变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法

摘要

本发明公开了电力系统的变压器局部放电监测技术领域中的一种变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法。包括：建立变压器油纸绝缘沿面局部放电试验平台和放电模型；采用脉冲电流检测法检测放电模型的局部放电脉冲信号；确定放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系；判定待测变压器所属的放电模型；对待测变压器的放电脉冲的相位分布进行统计，绘制基于放电脉冲相位的统计谱图，获得放电脉冲相位的分布范围；确定待测变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷的严重程度。本发明实现了利用局部放电信号的特征参数来划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度的目的。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的变压器局部放电监测技术领域，尤其涉及一种变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中的关键设备，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，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。从变压器损坏事故部位统计结果来看，变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏部位。局部放电是造成变压器绝缘故障的主要原因之一，局部放电是由于变压器出口或近区短路、结构设计不合理、制造工艺及材质控制不严、雷击、内部过电压和绝缘老化以及误操作或安装不当引起的。一台变压器在运行电压下，如果在不可恢复的绝缘中存在局部放电现象，这些微弱的放电能量可以慢慢损坏绝缘，随着时间的增长，可能会导致整个绝缘被击穿，引起严重损失。

对绝缘故障进行局部放电在线监测，能够连续、实时地反映出变压器内部的绝缘劣化状况，是掌握变压器绝缘状况的重要手段之一。而目前人们对电气设备进行局部放电在线监测时，还不能很好地将局部放电信号的各种特征量的变化与所发生的绝缘故障的严重程度结合起来。目前能够做到的是：根据我国的国家标准GB1094.3-2003“电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙”的规定，在试验电压下的变压器的局部放电视在放电量大于300pC或者500pC时，可以将该变压器视为不合格产品。可见，目前还没有出现利用局部放电信号的特征参数来划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度的标准、规程或者共识。

在实际变压器的绝缘监测中，采用符合GB7354-2003/IEC60270：2000标准的局部放电检测仪器和检测方法，对变压器的内部沿面局部放电缺陷进行监测，通过对局部放电的发生、发展乃至最终击穿的整个过程进行全程监测，得到局部放电特征参数的发展变化规律，特别是放电脉冲相位分布特征的发展规律，深入发掘其中隐含的绝缘劣化程度信息，可以获得基于局部放电检测结果的绝缘缺陷严重程度诊断规则。

首先，建立变压器油纸绝缘沿面局部放电试验平台和放电模型。

变压器油纸绝缘沿面局部放电模型主要包括以下三种方式：油楔结构的沿面放电模型、柱板结构的沿面放电模型和水平针板结构的沿面放电模型。试验平台即对这三种模型进行检测，通过对局部放电的发生、发展乃至最终击穿的整个过程进行全程监测，得到局部放电特征参数的发展变化规律，特别是放电脉冲相位分布特征的发展规律，继而获得基于局部放电检测结果的绝缘缺陷严重程度诊断规则。建立的试验平台和放电模型符合符合GB7354-2003/IEC60270：2000标准。

其次，采用脉冲电流检测法检测放电模型的局部放电脉冲信号。

针对每种放电模型，按照阶梯升高电压的方式，从起始放电时刻起，每隔30分钟提高外加工频电压2kV，直到击穿放电模型，记录此过程中的局部放电脉冲信号。

最后，确定放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系。

通过提取放电脉冲信号中的放电脉冲相位，分析放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度之间的关系。图1是处于不同严重程度的油楔结构的沿面放电三维散点实例图，图2是处于不同严重程度的柱板结构的沿面放电三维散点实例图，图3是处于不同严重程度的水平针板结构的沿面放电三维散点实例图。根据图1-3可以看出，在上述三种常见沿面放电类型中，放电脉冲相位分布范围的变化过程基本一致。即在放电的初始阶段，放电脉冲的相位基本上处于外加电压的峰值附近，并且靠近上升沿，如图1(a)和图2(a)；在放电发展阶段阶段，放电脉冲的相位分布范围逐渐加宽，特别是相位范围的前沿分别向0度和180度移动，脉冲的平均相位也随之前移，如图1(b)、图2(b)和图3(a)；在放电严重阶段阶段，放电脉冲相位范围的前沿越过0度和180度，很快到达150度和330度，并且基本上不再前移，而脉冲的平均相位稍微前移，如图1(c)、图2(c)和图3(b)。

根据上述分析，得出放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系如图4-6。

图4是油楔结构的沿面放电类型的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表。图4中，当放电类型为油楔结构的沿面放电时，在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于30度～100度之间，并且工频负半周没有出现放电脉冲时，缺陷处于初始阶段；在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于0度～100度之间，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于180度～280度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于-40度～120度之间或者(0度～120度之间和320度～360之间)，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于150度～300度之间时，缺陷处于严重阶段。

图5是柱板结构的沿面放电类型的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表。图5中，当放电类型为柱板结构的沿面放电时，在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于30度～120度之间，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于200度～310度之间时，缺陷处于初始阶段；在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于0度～120度之间，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于180度～310度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于-40度～120度之间(或者0度～120度之间和320度～360度之间)，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于150度～300度之间时，缺陷处于严重阶段。

图6是水平针板结构的沿面放电类型的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表。图6中，当放电类型为水平针板结构的沿面放电时，在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于30度～90度之间，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于210度～270度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周放电脉冲的相位绝大部分处于-10度～90度之间(或者0度～90度之间和350度～360度之间)，并且工频负半周放电脉冲的相位绝大部分处于170度～270度之间时，缺陷处于严重阶段。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法，通过放电脉冲的相位分布，得出放电脉冲相位与缺陷严重程度的关系，进而利用局部放电信号的特征参数来划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度。

技术方案是，一种变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：判定待测变压器的放电类型；

步骤2：对待测变压器的放电脉冲的相位分布进行统计，获得放电脉冲相位的分布范围；

步骤3：根据待测变压器所属的放电类型和放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系，获得待测变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷的严重程度。

所述放电类型包括油楔结构的沿面放电、柱板结构的沿面放电和水平针板结构的沿面放电三类。

所述确定放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系具体是，当放电类型为油楔结构的沿面放电时，在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于30度～100度之间，并且工频负半周没有出现放电脉冲时，缺陷处于初始阶段；在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于0度～100度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于180度～280度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于-40度～120度之间或者在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于0度～120度之间和320度～360之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于150度～300度之间时，缺陷处于严重阶段。

所述确定放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系具体是，当放电类型为柱板结构的沿面放电时，在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于30度～120度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于200度～310度之间时，缺陷处于初始阶段；在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于0度～120度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于180度～310度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于-40度～120度之间或者在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于0度～120度之间和320度～360度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于150度～300度之间时，缺陷处于严重阶段。

所述确定放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系具体是，当放电类型为水平针板结构的沿面放电时，在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于30度～90度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于210度～270度之间时，缺陷处于发展阶段；在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于-10度～90度之间或者在工频正半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于0度～90度之间和350度～360度之间，并且工频负半周大于设定比例的放电脉冲的相位处于170度～270度之间时，缺陷处于严重阶段。

所述设定比例大于等于95％。

本发明实现了利用局部放电信号的特征参数来划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度的目的。

附图说明

图1是处于不同严重程度的油楔结构的沿面放电三维散点实例图，其中(a)是初始阶段的三维散点实例图，(b)是发展阶段的三维散点实例图，(c)是严重阶段的三维散点实例图；

图2是处于不同严重程度的柱板结构的沿面放电三维散点实例图，其中(a)是初始阶段的三维散点实例图，(b)是发展阶段的三维散点实例图，(c)是严重阶段的三维散点实例图；

图3是处于不同严重程度的水平针板结构的沿面放电三维散点实例图，其中(a)是发展阶段的三维散点实例图，(b)是严重阶段的三维散点实例图；

图4是油楔结构的沿面放电的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表；

图5是柱板结构的沿面放电的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表；

图6是水平针板结构的沿面放电的放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系表；

图7是变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图7是变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法流程图，图7中，变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度诊断方法包括：

步骤1：判定待测变压器的放电类型。

判定待测变压器属于油楔结构的沿面放电，还是属于柱板结构的沿面放电，或者还是属于水平针板结构的沿面放电。

步骤2：对待测变压器的放电脉冲的相位分布进行统计，绘制基于放电脉冲相位的统计谱图，获得放电脉冲相位的分布范围。

统计谱图可以是脉冲频度-相位谱图(N-Φ)谱图或者三维谱图(N-Q-Φ谱图)等。根据绘制出的统计图谱，可以获得放电脉冲相位的分布范围。

步骤3：根据待测变压器所属的放电模型和放电脉冲相位与变压器内部绝缘缺陷严重程度的关系，获得待测变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷的严重程度。

取设定比例等于95％，假设待测变压器属于油楔结构的沿面放电，根据统计图谱获得放电脉冲相位的分布范围为：工频正半周大于95％的放电脉冲的相位为30～100度，工频负半周大于95％的放电脉冲的相位为180～280度，则根据图4可知，待测变压器油纸绝缘沿面局部放电缺陷严重程度处于发展阶段。

本发明通过放电脉冲相位的分布范围划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度，实现了利用局部放电信号的特征参数来划分变压器内部绝缘缺陷的严重程度的目标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。