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多试品宽频带变压器油纸绝缘局部放电试验平台的设计

作　者: 李光茂
导　师: 程养春
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 多试品宽频带油纸绝缘试验平台局部放电
分类号: TM85
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

智能电网中需时时刻刻监测智能变压器的工作状态。绝缘故障是威胁变压器安全、稳定运行的主要因素,而局部放电是变压器油纸绝缘缺陷的重要征兆和表现形式。实际局部放电缺陷的发展过程是一个极其复杂、影响因素极多、分散性极大的过程,缺陷的严重程度等信息可能包含在局部放电的脉冲电流波形当中,对变压器故障预警的研究需要长期的大量的局放试验,因此有必要建立多试品宽频带局部放电试验平台,以提取脉冲电流波形,提高试验效率。本文设计了一套具有5个试品支路的宽频带局部放电试验平台。通过理论计算、试验论证选定了各分支回路的耦合电容为500pF、保护电阻为200kΩ,并仿真分析了支路之间的串扰。为了搭建宽频带的试验平台、宽频带测量系统、保护示波器以及模拟变压器中油纸绝缘的工作环境,本文设计了50kV石英玻璃、陶瓷两种高频电容器；宽频带采样电阻、宽频带Rogowski线圈；示波器输入保护系统；小尺寸的玻璃容器以及加热循环系统。试验结果表明：陶瓷电容器具有较好的频率特性和较高的电晕起始电压；宽频带采样电阻,宽频带Rogowski线圈的高频截止频率至少在80MHz以上；示波器输入保护系统能将50kV的冲击电压限制在1.4V左右。最后,本文通过试验证明：(1)多回路试验平台的起始放电电压在45kV以上；(2)各分支试验回路具有很好的宽频带特性,可测量上升沿为3ns左右的放电脉冲电流波形；(3)回路之间的串扰能限制在千分之一,即一回路发生2000pC的放电时,另一回路能检测到2pC的放电,可忽略不计；(4)试验平台能很好的抑制外界干扰。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-13
    1.1.1 智能电网、智能变压器发展的需要  10-11
    1.1.2 变压器油纸绝缘局部放电在线监测的意义  11-12
    1.1.3 宽频带局部放电试验平台的意义  12-13
    1.1.4 多试品局部放电同时监测的意义  13
  1.2 宽频带试验回路以及宽频带测量系统的研究现状  13-15
  1.3 目前存在的问题  15
    1.3.1 试验平台的工作时间  15
    1.3.2 试验平台的宽频带特性  15
    1.3.3 试验平台的效率性  15
  1.4 本论文的主要工作  15-17
第2章多试品宽频带试验平台设计的总体方案  17-22
  2.1 多回路加压系统的总体方案  17-18
  2.2 多回路加压系统的总体布局  18-19
  2.3 宽频带支路系统、测量系统总体方案  19-20
  2.4 试品容器及加热循环系统的总体方案  20-22
第3章多回路加压系统的设计  22-33
  3.1 工频升压系统的设计  22-26
    3.1.1 调压器、试验变压器的设计  22-23
    3.1.2 隔离变压器、屏蔽室接地的设计  23-25
    3.1.3 电源滤波器的设计  25
    3.1.4 三次、五次滤波器的设计  25-26
  3.2 各分支回路保护电阻阻值和耦合电容容值的确定  26-30
    3.2.1 支路耦合电容器的确定  26-28
    3.2.2 支路保护电阻阻值的确定  28-30
  3.3 极限工况下支路保护电阻功率核算  30-31
  3.4 多回路之间串扰的仿真分析  31-33
第4章宽频带支路耦合电容器的设计与测试  33-46
  4.1 800PF油纸薄膜介质电容器的频率特性测试  33
  4.2 石英玻璃电容器的设计  33-42
    4.2.1 石英玻璃电容器的基本结构设计  33-35
    4.2.2 特殊电极形状的电容器的电场仿真  35-38
    4.2.3 电容器长期工作稳定性校验  38-41
    4.2.4 考虑薄油隙时,油隙放电电压的计算  41-42
  4.3 石英玻璃电容器的电晕特性测试  42-43
  4.4 瓷介电容器的设计  43-44
  4.5 单个1000PF瓷介电容器的性能测试  44-46
    4.5.1 单个瓷介电容器的频率特性测试  44
    4.5.2 单个瓷介电容器的电晕特性测试  44-46
第5章测量系统的设计与测试  46-58
  5.1 宽频带50欧姆无感电阻的设计与测试  46-47
    5.1.1 宽频带50欧姆无感电阻的设计  46-47
    5.1.2 宽频带50欧姆无感电阻的测试  47
  5.2 宽频带Rogowski线圈的设计与测试  47-49
    5.2.1 磁芯、绕线材料及匝数的选择  47-48
    5.2.2 线圈屏蔽壳的设计  48
    5.2.3 宽频带Rogowski线圈的测试  48-49
  5.3 示波器输入保护系统的设计与测试  49-54
    5.3.1 示波器输入保护系统的设计  49-50
    5.3.2 示波器输入保护系统的测试  50-54
  5.4 可视化图像显示系统的设计  54-56
  5.5 工频电压自动测量系统的设计  56-58
第6章试品容器及加热循环系统的设计  58-63
  6.1 试品容器设计  58-60
    6.1.1 容器容积设计  58-59
    6.1.2 容器结构及功能说明  59-60
    6.1.3 密封结构  60
  6.2 电极及连接杆设计  60-62
  6.3 加热循环系统的设计  62-63
第7章试验平台的试验验证  63-72
  7.1 试验平台的局部放电测试  63-64
  7.2 宽频带测量系统的试验验证  64-67
    7.2.1 试验回路的频率特性测量  64-65
    7.2.2 测量系统的频率特性测量  65-67
  7.3 多回路间串扰的测量  67-70
    7.3.1 多回路串扰的频率特性测量  67-68
    7.3.2 多回路串扰的实际测量  68-70
  7.4 试验平台抗外界干扰的测量  70-72
第8章结论与展望  72-74
  8.1 结论  72
  8.2 进一步研究的展望  72-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  77-78
致谢  78-79
作者简介  79

多试品宽频带变压器油纸绝缘局部放电试验平台的设计

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