大型电力变压器局部放电超高频检测法初探 - 中国电机工程学会.pdf

中国电机工程学会高电压专业委员会 2004 年学术会议论文 大型电力变压器局部放电超高频检测法初探 许中荣，孙才新，唐炬，彭文雄 重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室（重庆 400044） 本文从理论上对变压器局部放电超高频检测技术作了的论述，对电力变压器中局部放电信号所激发电磁波的 摘 要： 机理进行了深入研究，着重分析计算了超高频电磁波在变压器内部各种不同介质和不同导体界面的折、反射 情况。建立的局部放电超高频检测系统的实验室研究模型，并用ANSYS电磁场仿真软件对局部放电在电力变 压器内部传播特性进行了初探性的研究。 关键词：电力变压器 局部放电 超高频 ANSYS 1 引言 局部放电检测技术经历了从低频段到中频段再到超高频的发展过程。研究表明电力设备局部放电 是由电子放电过程和离子放电过程组成，其中一次离子放电过程持续时间约为微秒级，而一次电子放 电持续时间约为纳秒级，将这样一个非平稳信号进行频谱变换，发现其频率分量广泛分布在1GHz 范 围内[1]。传统的局部放电测量，仅仅测量了表征局部放电特征的部分信息。局部放电超高宽频检测技 术是用电磁耦合技术进行局部放电检测，测量频率为几百 MHz 以上。 2 超高频、超宽频带耦合原理 采用超高频、超宽频带局部放电检测能避开电晕等干扰、有利于识别局部放电脉冲的真实形状， 从而有利于判断绝缘系统中放电的性质和来源。 进行超高频和超宽频带检测的关键是超高频、超宽频带局部放电信号的传感和实时采集。要实现 对局部放电信号的超宽频带检测，首先必须要知道局部放电信号的传输模式[2]。通常可以将局部放电 信号看成是由一个点源所发出的，当介质某处有局部放电引起的电磁扰动，将会在空间产生电磁波， r 它们遵循麦克斯韦的电磁场基本方程，可以引入动态位的概念来分析。定义A 为动态向量位，ϕ 为动 态标量位，它们既是空间坐标的函数又是时间的函数，于是由麦克斯韦基本方程可推导出动态位方程： 2 r ⎧ 2 r r ⎛ ∂ϕ⎞ ( r) ∂ A A μδ με A με ⎨⎪∇ − C +∇⎜⎝ ∂t ⎠⎟+∇∇⋅ + ∂t 2 (1) ⎪ 2 r ϕ A t ρ ε ⎩∇ +∇⋅∂ ∂ − r 该方程组表示了动态位与波源δ 、 之间的关系，其解为： C ρ ( ′ ′ ′ ) ⎧ϕ(x y z t ) 1 ρ x , y , z , t −r v dV ⎪⎪ , , , 4πε ∫V r (2) ⎨ r r ( ′ ′ ′ ) ⎪ ( ) μ δC x , y , z , t −r v A x y z t ⎪⎩ , , , 4π ∫V