专利名称：变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于变压器检测系统领域，特别涉及一种变压器绕组匝间局部放电联
合检测与诊断平台。
背景技术：
电力变压器作为输电网中的重要组成部分，担负着系统电能传递的重要任务，它 的运行状况直接关系到系统的安全运行。根据近几年年度国家电网公司系统110kV及以上 电压等级变压器的事故与障碍情况的统计分析，变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏 部位，占总损坏台次的比例超过70%，对于变压器绕组而言，轻微匝间放电不易被发觉且不 易与其他部位的局部放电进行区分，且变压器仍可以运行，但故障不排除，轻微的匝间放电 的发展越来越严重呈现一种加速发展趋势，可能会造成匝间短路的严重后果，严重时会烧 毁变压器。因此，有效地对变压器绕组匝间放电进行监测，并及时发现绕组匝间局部放电故 障，对提高变压器的运行可靠性和预防因变压器绕组匝间放电而引发的短路故障具有十分 重要的意义。 实际运行中变压器绕组会承受雷击过电压、操作过电压等机械应力，引起绕组变 形，引起匝间绝缘物理性缺陷；同时绕组在生产过程中留下的缺陷及绕组匝间绝缘在热应 力、电应力、与环境应力的共同作用下，绝缘逐步劣化绝缘强度降低，在多种原因综合作用 下，变压器绕组匝间会发生局部放电，并可能最终引起绕组短路事故。局部放电检测是当 前人们公认的发现潜在性绝缘故障最及时最有效的一种技术，无论是研究机构、制造厂商， 还是电力系统运行部门，都广泛地把局部放电测量作为质量监控的重要指标，局部放电在 线监测能够连续、实时地反应出变压器内部的绝缘劣化状况，因此已经成为掌握变压器绝 缘状况的重要手段之一。然而，针对变压器绕组匝间放电这一变压器内部放电的一种危险 形式，目前的局部放电在线监测面临两个重要的问题一是无法将匝间放电故障与其他类 型的放电故障有效区分开来；二是无法根据局部放电信号估计放电严重程度和放电发展阶 段，因此没有形成变压器绕组匝间放电诊断规则。那么，如何从大量数据中找出其与绕组匝 间绝缘状况之间的关系，也就是说如何从已经得到的数据中判断出变压器绕组匝间是否存 在局部放电以及匝间放电发展到何种程度将具有很高的研究价值。
发明内容本实用新型针对变压器绕组的局部放电检测手段不足的问题，提供了一种变压器
绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台。其特征在于，所述平台包括变压器环境模拟系统
和变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统两大部分；变压器环境模拟系统的结构
为真空浸油机将处理后的放电模型放置于恒温箱内，真空滤油机的入口与出口分别与恒
温箱的出口与入口连接，并且恒温箱与油泵循环系统连接，组成局部的闭环回路； 变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统的结构为控制台依次与变压器、
保护电阻串联，然后与电容分压器、放电模 并联，电容分压器与常规脉冲电流检测单元串联、放电模型与超宽频带脉冲电流传感器串联后，共同并联接入控制台；放电模型放置于变 压器环境模拟系统中，监测放电模型的超声波传感器、特高频传感器安装在变压器环境模 拟系统中的恒温箱的表面，其输出端分别与一号示波器连接，常规脉冲电流检测单元的输 出端通过局部放电检测仪与一号示波器连接，超宽频带脉冲电流传感器的输出端与二号示 波器连接，正弦信号发生器分别输入一号示波器和二号示波器， 一号示波器和二号示波器 的输出口分别与一号计算机、二号计算机连接，从变压器环境模拟系统的恒温箱的取油口 取得的变压器油油样接入变压器油成分分析系统。 所述恒温箱的温度控制范围为25°C 20(TC，可以将箱内温度稳定在某一数值的 同时与油泵循环系统配合，实现恒温箱内变压器油的循环，以模拟真实变压器的运行环境 和温度环境；所述真空浸油机须实现IO(TC， 10Pa的环境下浸油，对试验中所用到的绝缘纸 进行真空浸油处理，保证实验前绝缘纸内部的水分和气泡已经全部滤出；所述真空滤油机 对试验用的变压器油进行加热过滤，处理后的变压器油须达到油中含气量不大于0. 1 % ，含 水量不大于5ppm。 所述放电模型对比真实变压器绕组匝间电场分布环境，等效构造了油纸绝缘电力 变压器绕组匝间放电模型。 所述变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统同步监测记录变压器绕组匝 间局部放电从起始到绝缘击穿的整个过程，通过分析数据得到了变压器绕组匝间局部放电 发展的规律特性。 本实用新型的有益效果为该检测平台模拟了真实油纸绝缘电力变压器绕组匝间 内部电场、温度、湿度和绝缘老化因素，利用特高频局部放电检测技术、超声波局部放电检 测技术、常规脉冲电流检测技术、超宽频带脉冲电流检测技术以及变压器油中溶解气体成 分分析技术，通过多种测量手段并行的方法，明显提高了检测灵敏度和可靠性，解决了单一 检测方式下判据的稀缺性分散性和判定结果的不确定性，大大提高了 了变压器绕组匝间故 障诊断的可靠性。
图1为变压器绕组匝间放电联合检测与诊断平台示意图； 图2为变压器环境模拟系统的结构模块示意图。
具体实施方式本实用新型提供了一种变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台，下面通过 附图说明和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。 图1为变压器绕组匝间放电联合检测与诊断平台示意图；图2为变压器环境模拟 系统的结构模块示意图。 电力变压器国家标准GB1094. 2-1996《电力变压器第2部分温升》规定了电力变 压器的温升限值是根据不同的负载情况而定，根据在额定容量下温升限值可知，油浸式变 压器平均温度在75°C -85°〇，局部最高温度在95t:左右。本实施例中选择变压器正常运行 时的温度8(TC。变压器环境模拟系统的结构为真空浸油机将处理过的放电模型放置于恒 温箱内，真空滤油机的出口与恒温箱的入口连接，并且恒温箱与油泵循环系统连接，组成局部的闭环回路。恒温箱的温度控制范围为25°C 20(TC，可以将箱内温度稳定在某一数值 的同时与油泵循环系统配合，实现恒温箱内变压器油的循环，以模拟真实变压器的运行环 境和温度环境；所述真空浸油机须实现IO(TC， lOPa的环境下浸油，对试验中所用到的绝缘 纸进行真空浸油处理，保证实验前绝缘纸内部的水分和气泡已经全部滤出；所述真空滤油 机对试验用的变压器油进行加热过滤，处理后的变压器油须达到油中含气量不大于0. 1%， 含水量不大于5ppm。 变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统的结构为控制台依次与变压器、 保护电阻串联，然后与电容分压器、放电模型并联，电容分压器与常规脉冲电流检测单元串 联、放电模型与超宽频带脉冲电流传感器串联后，共同并联接入控制台；放电模型放置于变 压器环境模拟系统中的恒温箱内，用于监测放电模型的增益频带为20-220KHz的超声波传 感器、300-1500MHz的特高频传感器设置在恒温箱的箱体表面，并分别与一号示波器连接， IEC60270常规脉冲电流检测单元的输出端通过中国电科院伏安公司的DST-4型局部放电 检测仪与一号示波器连接，最高频带为60MHz的超宽频带脉冲电流传感器的输出端与二号 示波器连接，正弦信号发生器分别输入一号示波器和二号示波器， 一号示波器和二号示波 器的输出口分别与一号计算机、二号计算机连接。从恒温箱的取油口取得的变压器油油样 接入变压器油成分分析系统，变压器油成分分析系统由河南中分公司的中分2000油色谱 分析仪及配套的低噪音空气泵和自动脱气震荡仪组成。正弦信号发生器的作用是产生标准 正弦信号，作为一号示波器的采集控制触发源，并用于分析超声波信号、特高频信号、常规 脉冲电流信号以及超宽频带脉冲电流信号的相位分布特征。 本实施例基于Lab view编写了实验数据的采集软件平台以及数据的分析软件平 台，可以实现常规脉冲电流、特高频、超声波这三种检测系统获得的局部放电数据的放电脉 冲提取，得到任意时间段内放电次数N、总放电量Qtotal、最大放电幅值Vmax、平均放电幅 值Vave的统计，得到任意时间段内的放电次数-放电相位N-(p谱图(Cp为放电相位)、最大
放电幅值_放电相位Vmax-cp谱图、平均放电幅值-放电相位Vave-cp谱图、放电次数-放 电幅值N-V谱图、放电幅值-放电相位V-cp散点图、放电次数-放电幅值-放电相位N-V-cp
三维谱图以及局部放电灰度图像；可以实现历史数据的回放等功能，用于进行试验数据的 分析和统计；可以实现宽带脉冲电流法检测系统获得的局部放电数据的原始放电脉冲提 取，任意时间段内的宽带脉冲电流信号的等效时频谱图。变压器油成分分析系统可以实现 对任意时刻取得的变压器油进行C0、C02、CH4、C2H6、C2H4、C2H2气体含量分析。利用多种监测 方式同时监测研究变压器绕组匝间局部放电从起始到绝缘击穿的整个过程，从大量的监测 数据中寻找出变压器绕组匝间局部放电的超声波、脉冲电流、油中溶解特征气体含量以及 特高频信号的特征、各特征量的发展变化规律，进而对油纸绝缘变压器绕组绝缘状态进行 评估，为制定合理的运行、维护以及更新计划，实现变压器的状态检修提供科学依据。
权利要求变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台，其特征在于，所述平台包括变压器环境模拟系统和变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统两大部分；变压器环境模拟系统的结构为真空浸油机将放电模型进行真空浸油处理并送入恒温箱中，真空滤油机的出口与入口分别于与恒温箱的入口与出口相连接，并且恒温箱与油泵循环系统连接，组成局部的闭环回路；变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统的结构为控制台依次与变压器、保护电阻串联，然后与电容分压器、放电模型并联，电容分压器与常规脉冲电流检测单元串联、放电模型与超宽频带脉冲电流传感器串联后，共同并联接入控制台；放电模型放置于变压器环境模拟系统中，监测放电模型的超声波传感器、特高频传感器安装在变压器环境模拟系统中的恒温箱的表面，其输出端分别与一号示波器连接，常规脉冲电流检测单元的输出端通过局部放电检测仪与一号示波器连接，超宽频带脉冲电流传感器的输出端与二号示波器连接，正弦信号发生器分别输入一号示波器和二号示波器，一号示波器和二号示波器的输出口分别与一号计算机、二号计算机连接，从变压器环境模拟系统的恒温箱的取油口取得的变压器油油样接入变压器油成分分析系统。
2. 根据权利要求1所述的变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台，其特征在 于，所述恒温箱的温度控制范围为25°C 200°C ;所述真空浸油机须实现IO(TC， 10Pa的环 境下浸油；所述真空滤油机处理后的变压器油须达到油中含气量不大于O. 1%，含水量不 大于5ppm。
专利摘要变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断平台属于变压器检测系统领域。包括变压器环境模拟系统和变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统两大部分；变压器环境模拟系统模拟真实变压器的运行环境和温度环境，变压器绕组匝间局部放电联合检测与诊断系统利用多种监测方式同时监测研究变压器绕组匝间局部放电从起始到绝缘击穿的整个过程，从大量的监测数据中寻找出变压器绕组匝间局部放电的超声波、脉冲电流、油中溶解特征气体含量以及特高频信号的特征、各特征量的发展变化规律，进而对油纸绝缘变压器绕组绝缘状态进行评估，为制定合理的运行、维护以及更新计划，实现变压器的状态检修提供科学依据。
文档编号G01R31/12GK201522543SQ20092024669
公开日2010年7月7日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者刘少宇, 李成榕, 杨圆, 郑重 申请人:华北电力大学;华北电力科学研究院有限责任公司