一种应用于变压器绕组变形带电检测的末屏保护电路及其应用

摘要

本发明公开了一种应用于变压器绕组变形带电检测的末屏保护电路及其应用，其特征是：在套管末屏连接端子与接地端子之间串联连接一电感L，选取合适的电感值以满足在工频50Hz的电压下，电感L的感抗与套管末屏对地电容C的容抗数值相同，极性相反；在电感L上并联设置压敏电阻R和气体放电管SP，构成末屏保护电路。利用本发明可以保障变压器正常运行时套管末屏有效接地的情况直接开展变压器绕组变形带电检测，并可消除末屏残余电压信号对于施加测试信号的影响，能有效地实现对变压器绕组状态的在线实时监测，确保电网安全稳定运行。

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备高压试验领域，更具体地说是一种应用于变压器绕组变形带电检测 的末屏保护电路及检测方法。

背景技术

外部短路是变压器运行中的常见故障，在大电流的电动力作用下，绕组容易发生轻微变 形。变压器绕组的轻微变形可能造成绕组绝缘微小的局部受损，而受损区域容易产生局部放 电，加剧绝缘老化速度，使绝缘受损区域不断扩大，同时，变压器绕组变形的程度不断加剧， 一旦发生严重的外部短路故障，可能在变压器内部引起绕组匝间短路，进而造成变压器绕组 的严重损坏甚至整体报废。因此，加强对变压器绕组微变形的检测与监测，根据变压器变形 严重程度制定有效的抗短路防治措施，可以大幅度提高变压器运行稳定性，减少因短路故障 造成的变压器损坏，确保电网安全运行。

对于正常运行的220kV的变压器来说,考虑到套管主电容和其对地电容基本在1:10左右, 高压套管末屏处存在大约20kV的残余电压，为了防止闪络,正常运行时末屏一般做接地处理。 开展变压器绕组变形带电检测时，需要在高压套管末屏处注入测试信号，而对于注入信号来 说,残余电压信号对于施加测试信号会产生强烈的干扰,并且会影响到测试信号源的正常输 出，甚至可能破坏信号源。目前，并无有效方法能保证末屏有效接地，同时又能消除末屏残 压对测试信号源和施加信号的影响，导致无法通过带电检测手段对变压器绕组状态进行监测 与检测，不利于电网与设备的安全稳定运行。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种应用于变压器绕组变形带电 检测的末屏保护电路及其应用，以期在保障变压器正常运行时套管末屏有效接地的情况下从 套管末屏注入测试信号开展变压器绕组变形带电检测，同时消除末屏残余电压信号对于施加 测试信号的影响,以免其影响到测试信号源的正常输出以及对信号源的破坏，实现通过带电检 测手段对变压器绕组状态进行监测与检测，确保电网安全稳定运行。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明应用于变压器绕组变形带电检测的末屏保护电路的特点是：在套管末屏连接端子 与接地端子之间串联连接一电感L，选取合适的电感值以满足在工频50Hz的电压下，电感L 的感抗与套管末屏对地电容C的容抗数值相同，极性相反；在所述电感L上并联设置压敏电 阻R和气体放电管SP，构成末屏保护电路。

本发明变压器绕组变形带电检测电路的特点是：采用所述末屏保护电路，在所述末屏连 接端子所在一端设置一测试信号连接端口，在所述测试信号连接端口利用变压器绕组变形测 试仪注入与采集测试信号，构成变压器绕组变形带电检测电路。

本发明变压器绕组变形带电检测装置的特点是：在变压器绕组首端出线套管的首端出线 套管末屏连接端子上通过绝缘铜导线连接首端出线套管末屏保护电路，在变压器绕组尾端出 线套管的尾端出线套管末屏连接端子上通过绝缘铜导线连接尾端出线套管套管末屏保护电 路；

所述首端出线套管末屏保护电路和尾端出线套管套管末屏保护电路是采用所述末屏保护 电路；

绕组变形测试仪的信号输出端口与首端出线套管末屏保护电路的测试信号连接端口通过 测试导线相连接；所述绕组变形测试仪的信号输入端口与尾端出线套管套管末屏保护电路(5b) 的测试信号连接端口通过测试导线相连接。

本发明利用检测装置实现变压器绕组变形带电检测的方法的特点是：

在变压器正常运行且未开展变压器绕组变形带电检测时，所述首端出线套管末屏保护电 路和尾端出线套管套管末屏保护电路的测试信号连接端口均为空置，在工频50Hz的电压下， 首端出线套管末屏连接端子通过所述首端出线套管末屏保护电路等效接地、尾端出线套管末 屏连接端子通过所述尾端出线套管末屏保护电路等效接地；在变压器正常运行且开展变压器 绕组变形带电检测时，绕组变形测试仪通过信号输出端口向首端出线套管末屏保护电路注入 高频测试信号，由所述绕组变形测试仪的信号输入端口读取尾端出线套管套管末屏保护电路 的输出信号作为检测信号；

运用频率响应法对所述检测信号的幅频响应特性进行分析，通过比较历史数据或不同相 变压器绕组变形测试结果，判断变压器绕组变形程度。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明是中末屏保护电路可以确保变压器套管末屏在正常运行状态下有效接地，同时 消除了末屏残余电压对于从套管末屏注入测试信号的影响,以免其影响到测试信号源的正常 输出或破坏信号源。

2、采用本发明保护电路可以通过从变压器套管末屏注入绕组变形测试信号，实现在变压 器运行状态下开展不停电检测变压器绕组状态的测试，解决了现有技术只能够在变压器停电 拆除引线状态下开展绕组变形检测的局限性，保证了对变压器绕组的实时监测，确保了变压 器的安全稳定运行。

附图说明：

图1为本末屏保护电路电路图；

图2为变压器绕组变形带电检测的测试电路图；

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例中应用于变压器绕组变形带电检测的末屏保护电路是在套管 末屏连接端子2与接地端子3之间串联连接一电感L，选取合适的电感值以满足在工频50Hz 的电压下，电感L的感抗与套管末屏对地电容C的容抗数值相同，极性相反；在电感L上并 联设置压敏电阻R和气体放电管SP，构成末屏保护电路。

本实施例中变压器绕组变形带电检测电路是采用末屏保护电路，在末屏连接端子2所在 一端设置一测试信号连接端口1，在测试信号连接端口1利用变压器绕组变形测试仪8注入 与采集测试信号，构成变压器绕组变形带电检测电路。

本实施例中变压器绕组变形带电检测装置是在变压器绕组首端出线套管7a的首端出线 套管末屏连接端子9a上通过绝缘铜导线连接首端出线套管末屏保护电路5a，在变压器绕组 尾端出线套管7b的尾端出线套管末屏连接端子9b上通过绝缘铜导线连接尾端出线套管套管 末屏保护电路5b。

首端出线套管末屏保护电路5a和尾端出线套管套管末屏保护电路5b是采用本实施例中 末屏保护电路。

绕组变形测试仪8的信号输出端口P与首端出线套管末屏保护电路5a的测试信号连接端 口1通过测试导线相连接；绕组变形测试仪8的信号输入端口I与尾端出线套管套管末屏保 护电路5b的测试信号连接端口1通过测试导线相连接。

利用本实施例检测装置实现变压器绕组变形带电检测的方法是：

在变压器正常运行且未开展变压器绕组变形带电检测时，首端出线套管末屏保护电路5a 和尾端出线套管套管末屏保护电路5b的测试信号连接端口1均为空置，在工频50Hz的电压 下，首端出线套管末屏连接端子9a通过首端出线套管末屏保护电路5a等效接地、尾端出线 套管末屏连接端子9b通过尾端出线套管末屏保护电路5b等效接地；在变压器正常运行且开 展变压器绕组变形带电检测时，绕组变形测试仪8通过信号输出端口P向首端出线套管末屏 保护电路5a注入高频测试信号，高频测试信号通过首端出线套管末屏保护电路5a耦合后， 注入首端出线套管末屏并通过变压器绕组首端出线套管7a耦合进入变压器绕组6，由绕组变 形测试仪8的信号输入端口I读取尾端出线套管套管末屏保护电路5b的输出信号作为检测信 号，测试输出信号通过变压器绕组尾端出线套管7b耦合至尾端出线套管末屏，并通过尾端出 线套管末屏保护电路5b耦合后，进入绕组变形测试仪8的信号输入端口I，作为检测信号。

本实施例中对于检测信号是运用频率响应法对检测信号的幅频响应特性进行分析，通过 比较历史数据或不同相变压器绕组变形测试结果，判断变压器绕组变形程度。

如图1和图2所示，本实施例中末屏保护电路中的电感L与对地电容C共同组成高通滤 波器，绕组变形测试信号频率设置为2MHz至20MHz，该测试信号可以通过高通滤波器耦合进 入变压器高压套管。同时，对于正常运行的220kV变压器来说,套管主电容一般为400pF，对 地电容约为4000pF左右,末屏处存在约20kV的残余电压,为了防止闪络,正常运行时末屏通常 做接地处理。选用50mH电感，可使主电容支路与对地电容支路的阻抗比达到100000:1以上， 从而将20kV的电压抑制到5V以下,确保实验设备的安全运行。末屏保护电路中的电感L与末 屏对地电容C之间需近似满足以下公式：L＝1/(4π²f²C)，f为工频50Hz。压敏电阻R和气体 放电管SP是作为L-C高通滤波器的后备保护,用来抑制瞬态过电压。

保护电路选用的压敏电阻型号为20D221K，其参数如表1所示：

表120D221K的相关系数

选用的气体放电管型号为2RM230L-8,其参数如表2所示：

表22RM230L-8的相关系数