局放培训讲义故障排除全屏蔽串联谐振耐压及局放测试系统Word文件下载.docx
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由电气操作控制高压开/关，调压器自动回零、零启动、升/降压、回路调谐、过流保护、击穿保护以及间隙百分比表、功率因子表、励磁电压表等控制指示仪表组成控制电路，调压器升降压、电抗器间隙调节、电抗器高压开关切换等均有限位保护；
由耦合电容、校准电容、分压电容、检测单元、局放仪（如JF2000型）、定位示波器（如TDS3012型）等组成高压测量、局放测试、定位测试电路。
为了避免周围环境的干扰信号（电磁场）对局放测试的影响而建立的一个铁磁屏蔽、绝缘隔离并且单点接地的屏蔽体，称为屏蔽室。
一般较经济的设计是把主电路和测试电路中带高压的部分设备置于屏蔽室内，其它置于屏蔽室外的控制室里及控制室附近。
接地系统由安全接地回路、测量接地回路及符合要求的专用接地桩组成，接地回路必须遵循单点接地原则，系统联结图如图一所示。
二、系统的工作原理：
由于要满足大容量试品的局放测试，因此除了要求整个系统要有较大的输出功率外，还要求系统本身低噪声，以提高系统的灵敏度。
图二（a）串联谐振系统的原理图
图二（b）串联谐振系统的等效电路
实际应用中的串联谐振系统工作原理如图二（a）所示，接触式调压器T1输出设定大小的电压，经过励磁变压器T2升压，输出电压为V，可调电感L与电容性负载C串联，如将它们的损耗等效为电阻R，则该系统的等效电路如图二（b）所示，由此得到：
-jXcV
Vc=
R+j（XL-Xc）
当感抗等于容抗时，即XL=Xc，系统处于谐振状态，则有：
-jXcV
R
ωL1
或Vc=QV，在这里Q＝＝
RωRC
式中的Q称为品质因素，可以看出可调电感L与电负载C的损耗R越小，Q越大。
V
回路电流：
I=
R+j（XL-Xc）
谐振时：
I=
R
V2
则输入功率为：
P=I2R=
1V2V2
因而电容上的功率为：
Pc=I2Xc=·
=Q·
=QP
ωCR2R
此式看出，电容上的功率具有输入功率的Q倍，一般情况下Q值可达40，即对电容试样，电源只需从电网上取1/40的功率。
这部分功率分别消耗在励磁变压器、可变电感及电容上。
1
另外，由于谐振条件为XL=Xc，可得：
ωL=
ωC
11
则有：
L=或C=
ω2Cω2C
一般我们把励磁变压器与可调电感置于同一个箱体中（也有分体设计的），称为电抗器。
将可调电感L设计成磁路阻抗可变电感线圈，磁路由两个U形铁芯构成，下铁芯固定，上铁芯可上、下移动，通过改变磁路中的空气隙来改变磁阻，因此，L有很大的变化范围。
电感线圈上有两个抽头，低压抽头输出电流更大。
调谐范围：
高压线圈为0.02μF-0.27μF/120kV
低压线圈为0.081μF-1.59μF/40kV
如果以每米电缆500pF计，那么最大可做大约3000m长的电缆试验，作为出厂试验足够了。
对于系统的另一个要求（即低噪声），则通过隔离变压器，高低压滤波器等完成。
隔离变压器起两个作用：
①原、付边线圈有静电屏蔽层，防止电网中的高频干扰通过杂散电容耦合进入系统；
②原、付边接地独立，避免电网地线引入干扰。
低压滤波器在调压器之后，励磁变压器之前，对调压器接触不良和电网进来的干扰有很好的滤波作用。
最后是高压滤波器，电抗器输出的高压经套管引入屏蔽室，最后由高压滤波器滤除电抗器和套管本身的放电，以及前面各环节引入的高频干扰，滤波器由三个电感和三个耦合电容组成双T型电路，还有一个检测单元，电气连接见图三所示。
该滤波器有多种功能：
1.滤除高频干扰，使电源噪声水平在1pC以下，以保证测量系统的灵敏度。
2.三个电感L1、L2、L3对工频而言，近似短路，三个电容并联，总电容量为0.012μF，与试样并联，降低了满足谐振条件的电缆电容，使得短样电缆亦可用该设备试验。
3.最后一个电容作为测量线路的耦合电容器，与检测阻抗单元一起构成脉冲电流法的并联接法，每次试验只需换试样，其它都不变。
4.检测单元中的大电容与最后一个电容（耦合电容）构成试验电压的电容分压器，其分压得到的信号经过整流，输出一个正比于试验电压的直流电压送到数字电压表，经过适当的比例调整和处理，可直接读出试验电压。
5.L3作为高频抑制器，阻挡试品中的局放信号从电抗器侧分流出去，从而提高了试验回路的灵敏度。
高压滤波器设计巧妙，同时兼有多种功能。
其中主要组件为电感与电容，电感抑制高频信号，对工频阻抗较小，正常工作时只有几千伏电压，因此电感设计主要考虑载流量，并尽量减小其分布电容，两端接有保护球隙，防止击穿时电压过高。
这里，电容是关键，制作高压大容量无游离电容器十分困难，要保证在工作电压下自身放电小于1pC，同时电容元件的设计应考虑尽量减小自身的分布电感。
上述几个设备构成测试系统的电源部分，与控制柜构成一个完整体系，具有下列功能：
1.在较大的负载电容范围内调谐，电源干扰小于1pC。
调谐方便，速率可变。
2.各部分有过流保护及击穿保护，并可方便地复位。
3.有电源合、分功能、并有指示灯指示。
合闸与屏蔽室门及其它必要的安全开关联锁，确保试验人员安全。
4.升降压方便，并有电流、电压、间隙等指示仪表。
我们回过头来再看第一章“概述”中所举的例子，现在用串联谐振试验系统来做这盘电缆的耐压试验，前面已分析过，如Q值设计为40，则进线电源容量只需1/40，即原来电网需提供473kVA的容量，现在只要提供不到15kVA的容量就足够试验需要了。
此外工频串联谐振还有许多优点：
1基波谐振，对高次谐波抑制，所以输出波形好，畸变小于0.5%。
2击穿保护：
一般试验电源，击穿后电流突然增大，产生过电压及过电流，可能造成变压器线圈击穿，试品烧蚀严重。
串联谐振系统不存在这种问题，试品击穿后回路失谐，电压降至励磁电压，全部降在电感线圈上，回路电流很小，只有正常运行下的1/Q。
若电路没有断开，试品恢复高阻后需经过若干电压周期，才能恢复到原来值。
这段时间足够保护机构动作。
每次击穿，能量有限，不会严重烧蚀试品，也不会造成地电位抬高而损坏测量仪器，因此也不需加保护电阻。
③可以方便地实现多级运行，多级串联时电压分布均匀。
以上是系统电源部分的基本工作原理，此外测试系统利用脉冲电流法（即ERA法）测量局部放电量以及用行波法进行定位测试的工作原理将在其它章节中详细介绍，此处不再详述。
第三章使用过程中的注意事项及常见故障
一、使用过程中的注意事项：
1．安全：
首先是人身安全，我们在系统中设置了安全门联锁开关及零电压启动等功能，打开门进入高压试验区，系统会自动切断高压回路。
平时应保持这些安全功能完好，不能随意弃用联锁开关。
另外高压试验规程规定，高压试验员必须由两人组成，其中一人操作，另一人检查、监护和记录，以防止误接线或误操作，最大限度地保证人身安全和设备安全。
2．电源及接地：
局放试验对电源、电源线、接地线及接地方式都有严格要求，比如：
要求由独立电源供电，电源线必须采用分相屏蔽电缆单独埋地敷设，不能通过空中或墙上的桥架敷设，也不能与车间其它电缆混合在同一个电缆沟内敷设，以防止干扰信号耦合进来。
电缆长度要求200米以上，这样可以滤除一定的干扰信号。
屏蔽室外的照明及电动门等的电源必须与试验电源分开，以免引入干扰信号。
使用100~150mm宽的铜箔或电焊机线（高频阻抗小）作为接地线，尽量采用星形方式联接到独立的专用接地桩上（单点接地），这些都是降低背景噪声的重要措施，所以绝对不能随意将系统的电源供其它任何电器使用，也不能随意增加接地线（重复接地）或借用接地线。
3．屏蔽室及绝缘地坪：
屏蔽室主要是将空间的电磁波屏蔽，防止干扰信号从空间耦合进入系统，一般采用3mm钢板无缝焊接，而绝缘地坪则保证了系统的单点接地。
由于某些电缆厂的屏蔽室未配备电动电缆车，试验时将电缆盘滚进屏蔽室，或用叉车进入屏蔽室装卸，因此很容易将电动大门的门槛压变形，或将大门及门框撞变形，致使大门无法关严，有时还会因用力过猛而将屏蔽墙体的焊缝撞开裂或将绝缘地坪的塑料板压坏，使整个系统的屏蔽效果遭到严重破坏，这些都是必须避免的。
另外屏蔽室及控制室的顶和墙体不能跟周围的顶棚、墙体或护栏等直接联接或通过金属材料联接，绝缘地坪周围必须保持清洁、干燥，不能洒水，也不要乱搭建或堆放杂物。
4．操作系统：
一般情况下禁止未将高压降到零就直接切断主回路；
试验过程中必须随时观察高压电压表、励磁电压表及高压电流表的指示状态，以便及时掌握试验状况；
不要在调谐速度较快的状态下直接按下调谐按钮，以免烧坏调谐控制回路的保险丝、整流方桥及速度调压器；
在系统未达到谐振时，不要将励磁电压升得太高，以免系统谐振时产生过高的电压把电缆打坏。
做耐压试验时，局放仪的5档增益粗调旋钮应置于2档以下或零位置，以防止电缆击穿时损坏放大器；
工作间隙应将局放仪的椭圆亮度关掉，关机前也应先将椭圆亮度关掉后再关机，这样可以延长局放仪示波管的寿命。
做耐压及局放试验时，应断开定位仪的电源并取下定位仪前面板的信号线；
做定位试验时，一旦找到定位波形就应先关闭高压回路再分析波形，这些都是为了尽量保护定位仪不受损坏。
5．高压试验区域：
试区内必须保持整洁，不能摆放杂物，特别是未接地的电容器或金属物体，以免发生感应放电；
电缆接地线一定要保证联接可靠，要保证高压连接线、油杯等高压带电体与周围墙体、地面、电缆盘、电动车等的放电距离，以免产生放电而影响试验；
试验结束后一定要先用放电棒将电缆放电后方可去拆线。
二、系统常见故障及排除方法：
1.系统无法谐振：
在试品正常的情况下（试品电缆不是很长且未发生击穿或短路），如果系统无法谐振，应检查电抗器高压开关切换电动机的限位开关是否移位，造成高压开关接触不好或切换不到位。
检查及处理方法是：
将万用表接在电抗器高压套管输出端与地线之间，然后将控制台上的“高压选择”开关置于“高”档或“低”档，此时应能从万用表上分别读出一定的电阻值（高档电阻较大，低档电阻较小），如万用表读数无穷大，则说明高压开关接触不好或未切换到位，这时可以打开电抗器的顶盖，将相对应的限位开关的压杆在附近位置来回扳动，直到万用表能测到电阻值，此时高压开关完全接触或闭合，然后反复调整限位开关的位置，使得切换电机停下来时，
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