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高压直流下局部放电检测技术

  随着脉冲功率技术的应用,对其核心器件——高电压高储能密度电容器(简称高压储能电容器)的可靠性也提出了更高的要求。然而,在此系统的可靠性检测方面主要存在两个问题:一是当前的产品验收手段不能有效的检测出产品的某些内部缺陷;二是目前缺乏有效的方法评估服役期间电容器的绝缘老化状况。对电容器进行局部放电检测无疑是判断产品质量的有效手段和进行绝缘预防性试验的重要项目之一。但是,如何将直流局部放电检测技术用于大容量(?F 级)高压储能电容器的绝缘评估,国内外的理论探讨和实验研究都落后于实际需要。

  在国外,S. A. Boggs 教授和 R. G. Bommakanti教授提出一种针对大容量电容器局部放电测试的最优化电检测方法。当各种因素都得到很好控制时,该测试系统的灵敏度不受电容器的内部电感影响, 可达到 1000 C pC(C 的单位为 F)。目前国内关于直流局部放电的研究鲜有报道。于钦学等人对换流变压器中的油纸绝缘试样进行了直流局部放电性能研究,得出了放电重复率随温度与外加电压的变化关系。

  高压直流下局部放电检测技术的关键在于如何提高信噪比。西安交通大学刘刚和屠德民提出了在干扰环境下测量局部放电信号的选频平衡法,其最小可测放电量与试样的电容量成正比,该方法能较好抑制噪声,而且不要求样品和用于平衡的元件容量相同。西南交通大学的张血琴、吴广宁等人近年开展了高压直流下局部放电检测技术的研究,采用传统的脉冲电流法与数字滤波技术相结合的方法,对纸膜复合的高压储能电容器进行局部放电检测。试验发现测量中的干扰源主要包括电源干扰、窄带干扰和白噪声,通过 FFT 滤波和窄带滤波法以及小波分析技术能对抑制这些干扰取得比较满意的效果。

  在工程实践中,尽管采用了很多提高测试系统信噪比的方法,其灵敏度仍然取决于外界干扰信号的大小。比如对于容量为 1?F 的电容器,根据理论计算,测试电路的灵敏度最佳可以达到 1pC;但是试验表明,用电测法却很难达到 20pC。建立高灵敏度、高信噪比的局部放电检测系统仍是高压直流条件下局部放电检测技术的关键问题。

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