结合的方法，正确识别换流变压器内部的直流局放信号，有效解决了直流局放信号的判别和检测。检测阻抗由RLC电路产生谐振放大局放信号，RLC的参数与换流变压器套管电容量相匹配，使得阻抗上采集到的电压便于检测。本发明还具有以下显著优点：

（1）公开了一种换流变压器直流局放测量技术，填补了当前直流局放检测的空白。

（2）基于脉冲电流法，辅以极性判断，通过同时检测网侧、阀侧串接的匹配检测阻抗上的脉冲电压极性，来判断局放是否发生在换流变压器内部。这种方法能有效排除外部放电信号的干扰，准确分离出换流变压器内部的局放信号。