摘要
换流变压器是换流变电站的关键设备，在高压直流输电系统中起重要作用。换流变压器故障后，会使直流系统被迫停运。若换流变发生起火爆炸，可能造成人身伤亡，是最严重的现场事故。根据统计，换流变网侧套管故障是起火爆炸的重要原因。网侧套管故障初期会出现套管绝缘劣化、受潮，内部出现局部放电等故障信号，通过在线监测技术可以发现故障信号。因此，对运行中的换流变网侧套管进行在线监测，是预防换流变故障的有效手段。 在线监测需要在网侧套管末屏同时测量低频电流和高频局部放电信号，实时获取套管和换流变内部信息，及时发现早期的故障。传感器是获取信号的最关键设备，目前没有成熟的换流变网侧套管末屏传感器，本文研制一款可监测网侧套管状态的末屏传感器，对换流变绝缘状态评估和安全运行有重要意义。 根据换流变网侧套管末屏结构，需要在不改变套管末屏接地前提下，完成末屏传感器的设计。传感器需要同时测量高频局部放电、低频泄漏电流信号，在传感器内设计低频、高频信号采集模块，它们分别有各自的输出端口，两类采集模块相对独立、互不干扰、可以单独工作。对设计的套管末屏传感器准确度和精度进行检测，其幅频特性在高频段和低频段精度保持稳定，性能合格。对传感器的防水性、防松动性和接地性能进行检验，均要满足要求。 末屏传感器测量换流变内部高频局部放电信号时，会检测到大量干扰信号，造成检测不准确。通过分析干扰来源，可以确定干扰主要来自12脉动换流阀。换流阀在开断过程中由于电流突变会产生大量的高频干扰信号，传导到换流变内部造成干扰。通过分析排除干扰的两种方式，本文确定在时域上对波形进行鉴别后剔除干扰。首先设计信号调理电路，对高频电流信号进行去噪、滤波、放大等处理，使信号电平与A/D芯片匹配。然后把处理的信号接入A/D转换电路，将模拟信号转换为数字信号，使用处理器进行数字信号的抗干扰处理。 在完成新型末屏传感器的硬件制作和排除干扰基础上，对末屏传感器进行测试，分别测试高频局部放电测量功能和低频泄漏电流测量功能，验证新型末屏传感器测量功能准确性。通过测试后，将传感器实际安装在换流变压器网侧套管末屏现场，进行实际应用，安装后可在后台界面观察到高频局部放电和低频泄漏电流数据。后台通过传感器采集的局部放电信号，出具放电PRPD图谱，进行换流变局部放电情况分析。后台通过计算低频泄漏电流，得出介损、电容量参量，确定套管的绝缘状态。现场离线试验与后台监测结果一致，证明研制的末屏传感器有效。 本文的研究成果可为换流变压器网侧套管末屏电流传感器的研究和应用提供理论依据和技术支撑。
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