高压电力设备放电在线监测系统

高压电力设备放电在线监测系统

范洪源

范洪源

(柳州供电局广西壮族自治区柳州市545005)

摘要:近年来，高压电力设备放电在线监测系统得到了快速发展和广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了高压电力设备放电在线监测系统硬件设计与实现，并结合相关实践经验，分别从设计构思，以及模块设计等方面就其软件的设计与实现进行了探讨，阐述了个人看法，希望有助于相关工作的实践。

关键词:高压电力设备；放电；在线监测；系统

一、前言

通常的情况下，高压设备放电可以分为两大类：一种是正常的局部的放电，一种是放电故障。作为高压电力设备应用中的重要系统工具，其放电在线监测系统的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升高压电力设备放电在线监测系统的设计实践水平，从而保障其理想应用效果的取得。

二、概述

高压输变电工程的建设一般要经过高压试验研究、高压设备研制、高压设备试运行的考核等几个阶段，而电力设备的高压试验是完成上述必经阶段的基本手段和前提。电力系统中的高电压设备，其首要任务是安全可靠的运行，任何故障或事故的发生，都会影响到工农业生产的正常进行甚至给国民经济造成重大的损失。所以运行在重要系统中的高电压设备(如变电站高压电气设备)必须在长年使用中保持高度的可靠性，为此必须对设备按设计的规格进行一系列的高压试验。

对电力设备的试验是保证电力设备健康运行的必要手段，它关系着设备的利用率、事故率、使用寿命、人力物力财力的消耗，以及电力企业的整体效益等诸多问题。对电力设备做高电压试验主要目的是：在制造厂时，对所有的原材料的试验，制造过程的中间试验，产品定型及出厂试验。其目的是检验新的高压电气设备是否符合有关的技术标准规定，严禁不合格的高压设备出厂。对于大修后的设备进行高电压的各种试验。其目的是判定设备在维修、运输过程中是否出现绝缘损伤或性能变化，以及大修后修理部位的质量是否符合原标准。

对于正在运行中的电力设备，则按规定周期进行例行的试验，一般将这种例行试验称作预防性试验。通过预防性试验可以及时发现电气设备内部隐藏的缺陷，配合检修加以消除，以避免设备绝缘在运行中由于工作电压尤其是系统过电压的作用被击穿，造成严重的设备事故以及人身事故。这样就能做到预防为主，使设备能反期、安全、经济的运行。

三、宽带甚高频检测法

常规的方法在现场所碰到的问题可以通过大幅度的提高检测频带的宽度来解决，这是本监测设备的核心。本监测设备没有放大器，其探头是一个可调门坎电压的快速触发器，上限响应频率可到100～200MHZ，当调节门坎电压是放电故障的脉冲刚好不能使触发器动作时，则门坎电压即脉冲的幅值，设备以其表示“放电强度”。其所测值受放电波形影响很小。采用宽带甚高频检测法的主要优点是：

1.可在运行条件下测试，不用停电：

存在放电故障的设备等值电路如图2．1所示，△U为故障点的放电压，C。为放电前电容，ci为放电后增大的电容，C。为与放电点串联的电容，C。为完好绝缘的电容，．z为导线波阻抗，z’为地线波阻抗。

本系统使用了两种接触探头：天线探头和接触探头，天线探头用于接收放电故障在空气中的产生的电磁辐射，可改变天线的长度能在很大范围内调节灵敏度，易于有强度分布找到放电故障或干扰源的位置。接触探头用以检测较弱放电故障的接地脉冲，在现场使用时可根据实际情况采用以下三种方法：

(一)接触法：把探头的输入端(红夹)夹在设备的接地线的上端，或高压套

管的末屏(或法兰盘)，或发电机接地电刷(或热电偶端子)。这时所加的导电部分起到了天线的作用。并提高了灵敏度。如图2-2(a)所示。

(二)跨接法：用单芯屏蔽线跨接在接地回路中需要测试的两点，芯线(红夹)接上端，外皮(黑夹)接地端，探头夹在下端芯线与外皮间测试跨接两端的电压差。如图2-2(b)所示，对于变压器，电抗器等可跨接在高压套管末屏与地之间，有封闭母线的汽轮发电机可再封闭母线内(或软接联处)敷设30CM监测导线，探头跨接在监测导线与地之间，水轮发电机可跨接再引出线第一个绝缘子底座与地之间。

(三)耦合法：用硬塑料线围成30"15CM2的4匝方框与地线靠近相耦合，探头夹在方框的两出线端，接收脉冲电流所感应的电势，如图2-2(c)所示，电流互感器，耦合电容器用此方法比较方便。

2.背景干扰小，信噪比高：

由于探测频响范围与放电故障频带接近，可充分利用其身高频分量能量。故

灵敏度高，而放电干扰(指正常的)甚高频分量不大，无线电干扰频带很窄，因而背景干扰水平不大，例如在正常200—500kV变电站，天线测试背景干扰小于20mV。接触法测试一般小于50mV。

3.监测设备判断放电的性质

放电脉冲使触发器动作后展宽为4us的方波，计数器可计的每周波的放电次数州／C)，每秒的放电群数(即频率F)。计算机由软件通过数模转换产生一个直流电压控制探头触发器的门坎电压，并整理所采集的放电信息即可绘制出多种曲线，有这些曲线可以判断放电性质、识别干扰、排除故障。

(一)脉冲群重复频率(F)与门坎电压的关系如图2．3所示，横坐标为门坎电压值(U)，门坎电压值最大电压Um为器件的最大翻转电压，由曲线可以查的任何一个门坎电压下的脉冲群的重复频率，下列图形不难理解：

①曲线1的F超过100，属背景干扰(如无线电干扰、正常的三相电晕)；

②曲线2的F在100左右，属对称性放电(如间隙放电、气隙放电)；

③曲线3的F当U较小时接近100而较大时接近50，属不对称放电(有明

显转折为尖板间隙放电，无明显转折为表面放电)；

④曲线4的F在50左右，属单极性放电(如端电晕)；

⑤曲线5的F起伏很大，属不稳定放电(如油中放电)。

(二)每周脉冲次数(N)与门坎电压的关系如图2—4：

由曲线可查得任意门坎电压下每周脉冲次数，图中曲线表示：

①金属间隙火花放电；

②气隙或气泡放电；

③表面放电；

四、结束语

综上所述，加强对高压电力设备放电在线监测系统的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对其设计过程中关键要素与重点环节的重视程度，并注重其具体实施方案的客观性。

参考文献

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[2]肖波.高压电力设备放电在线监测系统[J].电力自动化设备.2014(06)：115-116.

[3]孟庆言高压电网保护原理与维修技术[M].大型电力保护基础原理分析.2014.