电力变压器局部放电在线监测中宽频带传感器的研究-中国电机工程学会.PDF

中国电机工程学会高电压专业委员会 2004 年学术会议论文 电力变压器局部放电在线监测中 宽频带传感器的研究 1 1 2 赵来军 ，何俊佳 ，钱冠军 1.华中科技大学电气与电子工程学院 2.武汉高压研究所华电电器公司 摘 要：传感器的设计是实现局部放电在线监测的关键环节。通过对电流传感器原理分析和实验测试，研究了传感器 线圈匝数、取样电阻和杂散电容的变化，对传感器通频带宽和灵敏度的影响，得出了实用罗柯夫斯基线圈型 宽频带电流传感器的设计方法。 关键词：局部放电 电流传感器 在线监测 宽频带 1 引言 局部放电作为评价电力变压器绝缘劣化程度的一个重要特征参数，对其进行在线监测，可以及时 发现变压器的绝缘故障，从而预防突发性事故的发生。要实现变压器的局部放电在线监测，有效、准 确地提取放电信号，传感器的设计是关键的环节。现场的局部放电信号是很微弱的信号，为了获得真 实的局部放电信号，传感器必须具有足够宽的工作频带、较高的灵敏度、稳定度和线性度。但是，目 前国内局部放电在线监测中所使用的传感器的实际工作频带都较窄，从几十千赫兹到几百千赫兹[1]， 有时不能真实地反映局部放电信号的全部特征。 本文设计了一种新型结构的宽频带电流传感器，通过实验研究分析了传感器各参数对其传递函数 幅频特性的影响，最后得到了适用于电力变压器局部放电在线监测的宽频带传感器参数。 2 电流传感器原理分析 传感器结构如图1所示。它采用了类似于罗柯夫斯基线圈的结构，现在传感器磁芯材料多采用软 磁铁氧体，镍锌材料的适用频率为 2MHz，考虑到传感器需要在高频下工作，所以本传感器采用镍锌 图1 传感器结构 图2 传感器等效电路 材料的软磁铁氧体作为磁芯。使用时，采用脉冲电流法测量局部放电[2]，将变压器高压套管末屏的接 地线穿过传感器的磁芯，通过耦合作用，获取局部放电信号。传感器的等效电路如图 2 所示，其中： M 为线圈的互感，L 和R 分别为副边线圈的自感和等效电阻， C 为线圈的等效杂散电容，Ro 为副 边线圈外接取样电阻，U (t ) 为互感电势，U (t ) 为取样电阻上的电压。 1 o 根据图2所示的等效电路，可以列出电路方程： 113 中国电机工程学会高电压专业委员会 2004 年学术会议论文 di (t ) di(t ) M 1 L +Ri (t) +uo (t ) （1） dt dt du (t ) u (t ) i(t ) C o + o （2） dt R o 在满足电流传感器自积分条件时，必须满足：