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电力变压器局部放电在线监测的研究现状

发布时间:2020-07-04 02:54:58人气:

变压器
电力变压器
局部放电的检测都是以PD所产生的各种现象为依据,通过能表述该现象的物理量来表征局部放电的状态。电力变压器局部放电过程中除了发生电荷转移和电能损耗外,还会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及生成一些新的生成物,并引起局部过热。因此,与这些现象相对应,局部放电的检测方法可分为非电测量法和电气测量法两大类。

非电测量法包括超声波检测法、红外检测法、光测法、化学检测法等。电气测量法包括脉冲电流法超高频(UHF)检测法等。近年来,随着对电力变压器PD脉冲所产生的电磁辐射研究的深入,超高频检测方法也得到了广泛的研究,同时也是由于其较好的经济性和检测频带内对噪声抑制的优势,使得成为变压器PD检测方法所研究的重点。


1. 脉冲电流法

目前的脉冲电流法是使用最广泛、研究最早的一种检测方法。它是通过检测阻抗接入到测量回路中来检测。并且已经有了相应标准:IEC60270-2000和GB/T7354-2003《局部放电测量》。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、铁心接地线中由于局部放电引起的脉冲电流,获得视在放电量。另外,还可以把非磁性的空心电流传感器套装在高压套管靠近法兰处的瓷套外,接收放电信号。此方法广泛用于变压器型式试验、交接和预防性试验、局部放电实验研究以及在线监测工作中。检测变压器局部放电用的电流传感器通常由罗戈夫斯基线圈制成。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;由于PD脉冲的频谱很宽,高频成分丰富,为了获得较高的脉冲分辨率,从信号中获得更多的放电信息,宽频带电流传感器越来越受到人们的重视,罗戈夫斯基线圈式电流传感器是目前应用最为广泛的电流传感器,其检测频带已达几十MHz。

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。但由于现场存在严重的电磁干扰,将大大降低监测灵敏度和信噪比,影响了对PD信号的检测和故障的诊断。脉冲电流法的缺点主要有:(a)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;(b)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;(c)当试样的电容量较大时,受耦合电容的限制,测试仪器的测量灵敏度受到一定限制;(d)测量频率低,频带窄,包含的信息量少。


2. 超高频法

针对传统监测方法的不足,近年来出现了一种新的监测方法一超高频(UHF)法,该方法最早应用于20世纪80年代英国GIS设备的PD检测中。变压器局部放电每一次都会发生电荷中和,伴随一个陡的电流脉冲,并向周围辐射电磁波。在电力变压器内部局部放电的脉冲宽度为ns级,可激发频率达1GHz以上的电磁波,为一种横电磁波(TEM),UHF法测量的频率范围为300MHz-3GHz,目前国内实验室的实测值表明变压器油中的局部放电发射的超高频电磁波的频率范围从低频到高频广泛分布,上限截止频率至少可达1.5GHz。

电力系统中的电晕放电等主要电磁干扰信号的频率一般在100 MHz以下,在空气中传播时衰减很快,而超高频段内的其它干扰相比于其它方法要少很多。因此,可选择超高频段的电磁信号作为检测信号,以避开常规电气测试方法难以避开的电力系统中存在的干扰,从而提高PD检测的信噪比和监测灵敏度,由于GIS的结构为超高频检测提供了极为有利的条件,且电磁波在其中以波导的方式传播,有利于局放电信号的检测,因而该方法在GIS局部放电在线检测中占有极为重要的地位,其灵敏度可达1PC。

对于变压器的运行现场来说,超高频传感器一般安装在变压器内部,变压器箱体厚度一般为厘米级,对外部噪声有很强的屏蔽作用,因而使得超高频法具有很强的抗干扰性,使其在电力变压器的在线监测中越来越受到人们的重视,并且其应用也越来越多。

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