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局部放电检测技术的研究现状

发布时间:2020-04-20 11:51:39人气:

局部放电

局部放电检测是以局部放电时产生的电光声等现象为依据,通过能描述这些现象的物理量来表征局部放电的状态,包括定位和放电的程度。局部放电过程中会产生电脉冲、气体生成物、超声波、电磁辐射、光、局部过热以及产生能量损耗等现象,其相应的检测方法有脉冲电流法、气相色谱法、超声波法、超高频法、光测法等多种检测方法,下面为大家简单介绍下这几种检测方法:

1. 脉冲电流法

脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器,检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流,获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法,IEC-60270为IEC正式公布的局部放电测量标准。检测变压器局部放电脉冲用的电流传感器通常由罗戈夫斯基线圈制成,与被测变压器仅有磁藕合,而无电气连接。电流传感器按频带可分为窄带和宽带两种,窄带传感器带宽一般在10kHz左右,中心频率在20-30kHz之间或更高;宽带传感器带宽为100kHz左右,中心频率在200-400kHz之间。脉冲电流法通常被用于变压器出厂试验以及其他离线测试中,其离线测量灵敏度高,而且可以测量视在放电量。

脉冲电流法的缺点在于:
1)由于运行现场干扰严重,导致脉冲电流法无法有效应用于在线监测;
2)对于变压器这类具有绕组结构的设备,由于局部放电在绕组内的传播导致脉冲电流法在标定时产生很大的误差;
3)当试样的电容量较大时,受耦合电容的影响,测试仪器的测量灵敏度随着试品电容的增加而下降;
4)测量频率低,频带窄,包含的信息量少。


2. 气相色谱法

英文简称DGA (dissolved gas analysis。当变压器中发生局部放电时,各种绝缘材料发生分解破坏,产生新的生成物,通过检测气体生成物的组成和浓度,可以判断局部放电的状态。目前,该方法广泛应用于变压器的油气分析,在指导变压器的安全运行方面取得了一定的成绩。通过分析油中各种气体的组成和浓度,可确定故障类型和故障程度,IEC为此特意制定了三比值法的推荐标准。该方法的优点是不受外界电磁干扰的影响,准确度较高。缺点在于油气分离是一个长期的过程,存在很大的时延,对发现早期潜伏性故障较灵敏,不能反映突发性故障;且只能作定性的分析,无法进行定量判断;气体传感器对所检测的气体均敏感,在线提取气体成分存在一定的困难。

3. 超声波检测法

传统的超声波法是用固定在变压器油箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声脉冲,由此来检测局部放电的大小和位置。由于此方法受电气干扰的影响比较小以及它在局部放电定位中的广泛应用,人们对超声波法的研究比较深入。超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代,但因为灵敏度低,易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。上世纪80年代以来随着微电子技术和信号处理技术的飞速发展,由于压电换能元件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用,超声波法的灵敏度和抗干扰能力得到了很大提高,其在实际中的应用才重新得到重视。该方法具有可以避免电磁干扰的影响;可以方便地定位;在线检测与离线检测的结果相同等优点。但由于超声波在变压器内部的传播过程是一个很复杂的过程,且衰减严重,到达油箱壁外的超声信号很微弱,在某些情况下难以检测到信号,整个系统的灵敏度很难令人满意。

4. 超高频法

超高频法是通过超高频传感器接收变压器内部局部放电产生的超高频电磁波,进行局部放电的检测,并实现抗干扰。变压器每一次局部放电都发生正负电荷的中和,伴随有一个很陡的电流脉冲,并向周围辐射电磁波。根据已经取得的结论:局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小,且放电间隙的绝缘强度比较高时,放电过程的时间比较短,电流脉冲的陡度比较大,辐射的电磁波超高频分量比较丰富。目前已经证实:变压器内部局部放电确实能激发出很高频率的电磁波,最高可达数GHz。传统的局部放电检测方法,测量频率低,易受外界干扰。通常超高频检测技术的检测频带是500-1500MHz,而实测表明,现场噪声通常低于400MHz,可最大限度的避开干扰。同时,由于检测频带宽,具有较高的灵敏度。另外,与其它方法不同,超高频法测得的波形更加符合实际的放电脉冲波形,可以较全面的研究变压器内部局部放电的本质特征。其缺点是由于变压器箱体的屏蔽效果,超高频法体外检测灵敏度低,体内检测预置超高频传感器要厂家配合;此外,难以进行标定是阻碍超高频技术应用的最大障碍。

5. 光测法

光测法是利用局部放电产生的光辐射进行的。在变压器油中各种放电发出的光波长是不同的,研究表明通常在500-700nm之间,光电转化后,通过检测光电流的特性可以实现局部放电源的识别。虽然,实验室中利用光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大的进展,但光测法设备复杂昂贵,且需要被测物体对光来说是透明的,因而在实际应用中很困难。

6. 射频检测法

射频检测法就是利用罗戈夫斯基线圈从变压器中性点测取信号,测量的频率可达30MHz,大大的提高了局部放电的测量频率,同时测量系统安装方便,检测系统不改变电力系统的运行方式。但对于三相电力变压器,得到的信号是三相局部放电信号的总和,无法进行分辨,且所测信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展,射频检测法在局部放电在线检测中得到了较广泛的运用。

7. 红外热像法

它是基于变压器内部局部放电产生的电热能量引起局部区域的温度升高,通过红外探测器和热成像来实现检测的。优点是使用方便,结果直观,对于变压器局部过热故障比较灵敏。缺点是当局部放电还没有产生明显局部过热时或故障点处于变压器深处时,该方法效果不理想。其用于定性测量有其一定意义,但用于定量研究还存在困难,目前多用于套管的检测。

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