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局部放电及其测量 第6章 变压器局部放电测试方法 PAGE 62 PAGE 61 变压器局部放电测试方法 6.1 放电脉冲在线圈中的衰减特性 对于局部放电脉冲信号，不能把变压器线圈看作一个集中参数电路，而应看为一分布参数电路，并可用图6.1的简化等值回路来表示，图中C为对地电容，K为纵向电容，L为导线寄生电感，A为线圈高压端，O为线圈中性点。 图6.1 变压器线圈的等值回路 图6.2 气隙放电时的等值回路 图6.3 图6.2的简化等值回路 如果变压器中某一点发生局部放电时，在放电的瞬间，可以忽略寄生电感L并用图6.2来研究其起始电压分布，图中为放电气隙电容；为与气隙串联部分绝缘介质的等效电容，为气隙两端电压。当变压器高压线圈首端工频电压升到(瞬时值)时，P点处的工频电压为(工频电压沿线圈为直线分布)，此时邻近P点的绝缘内部发生放电。可以推出气隙两端的引燃电压(瞬时值)为 (6.1) 气隙放电终止后，其两端的熄灭电压为(瞬时值)。在此放电过程中，气隙两端的电压变化，由此而引起P点的电压变化为 (6.2) 式中可上图6.3来计算，图中的为图6.2中P与A之间段的入口电容，为P与O之间n段的入口电容，。 在图6.2中，由P点的电压变化而引起m段的电位分布可计算如下：在电容上的电荷Q为 (6.3) 在电容Cdx上的电荷等于电荷Q在x方向的增量dQ，即，所以 (6.4) 由(6.3)、(6.4)得 (6.5) (6.5)对微分得 (6.6) 其通解解为 (6.7) 式中。(6.4)的特解为： （1）由于A点开路，当时，，即，所以 (6.8) （2）当时，，即 (6.9) 因此可以解得 且 (6.10) 将A、B代入(6.7)可得 (6.11) 同样，由P点的电压变化而引起段的电位分布可计算如下：对于段，(6.7)仍然正确，即。在中性点开路的情况下，当时，；当时，，同理可计算出 (6.12) 由图6.3可知，气隙放电时所中和的实际电荷为 (6.13) 图6.3中P点的视在放电电荷Q为 (6.14) 由(6.2)、(6.13)、(6.14)得 (6.15) 图6.2中，由P点至A端m段和P点至O端n段的入口电容计算如下： （1）在m段，因为在P点有 (6.16) 将代入(6.16可得 (6.17) （2）在n段，在P点有（考虑x的方向） (6.18) 将代入(6.17可得 (6.19) 所以 (6.20) 因，由公式(6.14)得 (6.21) 将代入(6.11)、(6.12)得 (6.22) (6.23) 根据以上分析可知：变压器内部某点发生放电时，其对应线圈部位上所产生的脉冲电压将沿线圈两端进行衰减性传播，沿线圈的起始电位分布与的关系可用(6.22)、(6.23)表示。图6.2中P点邻近绝缘发生放电时，沿线圈的起始电位分布如图6.4所示。内部放电在首端响应的脉冲压与的关系可所示为 (6.24) 可见，放电在线圈首端的响应的脉冲电压不但与有关，而与放电部位也有关。 图6.4 线圈的起始电位分布 6.2 局部放电测试回路 变压器局部放电测量的加压方式，分为直接加压和感应加压两种。试验电压一般要高于试品的额定电压，并且为了避免铁芯的磁密饱和，试验电源一般采用150~250赫。 变压器局部放电测试回路的选择，很重要的一个原则是尽可能地减少和缩短外部高压引线，以避免电晕的产生和防止外部干扰的窜入；同时也要考虑在试验中对主、纵绝缘都能同时得到应施加的电压。因此，一般采用感应加压的方式和从高压套管末屏引出信号进行测量。 一、单相变压器局部放电测试回路 单相变压器的基本测试回路如图6.5所示。图6.5 (a)、(b)为直接加压测试回路，这种测试回路多用的变压器线圈首、末两端绝缘水平相同的小变压器上，它只能检查主绝缘，不能检查纵绝缘。图6.5 (c)、(d)为感应加压测试回路，这种测试回路对主、纵绝缘都进行检查。图6.5 (d)是经常被采用的一种测试回路。 (a) (b) (c)