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　　200304003904中分類號855文獻(xiàn)標(biāo)識碼局部放電脈沖在單繞組變壓器中傳播過程的仿真分析王忠東，桂峻峰，談克雄，朱德恒清華大學(xué)電機(jī)工程系，北京100084有重要影響。對傳播過程的深入研宄有助于正確理解測得信號所包含的信息。文章建立了局部放電脈沖在單繞組變壓器繞組中傳播過程的仿真計算模型，并結(jié)合不同放電位置計算了脈沖傳播途徑的傳遞函數(shù)。不同位置發(fā)生放電時，可利用同測量點(diǎn)所測信號根據(jù)其幅頻特性的不同來確定放電位置。

　　1引言在對變壓器的局部放電進(jìn)行檢測時，檢測裝置測得的信號是在放電源激勵情況下由變壓器及其外部連接設(shè)拆檢測裝置所組成的系統(tǒng)的響應(yīng)基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金會資助項(xiàng)目東北電力集團(tuán)公司聯(lián)合資助重點(diǎn)項(xiàng)目批準(zhǔn)號596372.

　　信號。若以局部放電激勵信號，以，由變壓器外部設(shè)濟(jì)和檢測裝置組成的系統(tǒng)，則其響應(yīng)信號，為型放電的強(qiáng)弱和放電處絕緣性質(zhì)等。系統(tǒng)，可分成不相關(guān)的2個子系統(tǒng)征變壓器及其外部連接設(shè)備的特性和影響的子系統(tǒng)7它包括放電位置變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接設(shè)備的類型及其連接方檢測裝置測得的端部信號波形包含的信息有內(nèi)部放電的強(qiáng)弱位置性質(zhì)及嚴(yán)重程度；放電脈沖信號傳描過程中繞組對其波形的影響，例如衰減畸變和延遲等2.為了正確解釋變壓器端部所測得的信號，有必要對子系統(tǒng)7和72，的特性及其影響進(jìn)行分析。本文針對單繞組變壓器這簡化實(shí)例，結(jié)合放電在不同位置發(fā)生的狀況，重點(diǎn)討論了變壓器繞組對局部放電脈沖傳播過程的影響。

　　2放電脈沖沿變壓器繞組傳播的仿真模型針對單繞組變壓器，建立了1的局部放電脈沖在繞組中傳播過程的仿真模型。

　　考慮頻變參數(shù)，建立了變壓器仿真模型，艮口，電路網(wǎng)絡(luò)。將變壓器繞組按其繞制方式劃分成若干集中單元，每個集中單元由電感性支路1支路和電容性支路尤支路，通常稱為縱向等值電容支路并聯(lián)。電感性支路由單元內(nèi)各面導(dǎo)線的電阻電感和匝與匝之間的互感組成，電容性支路由單元內(nèi)各匝間電容絕緣漏導(dǎo)和餅間電容絕緣漏導(dǎo)組成。各單元的對地電容6支路，通常稱為橫等值屯容支路1笮元內(nèi)線匝對鐵心和對外殼裸露在空氣中的變壓器繞組模型對自由空間的電容組成。各單元間存在著互感。

　　發(fā)生局部放電的變壓器主絕緣處，依舊可看作電容性試品，其放電可用電容模型來等效，或簡單地使用方波電壓經(jīng)小電容模擬放電的外在反映或直接投擬成陡脈沖放電的屯流源。本文采用陡脈沖電流源。

　　1模型參數(shù)估算方法由十匝間距離遠(yuǎn)小于匝巧，餅間距離遠(yuǎn)小丁餅據(jù)平板電容公式估算。即各為匝間距離或餅間距離；5為匝高或餅的徑向?qū)挾龋皇綖槊吭哑骄睆健?p>　　縱向等值電容可根據(jù)靜電能量等效的原理求妃間幾何電容和餅間幾柯電荇的心理式，系數(shù)和6與繞組的繞制方式有關(guān)，圮線餅匝數(shù)的函數(shù)，如式3所小。

　　橫等值電容可根據(jù)叫屯容公式⑷沾算。，deneH數(shù)為單兀的軸高度4為鐵心的直徑必為繞組的內(nèi)直徑。

　　單繞組變壓器用中空的鐵皮桶模擬鐵心，各單元的自感和彼此間的互感可根據(jù)空心矩形截面圓環(huán)的自感和互感的解析計算公式求得3.

　　電阻尺和絕緣介質(zhì)的導(dǎo)納6是頻變參數(shù)。頻率越高，導(dǎo)體內(nèi)電流的集膚效應(yīng)越明顯導(dǎo)體電阻穴越大。絕緣介質(zhì)的損耗隨頻率增高而，加，導(dǎo)納7與頻率的關(guān)系山實(shí)測到。

　　2梭型等效性驗(yàn)證單繞組變壓器的等值阻抗進(jìn)行實(shí)測。測量時將模擬鐵心的鐵皮桶接地，線圈的端與分析儀輸入地端相連，另端接分析儀的輸入端。接線要盡量短以減少雜散電容和電感。2如分別給出了在局部放電常用檢測頻段lMHZ范圍內(nèi)等值阻抗的幅頻特性和相頻特性，中實(shí)線為測量結(jié)果，虛線為仿真結(jié)果。

　　由可，仿真模型的計算阻抗雖然在幅度上與實(shí)測存在差異，但對由諧振引起的高阻點(diǎn)和低阻點(diǎn)的頻率位置估算較準(zhǔn)確頻率差別在51以內(nèi)幅值差別不超過3，可認(rèn)為這是由試驗(yàn)儀器周圍環(huán)境引起的誤差，阻抗感性區(qū)和容性區(qū)與實(shí)測基本相同。因此，該變壓器繞組仿真模型在42 3局部放電脈沖傳播路徑傳遞函數(shù)的仿真計算假設(shè)放電發(fā)4于繞組的不同位置，而部放電信號的檢測端在套管末屏和繞組中性點(diǎn)接地線處，則叮利用仿真梭型計算得到從不同放電位迓到各測量點(diǎn)的傳播路徑的傳遞函數(shù)。

　　部的放電點(diǎn)，岱管末屏的路徑的傳遞函數(shù)的幅頻特性。該單繞組變壓器共50餅，線圈為內(nèi)屏蔽和連續(xù)式混繞。中星號實(shí)線虛線分別放電電流脈沖在第5餅第1匝第25餅第匝和第45餅第1匝注入，套管末屏處檢測到的傳播路徑的傳遞函數(shù)幅頻特性。3a為在lMHz頻段內(nèi)的幅頻特性，3，為在3002低頻段內(nèi)幅頻特性的局部展開。

　　300如范圍內(nèi)的榀娥特性傳遞函數(shù)幅頻譜4仿真結(jié)果討論山閣中不放電位置到測量點(diǎn)的傳播路徑的傳遞函數(shù)可，不同傳遞函數(shù)現(xiàn)出來的共性有在1MHZ頻率范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)的幅頻特性可分成諾振區(qū)和乎坦。諧振1在較低頻段，在此頻段內(nèi)繞組對放電脈沖倍號的影響主要衣現(xiàn)為波形畸變；平坦區(qū)在較頻段，在此頻段內(nèi)繞組對放電脈沖信號只有衰減沒有變形的影響。同時不同傳播路徑的傳遞函數(shù)的差異也非常明顯①放電位置+同，各傳播路徑的傳遞閑數(shù)諧振的頻率范1留不同，放電位迓離測玷端部越遠(yuǎn)，傳播路徑越長，諧振頻段越大；放電位置不同，各傳播路徑放屯位置+同，各傳播路徑傳遞函數(shù)在平識區(qū)內(nèi)的幅度不同，傳播路徑越長，平坦內(nèi)的幅度越小，付放信的衰減越嚴(yán)重以分祈，鰨，芫植糠諾繚粗?jǐn)匡喛墩f拇，路徑的影響，在測量端所測得的信號不能等同于局部放電源處的原始放電信號，而是內(nèi)部放電性質(zhì)強(qiáng)弱及傳播過程中所受影響的綜合反映。如果同性質(zhì)的放電發(fā)生在繞組的不同位置，根據(jù)以上分析，傳播路徑不同對放電信號會有不同的影響。

　　因此至少有2種定位放電點(diǎn)的方法利用不，傳播路徑的傳遞函數(shù)在諧振區(qū)內(nèi)的不特性來定位放電點(diǎn)。可利用的參數(shù)有諧振區(qū)范圍諧振分量的幅頻特性等。此方法只需在1個測量端檢測信號，對實(shí)測信號做幅頻特性分析，根據(jù)各諧振點(diǎn)頻率和幅度的關(guān)系，參照仿真計算結(jié)果即可確定放電點(diǎn)。，利用不同傳播路徑傳遞函數(shù)所共有的平坦區(qū)，根據(jù)信號的幅值比例定位放電點(diǎn)。此方法需比較2個測玷端的信號，確定兩，的人小比值，科，照仿真結(jié)果確定放電點(diǎn)。

　　為驗(yàn)證第1種方法的可行性，對連續(xù)式單繞組變壓器進(jìn)行了仿真計算和實(shí)驗(yàn)。該變壓器共有18餅。連續(xù)式繞組可避免不同繞制方式的影響，使得諧振區(qū)內(nèi)的幅頻特性受傳播距離的影響更加突出。

　　作，分別是局放在第5餅第1匝第餅第1西第15餅第1匝注入時的傳遞函數(shù)幅頻特性，實(shí)線為實(shí)測結(jié)果，虛線為計算結(jié)果。由于等值阻抗計算和實(shí)測幅值有差別，繞組的傳遞函數(shù)幅頻特性計算與實(shí)測結(jié)果也存在差異，但是在諧振頻率點(diǎn)以及諧振幅值上，者比較符合。因此該計算結(jié)果可以反映繞組真實(shí)的傳播特性。

　　由比較可，隨著放電位置的下移，傳播路徑比較明顯的足第1和第2諧振頻。韋處的譜，笫5餅笫響汴入肘的楨咀忡的作笫餅笫1限汴入時的，船。吁巧，上入時的韌鉍特佐峰值之比逐漸減小。實(shí)測和計算結(jié)果雖然在幅度上有定偏差，但是都顯了這趨勢。因此利用測量信號的頻譜中兩譜峰的比值關(guān)系，比照仿真結(jié)果便可對放電點(diǎn)定位。

　　播特性的深入分析。對于復(fù)雜的變壓器繞組，其傳遞函數(shù)譜也可通過計算機(jī)模擬，電流脈沖頻譜的比較也可通過軟件設(shè)定來自動完成，因而該方法定位精度較高。盡管此方法還未真正用于現(xiàn)場，但可以看到該定位法有定的實(shí)用價值。

　　5結(jié)論研究變壓器繞組對部放電信傳播的影響，有助于正確理解端部測量信號。本文建立了局部放電在單繞組變壓器中傳播過程的仿真計算模型。實(shí)驗(yàn)1正明該仿訌模型在迎常局部放電測量頻段內(nèi)有較好的等效性。仿真計算了放電發(fā)生在繞組不同位置，放電點(diǎn)至測量端的傳播路徑的傳遞函數(shù)。并指出了在不同頻段內(nèi)傳播路徑均對局部放電信號仃畸變，減作用。利用傳遞函數(shù)在不同頻段的特性可以對放電點(diǎn)進(jìn)行定位。

　　朱德恒，談克雄，李福棋，等。論發(fā)電機(jī)變壓器放電性故障的基礎(chǔ)研宄。中國機(jī)械工程學(xué)會第9屆全國設(shè)備診斷技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文王贊基。多繞組變壓器線圈的波過程。北京清華大學(xué)，1985.

　　王忠東1969，女，博士，現(xiàn)供職于英國MmKhester大學(xué)；桂峻峰1975，男，博士研究生，從事電氣設(shè)備診斷研編輯查仁柏天津耐克森電磁線纜有限公司被東芝等公司評為優(yōu)秀供應(yīng)商2003年1月在常州東芝變壓器有限公司舉行年度的供應(yīng)商評比大會中，天津耐克森電磁線纜有限公司憑借其在2002年的優(yōu)異現(xiàn)成為唯家電磁線類產(chǎn)品優(yōu)秀供應(yīng)商。

　　2002年天津耐克森向常州東芝變壓器公司提供的換位導(dǎo)線紙包導(dǎo)線和組合導(dǎo)線等產(chǎn)品，供貨量超過其電磁線總采購量的50.他們與客戶保持密切的聯(lián)系，定期走訪客戶，直接傾聽客戶的意并了解他們的需求，出現(xiàn)問及時處理。

　　同時，天津耐克森公司還獲得了63合肥公司授予的電磁線優(yōu)秀供應(yīng)商稱號。當(dāng)公司了解到68需要種新的產(chǎn)品來提高變壓器繞組的散熱性能時，立即從國外專門引進(jìn)了菱形換位導(dǎo)線，并實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)保證了及時交貨。與傳統(tǒng)紙包換位導(dǎo)線相比，菱形換位導(dǎo)線在不影響絕緣效果有漆膜覆蓋的前提下，減少了紙包面積，使銅導(dǎo)體更直接地接觸到變壓器油，增加了熱傳遞，從而有效提高了線圈的散熱性能。

　　天津耐克森公司還獲得了常州變壓器廠的優(yōu)秀供應(yīng)商稱號。

　　自1998年成立以來，天津耐克森電磁線纜有限公司己與國內(nèi)外眾多大型變壓器廠家包括仙8丁088正8丑018丁0沈陽變壓器廠西安變壓器廠保定變壓器廠以及從81呢0從8丁0，00視8認(rèn)丁0818取等建立了密切的業(yè)務(wù)關(guān)系。如今，裝配有天津耐克森生產(chǎn)的繞組線的變壓器廣泛而安全地運(yùn)行在中國的各級變電站中，為中國的電力事業(yè)貢獻(xiàn)著自己的力量。

　　樊瑾毓供稿