對倒置式電流互感器末屏接地不良缺陷的局部放電特性的研究

張明舉+高振國

摘 要 針對電流互感器末屏接地不良的絕緣缺陷，在實驗室構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ停⑼ㄟ^“末屏法”分析了倒置式CT末屏接地不良的局部放電特性。

中圖分類號 TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0131-03

自2007年國家電網(wǎng)公司電流互感器設(shè)備事故統(tǒng)計分析，在油浸式CT常見的故障五分之一是由于末屛接地不良或者末屏斷線引起懸浮電位放電，此類局部放電的發(fā)展過程不同于一次繞組與其出線端子之間的連接松動引起的尖端放電[1-3]。末屛接地不良對地會形成一個電容，這個電容遠(yuǎn)小于電容屏本身的電容，按照電容串聯(lián)原理，將在末屛與地之間形成很高的懸浮電壓，造成末屛對地放電，燒毀附絕緣物，另外零屏、地屏接頭松動也會造成末屏接地不良缺陷事故[4，5]。

1 油浸倒置式CT的結(jié)構(gòu)

油浸倒置式CT的結(jié)構(gòu)如圖1所示[ 6 ]。

油浸倒置式CT的圓形鐵心外罩內(nèi)安裝了二次鐵芯線圈，二次線從與鐵心外罩直接焊接的圓柱形金屬管中引出（金屬管在運(yùn)行中是直接接地的），在鐵心外罩和圓柱形金屬鋁管外部有一個絕緣層，絕緣層內(nèi)的主電容是由若干電容屏構(gòu)成的，在絕緣層最末端的一層電容稱為“末屏”，末屏一般連接與設(shè)備的高壓端。從結(jié)構(gòu)上來看，高壓端對鐵心外罩和金屬鋁管分別有一個電容，且二者并聯(lián)構(gòu)成主電容?？拷饘俟茏顑?nèi)側(cè)一屏電容稱“零屏”，零屏在運(yùn)行中是接地的。CT正常運(yùn)行的情況下，“零屏”與二次側(cè)引線金屬管同時接地，其等值圖如圖2所示。

末屏大多數(shù)情況下是接地的，只有在測試時才允許存在解開的情況，但這種測量方法是不安全的。如果在末屏接的地線上安裝一個穿心式電流傳感器，就不會改變金屬管末屏的接線方式，這樣就大大提高了測試的安全性。油浸倒置式CT的絕緣缺陷往往首先體現(xiàn)為局部放電，放電信號會通過電容耦合到C1上，最終會以電流脈沖的形式從末屏接地線流入大地[7]。因此，安裝在末屏接地線上的穿心式電流傳感器可以感應(yīng)到這個電流脈沖，從而實現(xiàn)對局部放電的在線監(jiān)測[ 8 ]。在本文中這種方法稱為“末屏法”。

2 試驗平臺的建立和PD特性

2.1 實驗平臺的建立

在實驗室中搭建了油浸倒置式CT絕緣缺陷在線檢測的試驗平臺，如圖3所示。針對末屏接地不良設(shè)計了懸浮電位放電模型。通過大量的實驗并與文獻(xiàn)所得到的數(shù)據(jù)相比較，獲得了倒置式CT缺陷的典型特性。通過測量放電脈沖下不同絕緣缺陷的阻抗，利用檢測設(shè)備去分析放電脈沖的特征，監(jiān)測設(shè)備采用河北天威集團(tuán)生產(chǎn)的PD-check（型號為TWPD-2B）和示波器（Tektronix type TDS220）。

2.2 懸浮放電模型

常見的懸浮放電模型分為油中懸浮金屬或纖維碎屑和懸浮電極兩種，而末屏接地不良的放電發(fā)展過程與后者的機(jī)理一致。

實體模型如圖4所示。

接地極接地為在油中懸浮電位的下端，通過氣隙大小或油膜厚度控制懸浮接地的狀態(tài)，上極為末屏高壓電極的引出點(diǎn)，如上圖所示中間加入1mm的空氣間隙，可準(zhǔn)確地模擬末屏接地不良的缺陷。因為放電波形取決于缺陷模型的構(gòu)造形式。為實際模擬懸浮電極放電在本模型覆有絕緣紙板的地電極上放置可松緊式球間隙，相當(dāng)于電容接地不良故障[9]。

2.3 PD特性

用TWPD-2B局部放電儀器和示波器，采集分析油浸倒置式CT末屏接地不良缺陷的模型。分別獲得了PRPD譜圖及頻域圖和波形圖。PRPD譜圖及頻域圖如圖5所示，波形圖如圖6所示。

由圖5懸浮電極放電脈沖PRPD譜圖及頻域圖可知此類放電脈沖可分為高頻和低頻兩部分，低頻主要為5兆赫茲左右，高頻在20M赫茲上下，且這種情況的放電過程和放電波形（如圖6所示）與沿面放電的放電波形相比及其相似。但是脈沖幅值可達(dá)到500mV，存在時間一般較沿面放電短，約為150ns，且發(fā)展過程較沿面放電劇烈。

3 結(jié)論

本文在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，并基于真實的CT建立了試驗平臺，集中分析了油浸倒置式CT在末屏接地不良絕緣缺陷下的局部放電特性，主要結(jié)論如下：

“末屏法”是在末屏接地線上安裝電流傳感器用來檢測倒置式CT絕緣缺陷的局部放電信號；

末屛接地不良對地會形成一個電容，這個電容遠(yuǎn)小于電容屏本身的電容，按照電容串聯(lián)原理，將在末屛與地之間形成懸浮電壓，造成末屛對地放電；

懸浮電極放電脈沖PRPD譜圖及頻域圖分為高頻和低頻兩部分，這種放電過程和放電波形與沿面放電相似。

本文中提到的末屏接地不良的局部放電特性。應(yīng)該與其他絕緣缺陷的放電特性相結(jié)合，進(jìn)一步研究油浸式CT絕緣缺陷的模式識別方式，這對檢測油浸倒置式CT潛在的絕緣缺陷有著重要的意義。

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