DLT 417-2019 电力设备局部放电现场测量导则.pdf

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  • 将相同电荷量通过标准方波发生器分别注入测量阻抗和试品两端,通过两种情况下的响应比值弱 得回路衰减系数,试验中将方波发生器接于阻抗两端,通过方波发生器的电荷量与衰减系数的乘积获 得试品放电量。校准接线如图4所示。

    a)直接测量法间接校准接线

    水利图纸、图集图4间接校准接线示意图

    6电力设备的局部放电试验

    6.1电力设备局部放电试验开展的条件

    图4间接校准接线示意图(续)

    电力设备开展局部放电试验应满足以下条件: a)所有高压绝缘试验合格之后进行,必要时可在耐压试验前后各进行一次; b)试品的表面应清洁干燥,试品在试验前不应受机械、热的作用; c)油浸绝缘的试品经长途运输颠簸或注油工序之后通常应静置规定的时间后,再进行试验; d)除去个别能分辨是干扰信号并且不影响测量读数的脉冲外,背景噪声水平应低于试品允许放电 量的50%,当试品允许放电量低于20pC时,背景噪声水平可以允许到允许放电量的100%。

    6.2变压器局部放电试验

    6.2.1试验基本接线

    在套管抽头测量和校准接线

    图5变压器局部放电测量接线图

    电源一般采用倍频电动机一发电机组或变频电源

    6.2.3中间变压器(试验变压器)

    中间变压器应满足如下要求: a)中间变压器的容量应满足试验容量的要求; b)最高输出电压不宜低于所需最高试验电压(被试变压器低压侧最高试验电压)的1.2倍: c)中间变压器的高压或低压侧宜设置分接头,

    6.2.4局部放电试验的无功补偿

    无功补偿应满足如下要求: a)现场试验中,宜采用中间变高压侧补偿的方式; b)采用的电源装置为电动机一发电机组时,补偿采取过补偿的方式,即流过发电机的电流为感性 电流。

    6.2.5提高试验电压的方法

    对于试验电压等级高,在低压侧需要加较高的电压,且被试变压器低压尾端绝缘满足要求时可采 取两台相同的最高输出电压较低的中间变进行对称加压,如图6所示。 具体方法是:从发电机组或变频电源出来的电源同时接至中间变压器低压侧的“a一x”和“x a”:两台中间变压器的高压侧分别至被试变压器低压侧的首端和尾端。

    6.2.6试验加压程序

    图6对称加压方式接线

    变压器局部放电试验的加压程序如下(图7): a)在小于Uz/3的电压下接通电源,试验电压升到Us后进行测量,保持5min。 b)试验电压升到U2,保持5min。 c)试验电压升到U,当试验频率小于或等于额定频率的2倍时,试验时间为60s,当试验频率

    大于额定频率的2倍时,试验时间为(120×工频频率/试验频率)S,但不少于15s。当在感应 耐压试验同时进行局部放电时,U值即为感应耐压试验值,当仅作为局部放电试验时,U1则 为预加电压。 d)电压降到U2再进行测量。当Um≥300kV时,保持时间大于60min;当Um<300kV时,保持 时间大于30min。 e)电压降到U再进行测量,保持5min。 f)电压降到U/3以下后断开电源。

    6.2.7试验数据读取及合格判定规则

    图7变压器局部放电试验的加压时间及步骤

    变压器局部放电试验数据读取及合格的判定规则如下: a)在整个试验时间内连续观察放电波形,并按一定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取,以 相对稳定的最高重复脉冲为准,偶尔发生的较高的脉冲可忽略,但应做好记录备查。 b)整个试验期间试品不发生击穿,在U2的第二阶段的时间内,所有测量端子测得的放电量Q, 连续地维持在允许的限值内,并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势,则试验合格。 如果放电量曾超出允许限值,但之后又下降并低于允许的限值,则试验应继续进行,直到此后 30min/60min的期间内局部放电量不超过允许的限值,试品合格。

    6.2.8局部放电定位方法

    在以下三种情况时,需要进行局部放电试验: a)新安装投运时; b)返厂修理或现场大修后; c)运行中必要时。

    6.3互感器的局部放电试验

    互感器局部放电试验原理接线,如图8所示

    图8互感器局部放电试验的原理接线

    除上述两种接线方式外, 压互感器试验时,D或B点可任一点接地,

    互感器试验方法如下: a)为防止励磁电流过大,电压互感器试验的预加电压,可采用150Hz或其他合适的频率作为试 验电源。 b) 试验应在不大于1/3测量电压下接通电源,然后按表2规定进行测量,最后降到1/3测量电压 下,方能切除电源。 c)对于不接地电压互感器,应进行两次试验,即对图8b)中端子A和X轮流加高电压,另一端 接地。

    a)放电量的读取,以相对稳定的最高重复脉冲为准,偶尔发生的较高脉冲可以忽略,但应做好记 录备查。 b)试验期间试品不击穿,测得视在放电量不超过允许的限值,则认为试验合格。

    现场试验原则上应按上述标准与规定进行,但若受变电所现场客观条件的限制,认为必须要对运 行中的互感器进行局部放电时,又无适当的电源设备,则推荐按以下方法进行: a)电磁式电压互感器。以150Hz的频率作为试验电源,试验电压可用电压互感器二次绕组自励 磁产生,其试验接线如图9所示。在低压侧读取试验电压时,必须考虑试品的容升电压。 当干扰影响测量时,可采用邻近相的互感器连接成平衡回路的接线,如图10所示,被试互感器励 ,非被试互感器不励磁,以降低王扰。

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    当需要减小试验的励磁电流时,可采用两组二次绕组串联励磁,如图11所示。

    b)低压双线圈串联加压

    图9电磁式电压互感器局部放电试验接线

    图10抑制于扰的对称接法

    图11接有耦合电容C.的接线方式

    b)电流互感器。电流互感器局部放电试验,试验电压由外施电源产生,其接线如图12所示。互 感器若有铁芯C端子引出,应并接在B处。电容式互感器的末屏端子也应并接在B处。外壳 宜接A,也可直接接地。试验变压器宜选用单级变压器串接(例如单级电压为60kV的3台变 压器串接),其内部放电量应小于规定的允许水平。

    图12电流互感器试验接线图

    优影响现场测量时,可利用邻近相的互感器连接

    套管局部放电的试验电压,由试验变压器外施产生,可选用电流互感器试验时的试验变压器。试 验标准按表2执行。 变压器或电抗器套管局部放电试验时,其下部应浸入合适的油筒内,注入筒内的油应符合油质试 验的有关标准,并静止48h后才能进行试验。变压器或电抗器套管试验接线如图13所示,具有相同类 型套管时,宜用平衡接线法测量。

    穿墙或其他形式的套管的试验不需放入油筒,试验标准按表2执行。

    穿墙或其他形式的套管的试验不需放入油筒,试验标准按表2执行。

    6.5耦合电容器(或电容式电压互感器)

    图13变压器套管试验接线

    耦合电容器的试验接线与套管相同,有电容末屏端子的,可利用该端子与下法兰之间,串接测量 阻抗Zm,下法兰直接接地。若无电容末屏端子引出的,则需将试品对地绝缘,然后在下法兰对地之间 串接测量阻抗Zm。试验标准按表2规定执行

    7局部放电测量时干扰的抑制

    实际试验时只要将干扰抑制在某一水平以下,能有效测量试品内部的局部放电即可。局部放电测 量时的干扰主要有以下几种形式: a)电源网络的干扰; b)各类电磁场辐射的干扰; c)试验回路接触不良、各部位电晕及试验设备的内部放电: d)接地系统的干扰; e)金属物体悬浮电位的放电。

    在高压试验变压器的一次侧设置低通滤波器,抑制试验电源的干扰。低通滤波器的截正

    并设计成能抑制来之相线、中线(220V电源时)两线路中的干扰。滤波器宜设计成IⅡI型滤 图14所示。图14中L1用E17特氧体磁芯,用Φ2.0漆包线绕60匝,C用耐压2000V、1μF 电容,该回路的抑制效果大于40dB。

    7.2.2屏蔽式隔离变压器

    图14双Ⅱ型滤波网络接线图

    试验电源和仪器用电源设置屏蔽式隔离变压器,抑制电源供电网络中的干扰,屏蔽式结构的隔离 变压器如图15所示。

    图15屏蔽式隔离变压器

    在试验变压器的高压设置高压低通滤波器,抑制电源供电网络中的干扰。高压滤波器宜设计成T 型或IⅡ型,如图16所示。它的阻塞步

    7.2.4励磁电源隔离

    图16高压滤波器的接线图

    当在现场做变压器等自励磁加压试验时,尤其是干式变压器等局部放电较小、灵敏度较高的设 备,现场又无适当的滤波器时,可用2台10kV/400V(30kVA~200kVA)的三相变压器作为隔离 变压器,见图17所示。配合双ⅡI型的滤波器,抑制效果可达40dB,测量背景噪声水平可控制在1pC 以下。

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    kV/400V(30kVA200kVA)的三相变压器作

    平衡接线法(图18)能抑制辐射干扰及电源干扰Is。当电桥平衡时,干扰信号k、Is 路,电桥A、B两点输出等于零,达到抑制于扰的目的。平衡接线法宜选择同类设备做对称法

    7.3.2模拟天线平衡法

    利用电磁波辐射十扰具有方向性的特 络可视作 一种环形大线,变化该环形天 化辐射干扰波与环形天线的入 制辐射干扰,其原理示意见图19。

    b)于扰方向判别示意图

    图19天线平衡法抑制干扰原理图

    作方法是:用一根金属导线连接电容Cm Ck的电容量相等),串接测量阻抗Zm,并接在

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    两端,成为一模拟天线,接通测量仪:不断变化模 使测量仪显示系统的干扰信号指 《平,最后即以此位置连接高压导线与耦合电容C:模拟天线尺寸与实际测量时几何尺寸应尽量相同

    7.3.3仪器带有选通(窗口)元件系统

    对于相位固定、幅值较高的于扰,利用带有选通元件的仪器,可有效分隔这种于扰,如图20所示。

    7.3.4平衡法抑制于扰测

    7.3.4.1平衡调试及方法校正

    图20选通区抑制干扰信号示意图

    a)电容式试品接线图

    图21互感器局部放电试验接线图

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    然后调节低压臂电阻及电容,使回路平衡,也即调 节使仪器上读到的信号最小。也可在高压端部人为 制造一电晕信号,并此时调节低压臂元件参数,使在显示屏上观察到的电晕脉冲信号最小,这时平衡 调节完成。然后降压进行方波校正,并固定其各元件参数不动

    7.3.4.2低压臂阻抗参数的选择

    图22a)中,Ckl和Ck2为局部放电 电阻并联,则实际阻值为4002、8W;F为保护间隙;AB引线用10m~15m长的752高频同轴电 缆。图22b)中,R,选用2.2k2、5W线绕电位器,可调电容C用电容箱外接,高频变压器Rr用E17 铁氧体磁芯绕制,次侧用=0.3mm高强度漆色线绕制,二次侧用=0.2mm~g0.3mm线绕制。

    7.4高压端部电晕放电的抑制措施

    图22低压臂阻抗连接图

    高压端部电晕放电的抑制,主要是选用合适的无晕环(球)及无晕导线作为高压连线。不同 级设备无晕环(球)的尺寸举例,见表1及图23。高压无晕导线宜采用金属圆管或其他结构的 压连线;110kV及以下设备,可采用单环屏蔽,其圆管和高压无晕金属圆管的直径均为50mm

    表1不同电压等级无晕环(球)的尺寸举例

    DL/T4172019a)半球形防晕罩b)双环形防晕罩图23无晕环(球)结构7.5接地干扰的抑制抑制试验回路接地系统的干扰是在整个试验回路选择一点接地。8有关电力设备局部放电图谱识别及放电量的允许水平有关电力设备局部放电的波形和识别图谱参见附录B。有关数学式局部放电仪的放电图谱识别方法参见附录C。有关电力设备局部放电量的允许水平,见表2。表2有关电力设备局部放电量的允许水平高压预加电压试验电压允许放电量设备名称施加pC标准的来源备注方式电压时间电压时间交接运行kVkVmin中a)相对地预加电压U的110kV及见6.2.61.5Um/~/3;a) 500;要求是:在1.3U/自激见6.2.6以上变压器b)相对地60b) 100GB/T 1094.3V3电压下,5min1.1Um//3升压至Um,5sa)预加电压要10 kV3030求是:中性点直干式接接地的设备,变压见6.2.6a) 1.1Um//3;自激见6.2.660在1.5Um/V3电压器b) 1.1Um下,30 s;35 kVb)中性点不直接5050接地的设备,在1.5U电压下,30sa)背景噪声允许水平为10pC(现110kV及场测量);以上油浸纸外施0.8x1.3Um>11.2Um/V30.520b)中性点有效接电流互感器地系统;c)中性点非有效GB/T 22071.1;接地系统GB/T22071.2a)背景噪声允许水平为10pC(现110kV及外施、场测量);0.8x以上油浸纸>11.2U/V3自激1.3Um0.5520b)中性点有效电压互感器接地系统;c)中性点非有效接地系统15

    A.1“多端测量一多端校准”定位法

    附录A (资料性附录) 电力变压器局部放电定位方法

    任何一个局部放电源,均会向变压器的所有外部接线的测量端子传输信号,而这些信号形成一种 独特的“组合A”。如果将校准方波分别地注入各绕组的端子,则这些方波同样会向变压器外部接线的 测量端子传输信号,而形成一种校准信号的独特“组合B”。 如果在“组合A”(变压器内部放电时各测量端子的响应值)中,某些数据与“组合B”(校准方 波注入时各测量端子的响应值)相应数据存在明显相关时,则可认为实际局部放电源与该对校准端子 密切有关(见表A.1),这就意味着,通过校准能粗略的定出局部放电的位置。 具体方法如下: 当校准方波发生器接到一对规定的校准端子上时,应观察所有成对的测量端子上的响应,然后对 其他成对的校准端子重复做此试验。其校准部位应在线圈的各端子与地之间进行校准,但也可以在高 压套管的带电端子与它们的电容抽头之间进行校准(对套管介质中的局部放电进行校准),也可以在高 压端端子与中性点端子,以及在高压绕组和低压绕组各端子间进行校准。 成对的校准和测量端子的所有组合,形成一个“组合B”,即“校准矩阵”,从而作为对实际试验 读数进行判断的依据。 图A.1表示一台带有第三绕组的超高压单相自耦变压器的局部放电定位关系图,校准和试验都是 在表A.1所列的端子上进行的。将1.5Um这一行的试验结果与各种校准结果进行对比,显然可见,它 和“2.1一地”这一行的校准响应值相关。这可以认为在2.1端子出现了约1500pC这一数值的局部放 电,并且还可以认为局部放电部位约是带电体(2.1端子)对地之间。其结构位置或许在串联线圈与公 共线圈之间的连线上基一位置,也可能在邻近线圈的端部

    表A.1局部放电源与相应校准端子的关系

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    图A.1三绕组单相自耦变压器局部放电定位关系图

    电位变化法是指在局部放电试验中通过改变绕组分接位置、改变接线方式(如非被试相支撑、 压)等方法,来改变被试绕组匝间、绕组间、绕组对地间等的电位梯度,观察在不同电位梯度 放电的放电量、起始电压、熄灭电压的变化,从而判断局部放电的部位。

    酒店标准规范范本A.2.2非被试相支撑法

    在进行局部放电测试时,为了同时考核纵绝缘强度,标准接线方式为中性点接地,被试相加压的 接线方式,使感应倍数达到纵绝缘考核的要求。当测试中局部放电量超标,通过“多端测量一多端校 准”的方法可以确定放电发生在某一相的某侧绕组上,但无法确定该放电发生在主绝缘或纵绝缘上, 此时,可以采用非被试相支撑被试相的方法进行判断。 非被试相支撑法具体如下: 例如进行A相试验,低压c、a加压,高压B、C短接接地,中性点悬空。接线原理图见图A.2。 中性点接地的加压方式下,被试绕组电压为试验电压。非被试相支撑加压方式下,被试绕组上电 压为试验电压的2/3,中性点对地电压为试验电压的1/3,此时,试验电压的感应倍数为中性点接地方 式的2/3。 试验时,记录支撑和不支撑试验方法的放电起始电压,通过放电起始电压进行判断,当两种试验 方法在相同的首端对地电压下放电起始,放电发生在主绝缘上,且放电位于首端;当两种试验方法在 相同的感应倍数下放电起始,放电发生在纵绝缘上。当放电发生在纵绝缘且起始电压较高,使用非被 试相支撑法试验时其匝间电压可能达不到放电起始电压。 应注意,试验时中性点电压不能超过中性点绝缘水平。

    图A.2非被试相支撑法接线

    挡位变化法与非被试相支撑法原理类似, 位于绕组端部或中部。具体判断时应结合调压绕

    具体接入方式(是首端调压还是中性点调压)

    A.3首端和尾端加压方式下高低压绕组电位分

    超声波定位是用外置在变压器外壳的信号声波传感器获取局部放电的超声信号,利用同一放电的 超声信号到达不同传感器的时间差,在建立的变压器三维模型中计算获得放电点的位置。 具体方法如下: 通过不断改变传感器在变压器上的位置搜索局部放电超声信号,每个测量点应连续监测不小于 10min。在超声信号的搜索中需排除干扰信号的影响,如油箱振动、电磁干扰等。在收到超声信号的油 箱壁区域可加密布置传感器进行检测安全网标准,反复调整传感器位置,以便各传感器收到沿直接路径传播的超 声信号。 当多个传感器收到沿直接路径传播的超声信号后,以检测到超声信号的区域附近明显的结构点 如外箱沿、加强筋等)为参考原点建立箱体的三维直角坐标系,并确定各传感器的坐标,采用“电 声”或“声一声”法进行放电定位

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