一种带分压屏套管雷电波冲击试验波形仿真分析简介

作者： 国自电气 时间：2024-06-08 09:17:12 阅读：31

    针对分压屏接线及杂散阻抗及容抗会使套管雷电波型式试验响应波形产生畸变的问题，通过测量套管电容值及分析电压波形的频谱信息，利用短时傅里叶变化对特定时间段的频谱信息进行分析，判断试验过程中套管是否发生层间击穿现象。结果表明：杂散阻抗会使分压屏两端电压波形在雷电波型式试验中产生畸变，利用短时傅里叶分析处理分压屏电压在不同时段内的频谱可以判断套管有无发生击穿现象，且击穿层数与频谱极值和幅值变化量有定量关系，在击穿层数较小时该方法相比电容值测量更加准确。

    随着我国电力系统的飞速发展，特别是特高压输电工程的建设与投入使用，对于输配电线路上数量众多的电力设备的绝缘可靠性与安全性提出了更高的要求。作为在电力系统中广泛使用的容性设备，干式套管的可靠性及安全性一直被人们所重视。近年来，变压器故障屡有发生，而套管故障约占变压器故障总数的30%。传统干式套管的在线监测装置通过接地线与套管末屏相连，一旦在线监测装置发生故障，有可能造成严重后果。基于干式套管的可靠性及安全性的需求，在干式套管最外层极板外增加一层新的极板作为分压屏。从设计角度讲，这种带分压屏套管能够有效的增加设备的安全性及对其进行在线监测的可行性，但是在对实际产品进行出厂雷电波型式试验时发现，分压屏两端对雷电波响应波形的畸变十分严重，给工程人员判断套管是否在雷电波下发生击穿带来一定困难。相关人员研究了一种基于变压器套管分压屏的过电压在线监测系统，通过对系统施加雷电和操作冲击电压波的仿真，得到其输出波形响应。胡伟等[10]的研究表明接地线的高频阻抗远大于工频阻抗，这是套管在雷电冲击电压试验时分压屏电位升高的重要原因之一。

    本研究利用NI公司的电路仿真软件Multisim对分压屏两端雷电波响应波形的畸变现象进行模拟仿真，验证了杂散感抗容抗是响应波形畸变的原因。进一步对响应波形进行研究，利用短时傅里叶转换对响应波形进行分析，提出在较小击穿层数下检测层间击穿的有效方法。

结论

（1）杂散感抗容抗会使分压屏两端电压u2的波形在雷电波型式试验中产生畸变。

（2）即使u2波形发生畸变，依然能够从示波器波形中观测到击穿现象带来的波形突变，并测量试验前后套管主电容C1的电容值判断套管是否发生击穿，但这种方法在击穿层数较少时难以实现。

（3）利用短时傅里叶分析处理u2不同时段内的频谱可以判断套管是否发生击穿，幅值变化百分比随击穿层数增加而近似线性增大，并且发生波前击穿时，频谱极值随击穿层数的增加而变大，发生波后击穿时，频谱极值随击穿层数的增加而减小。该方法在击穿层数较小时仍具有较高的准确性。