振荡型冲击电压下局部放电的检测及干扰分析

卢会超

（平煤神马建工集团有限公司土建处，河南 平顶山 467000）

变压器、GIS等大型电力设备在投入使用前，都会历经多个环节，如运输、组装等。在这一系列过程中，很可能损害设备绝缘，为此做好现场试验工作，对提高设备运行安全极为重要。作为绝缘击穿的早期表现，局部放电检测的同时，也可实施耐压试验，以便于检测微小的绝缘缺陷，且可准确判断绝缘状态。传统的标准冲击电压实行现场冲击耐压试验难度较大，为满足发展要求，振荡型现场冲击耐压试验开始广泛应用于变压器等设备，且取得了良好的应用成效。

一、振荡冲击电压下局部放电检测系统研究

在油浸式变压器局部测量中，不管施加何种电压，都是通过电容型套管末屏来取得局部放电脉冲电流信号。在试验电压下电容型套管将出现位移电流现象。在幅值电压一致的条件下，相比交流电压，振荡冲击电压产生的位移电流为其150倍。为此，在提取振荡型冲击电压局部信号时，必须消除位移电流对传感器或检测系统造成的负面作用，同时还要重视如何精确取得大电流信号下弱局部放电脉冲信号。基于此，在高频电流传感器与宽带测量阻抗设计完成的前提下，可构建冲击电压下局部放电测量系统。在冲击电压下局部放电检测系统的基础上，可按照具体测量情况，进行测量分析系统的构建。

二、振荡冲击电压下针板模型局部放电信号检测

（一）局部放电测量实验系统。在局部放电脉冲测量实验系统内，为抑制源干扰，决定将高通滤波器接入系统内，5MHz为其截止频率。在采集、处理针板电极放电脉冲信号时，主要利用高通滤波器、高频电流传感器及示波器。除此之外，在空间电磁信号及各类脉冲放电产生的干扰信号消除过程中，可采取下述方式处理。一是系统一点接地，有效隔离强电、弱电，防止冲击源引入的地线对示波器造成干扰；二是在屏蔽壳内设置高频电流传感器、滤波器，选取双层屏蔽线作为信号传输线，最大限度抑制测量回路对高频信号的影响。

（二）实验结果及分析。一是当振荡冲击电压幅值达到一定值以上时，局部放电才可能产生；在电压幅值一定的情况下，因电压施加具有间隙性、分散性，局部放电也可能存于试品上，但呈现为不稳定的放电状态；三是在电压幅值相同的情况下，局部放电可能会随机产生于试品上，则表明振荡冲击电压下，局部放电随机性较强；四是在持续增加施加电压幅值时，局部放电脉冲信号幅值会呈现为随机增大现象，此时也会增加放电次数。

三、振荡型冲击电压下干扰源分析及抗干扰措施

（一）位移电流的影响及抑制措施

冲击电压下测量局部放电情况，必须先处理好冲击电压自身形成的位移电流。冲击电压具有较宽频谱，雷电冲击电压频率较高，可达到几百KHZ以上。当位移电流出现于试品之上，将对局部放电脉冲电流的信噪比造成严重影响，且干扰局部放电测量结果。据以往研究结果显示，油纸绝缘局部放电脉冲电流频谱较高，可达到GHz，为此，局部放电脉冲电流可通过宽频带检测阻抗或高通滤波器检测。3.5MHz为高通滤波器截止频率，可对低频位移电流进行过滤，而局部放电脉冲电流（高频）将被保留下来，进而起到局部放电脉冲电流信噪比提升的作用。

（二）振荡型冲击电压发生器的影响及抑制措施

冲击电压下产生的位移电流干扰频率较低，是一种低频干扰，在滤除此类干扰时可选用高通滤波器。但高通滤波器无法将冲击电压发生器的球隙触发干扰有效去除，因为此类干扰为高频干扰。于标准冲击电压而言，电压产生回路中球隙电流属于单极性，无过零振荡产生，进而不会出现球隙熄弧重燃干扰，仅有球隙触发干扰；但振荡型冲击电压则存在以上2种干扰。振荡型冲击电压下由球隙流过的电流出现了过零点现象，致使球隙重复性熄弧重燃，进而有高频干扰产生于电压波形峰值周围。本文以油纸绝缘沿面放电缺陷为研究对象，分析振荡型冲击电压下局部放电及干扰情况。

冲击电压发生器操作中，球隙触发干扰将在零时刻产生，且球隙熄弧重燃干扰则会产生于电压波形峰值周围。上述两种干扰均为高频干扰，如选取普通滤波方式，则无法滤除。针对局部放电脉冲，上述两种干扰经详细观测均可发现，其时域脉冲波形差异性较大。

经检测发现3类脉冲波形，即局部放电脉冲、球隙触发脉冲及球隙熄弧重燃脉冲。三种脉冲波形中，持续时间最长的为球隙触发干扰信号，与局部放电信号相比，球隙熄弧重燃干扰信息可看做是低频信号。在具体操作中，局部放电脉冲与干扰脉冲可选取信号等效时长、等效带宽辨别。等效带宽方面三者干扰信号频率各有不同。

等效时长方面，相比局部放电信号，球隙熄弧重燃干扰信号较大，而球隙触发干扰信号相比原来也大出了许多。由此可见，按照等效带宽、等效时长，可将干扰信号及时、有效地区别出来。按照冲击电压下局部放电测量及信号处理流程，能够精准地提取冲击电压下局部放电信号，且做有效处理。当处理完局部放电信号之后，则可通过该方式全面滤除上述2种干扰信号，以此达到抑制干扰的作用。

四、结束语

通过以上内容分析，可得出如下结论：

（一）在激发绝缘缺陷方面，冲击电压作用良好，且能产生局部放电。尤其是振荡型冲击电压效果更好，对绝缘考核更为严格，更便于检测局部放电。

（二）作为振荡冲击电压下局部放电检测主要方式，脉冲电流法可利用在套管末屏接地引线上套装的宽带高频电流传感器，及与限幅器、滤波器相互配合使用，达到采集局部放电脉冲信号的目的，除此之外，还能将位移电流消除。

（三）振荡型冲击电压作用下，通过检测针板模型局部放电信号，可得出该测量系统可达到消除、抑制干扰的作用，且能够对ns级小幅值局部放电脉冲信号进行精确测量。

（四）在局部放电测量系统建立的基础上，冲击电压位移电流可通过高通滤波器去除，而球隙触发的干扰信号可通过脉冲波形等效带宽、等效时长法进行分析，以此有效获取局部放电脉冲信号，滤除干扰信号。