干式空心电抗器局部放电检测系统的设计

作     者：刘策 

作者单位：河北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：霍利民;何平

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：干式空心电抗器 电压振荡波 局部放电 Matlab/Simulink 综合检测系统 

摘      要：近年来,随着国民经济的增长,城镇、农村的用电需求极大地提高,配电系统也得到了巨大的发展。例如,农民的农场灌溉、食品加工、智慧温室等都新兴农业项目都依赖农网提供可靠稳定的农业用电,因此农网的建设在农业现代化规划中扮演很重要的角色。为了解决农网长期处于无功过剩、末端电压偏高甚至工频过电压等出现的问题,通常需要在系统中接入电抗器。电抗器能够补充感抗,平衡无功,从而能够限制系统中操作电压升高或工频过电压的出现,提高系统运行的稳定性。干式空心电抗器由于其众多优点,近年来广泛应用于城、农网改造当中。干式空心电抗器在实际运行中会发生很多事故,每年均有大量的电抗器因绝缘损坏而起火,这些巨大的故障事故都是由微小的匝间绝缘缺陷发展而来的,而这些微小的缺陷往往是从电抗器出厂时就出现的。若不能及时发现电抗器绝缘缺陷的存在,电力系统将会面临停止运行甚至更为严重的事故,同时对电力运行部门也会造成极大的损失,因此,对电抗器进行出厂检测及时发现可能存在的绝缘缺陷是十分有必要的。首先,给出了干式空心电抗器的几个重要参数的计算式,并通过分析干式空心电抗器发生匝间短路故障时环流的出现和磁场的变化,得到了采用振荡电压法检测绝缘故障的可行性。其中,电抗器匝间短路时出现短路环,使得电抗器的电感量发生较大变化,提出了仿真的基础。接着,根据局部放电的相关理论知识,在Matlab/Simulink仿真平台搭建了局部放电仿真模型进行仿真,有效地模拟了单气隙局部放电的放电过程。然后,通过Matlab/Simulink仿真平台设计了局部放电检测系统的主电路模型。根据电抗器高压振荡波实验的技术指标,通过分析振荡波波形以及其振荡频率确定了该模型中最重要的充电电容值。对主电路中的分压器进行了设计,并仿真验证了其正确性。通过对不同电容电阻组合的检测阻抗进行仿真分析,得到了最佳的脉冲电流检测回路参数。该模型的功能丰富,能在虚拟的环境中对电抗器的短路故障进行细致深入的研究,能有效地从仿真的角度实现振荡电压法检测匝间绝缘故障的理论可行性。最后,通过现场搭建试验系统,对不同故障程度的电抗器进行了一系列的试验,验证了系统实际的可靠性,该系统能够直观有效地检测出干式空心电抗器可能存在的微小绝缘缺陷,为电抗器的出厂检测提供了一套较为完整的局部放电检测设备。