IV. Испытание сухого трансформатора на частичный разряд

1. Волновой анализ частичного разряда

Напряжение на детектирующем импедансе Zm (то есть, детектирующий сигнал) довольно мало и должно быть усилено для получения четкого сигнала на приборе. Пиковое значение импульсного сигнала, усиленного усилителем, может быть измерено осциллографом. Кроме того, осциллограф также может видеть, какая фаза разряда происходит на частоте сети, определять форму импульса и время разряда, а также наблюдать характеристики всего частичного разряда для определения приблизительного местоположения и характера разряда. Осциллографы могут сканироваться горизонтально и эллиптически. Горизонтальное сканирование выполняется с отклонением на весь экран, эквивалентным одному циклу, и синхронизируется с тестовым напряжением для определения фазы импульса. Эллиптическое сканирование также эквивалентно одному циклу тестового напряжения за цикл развертки. Рис. 4-1. Схематическое изображение формы сигнала на экране в двух режимах сканирования.

Рис. 4-1

При испытании на частичный разряд, помимо внутреннего частичного разряда в изоляции, на форму сигнала частичного разряда могут влиять также соединение проводов, электрические контакты и люминесцентная лампа, коронный разряд высоковольтного электрода и т.д. Для этого необходимо различать формы сигналов частичного разряда и другие помехи внутри изоляции. На фиг. 4-2 показаны несколько типичных форм сигналов.

FIG4-2

2. Спектральная идентификация частичного разряда

На рисунке 4-3 показаны различные типы осциллограмм частичного разряда, полученные вблизи начального напряжения. Рисунки (a), (b), (c) и (d) представляют собой основные картины частичного разряда, а (e), (f) и (g) — основные картины интерференционных волн.

FIG4-3

На рисунке (а) имеется только один воздушный зазор, перпендикулярный направлению электрического поля в изоляционной структуре, и импульс разряда накладывается на область между положительным и отрицательным пиками. Амплитуда и частота импульса по обе стороны от симметрии в основном равны. Однако иногда верхняя и нижняя амплитуды асимметрии 3:1 остаются в пределах нормы. Связь между разрядом и испытательным напряжением такова, что после начального разряда разряд увеличивается до определенного уровня, а затем остается неизменным при увеличении испытательного напряжения. Напряжение гашения приблизительно равно или немного ниже начального напряжения.

На рисунке (b) изоляционная конструкция содержит воздушные зазоры различного размера, которые в основном представляют собой литые изоляционные материалы. Когда разрядный импульс накладывается на положение перед положительным и отрицательным пиками, амплитуда и частота симметричных двух сторон импульса в основном равны, но иногда асимметрия верхней и нижней амплитуды 3:1 остается нормальной. В начале разряда разрядный импульс можно различить, затем напряжение возрастает, некоторые разрядные импульсы смещаются в сторону нулевого положения испытательного напряжения, одновременно появляются более крупные импульсы, разрешение импульса постепенно уменьшается, пока его нельзя будет различить. После начального разряда разряд неуклонно увеличивается с ростом напряжения, а напряжение гашения в основном равно или ниже начального напряжения.

В (c) в изоляционной структуре имеется только один воздушный зазор. Разрядная реакция воздушного зазора на поверхности электрода отличается от реакции в диэлектрике. Разрядный импульс накладывается на положительный и отрицательный пики напряжения, при этом амплитуда с обеих сторон несимметрична, частота большой амплитуды низкая, а частота малой амплитуды высокая. Соотношение обычно больше 3:1, а иногда и 10:1. Можно различить общую разрядную реакцию. После начала разряда величина разряда практически не изменяется и не связана с повышением напряжения. Напряжение гашения равно или немного ниже начального напряжения.
 
В (d) (1) на поверхности электрода расположены скопления воздушных зазоров различного размера, но они замкнутого типа; (2) электрический зазор между электродом и изолирующей средой не замкнут. Соотношение амплитуд между двумя сторонами обычно составляет 3:1, а иногда 10:1 до наложения разрядного импульса на отрицательный пик напряжения. По мере повышения напряжения часть импульса смещается к нулевому положению. После начала разряда разрешение импульса достаточно хорошее. При дальнейшем увеличении напряжения разрешение падает до тех пор, пока не станет неразличимым. После начального разряда разрядный импульс постепенно увеличивается с повышением напряжения, а напряжение гашения равно или немного ниже начального напряжения. Если напряжение сохраняется в течение 10 минут, разрядный отклик несколько изменится.

(e) Источником помех является жидкая среда между острием иглы и плоской пластиной или землей. Коронный разряд происходит при более низком напряжении, и импульс разряда накладывается на пиковое положение напряжения, например, на отрицательный пик. Мощность разряда находится при высоком потенциале; если источник питания расположен в месте положительного пика, он находится при низком потенциале. Это помогает определить нулевое положение напряжения, и пара импульсов появляется симметрично на положительных или отрицательных пиках напряжения с равными интервалами для каждого кластера разрядных импульсов. Однако амплитуда и временной интервал двух кластеров различны, и меньший кластер имеет ту же амплитуду и более высокую плотность. Больший импульс имеет более низкое начальное напряжение, и разряд увеличивается с увеличением напряжения. Начальное напряжение кластера меньших импульсов выше, и величина разряда не зависит от напряжения и остается неизменной. По мере повышения напряжения плотность частоты импульсов увеличивается, но все еще различима. По мере повышения напряжения они становятся неразличимыми.

(f) Наконечник иглы прикладывается к плоской или наземной газовой среде. Коронный разряд происходит при более низком напряжении, и импульс разряда накладывается на пиковое положение напряжения. Например, если пик отрицательный, значит, источник питания находится под высоким потенциалом; если он расположен на положительном пике, значит, источник питания находится под низким потенциалом. Это помогает определить нулевое значение напряжения. После начального разряда напряжение увеличивается, а количество разрядов остается неизменным, но плотность импульсов рассеивается в обе стороны, и частота разрядов увеличивается, но их все еще можно различить. По мере увеличения напряжения частота импульсов разряда постепенно становится неразличимой.

(g) Разряд потенциала подвеса. Электрический разряд между двумя подвешенными металлическими предметами в электрическом поле или между металлическим предметом и землей.

Существует два типа волновых форм:

1. Положительная и отрицательная стороны имеют одинаковую амплитуду импульса, равный интервал и частоту;

2. Импульсы с обеих сторон появляются парами, с одинаковым интервалом между парами, и иногда перемещаются взад и вперед относительно базовой линии.

Существует три типа первоначальной разрядки:

(1) Количество разряда остается неизменным, независимо от напряжения, а напряжение гашения полностью равно пусковому напряжению.

(2) Напряжение продолжает расти, и при определенном напряжении разряд внезапно исчезает. Когда напряжение продолжает расти, а затем падать, разряд снова произойдет при предыдущем исчезающем напряжении.

(1) С увеличением напряжения мощность разряда постепенно уменьшается, импульс разряда увеличивается.