为了研究换流站现场干扰信号的抗干扰措施、提高现场局部放电检测的准确性和可靠性,有必要对换流站内的干扰信号进行测量。为此,在±800 k V换流站内采用常规脉冲电流法和特高频法分别测量了阀厅内的干扰信号、交流线路下换流变附近的干扰信号以及平波电抗器和直流滤波器间的干扰信号,并对现场可能存在的干扰信号进行实验室模拟,以进一步确定换流站内现场干扰信号的类型、来源及特征。测量结果表明:1)检修状态下极Ⅰ低压阀厅内测得的背景噪声主要是一些无线电干扰信号,如GSM制式的手机干扰信号、对讲机干扰信号;2)在交流线路下换流变附近测得的干扰信号主要是周期型的脉冲干扰信号,如高压汞灯产生的干扰信号,该类型的干扰信号散点图在某一固定相位处呈长条状分布;3)当高压线路带有800 k V直流电压时,在平波电抗器和直流滤波器间测得的干扰信号主要由高压直流导线上的电晕放电产生,该放电信号为等幅值的脉冲干扰信号,且随相位均匀分布。
金属颗粒的形状、尺寸及材质对降低GIS的原绝缘强度有明显影响,颗粒的运动是金属颗粒引发击穿的重要原因,目前针对GIS中金属颗粒的检测主要通过局部放电测量,由于在运行电压下不同尺寸颗粒的运动行为不一样,产生的局部放电也存在差异,如何将颗粒的局部放电与颗粒的运动行为建立联系,并通过局部放电实现线形颗粒尺寸的估算,可为后续金属颗粒有害性的判断提供重要依据。为此,笔者对GIS内部不同尺寸线形颗粒运动行为进行了仿真分析,并在实验室中制备了以实际126 k V GIS设备为原型等比例缩小的试验腔体,并在试验腔体内分别放置不同尺寸的金属颗粒,采用常规脉冲电流检测仪和超声波检测仪对颗粒的放电信号进行检测,并采用高速相机对颗粒的运动轨迹进行拍摄。研究结果表明:不同长度及半径的线形颗粒的运动行为差别较大,随着线形颗粒直径的减小或长度的增加,线形颗粒的跳动高度变大、颗粒飞行时间变长;在运行电压下,线形颗粒碰撞外壳的频率由颗粒的尺寸决定,且颗粒在与外壳碰撞过程中超声波检测仪可较灵敏地检测到超声信号,通过超声脉冲频率可基本估算颗粒碰撞外壳的频率;颗粒的最大视在放电量与颗粒所带最大电荷量间存在一定比例关系,且当颗粒的尺寸不变时该比例关系则基本不变。通过将试验中测得的线形颗粒最大视在放电量和超声脉冲频率与仿真结果进行比对,可以实现线形颗粒尺寸的估算。
交/直流试验电压下的局部放电水平是评估特高压换流变压器绝缘可靠性的关键指标之一,但因外部电磁干扰的影响而经常难以准确判定。针对这一问题,提出局部放电测量干扰的特高频(UHF)旁路监测方法,并将其应用于±800 k V换流变压器的出厂试验中。结果表明,通过UHF检波脉冲的波形特征可准确识别出通讯设备和其他工业设备产生的背景干扰,进一步通过UHF检波信号的相位分布统计特征可准确识别出多种类型交、直流试验电压下包括悬浮电位放电和尖刺放电在内的放电型干扰。结果还证实了通过分析特高频天线阵列获得射频信号的时间差可快速准确地确定放电型干扰源的位置区域。基于监测结果对干扰源进行了有针对性的处理后,被试的±800 k V换流变压器顺利通过了各项局部放电测量试验。研究结果将被进一步应用于换流站现场特高压换流变压器局部放电测量干扰的排查处理。
研究干扰识别和定位技术是解决换流变压器现场局部放电测量难题的关键。针对南方电网开展的国内外首次现场修复±800 k V换流变压器的试验要求,采用特高频(UHF)法对局部放电测量干扰进行了旁路监测,通过分析UHF检波信号的波形特征和相位分布统计特征验证了现场检修试验厂房对换流站电磁辐射的屏蔽效果,通过UHF天线阵列精确定位并妥善处理了厂房内的多种局部放电干扰源,支撑被试的±800 k V换流变压器顺利通过了各项试验,视在放电量满足了出厂试验的限值要求。为今后研究在无厂房条件甚至运行条件下实现换流变压器局部放电水平的精确评价提供了技术基础。
