【正文】 黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 1 畢 業(yè) 論 文 電力變壓器檢測技術(shù)研究設(shè)計 作 者 姓 名 ： 專 業(yè)、班 級： 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 1102 班 學(xué) 號： 2020110232 校內(nèi)指導(dǎo)教師： 校外指導(dǎo)教師： 鄧銀環(huán) 完 成 日 期 ： 2020 年 7月 17 日 黃河水利 職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化工程系黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 2 摘要 局部放電測量是目前測試電力設(shè)備特性、發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部缺陷、預(yù)防設(shè)備故障的一種非常有效的手段。為滿足現(xiàn)代電力企業(yè)的需求，超高頻法、超聲波法、油色譜法等許多局部放電在線檢測技術(shù)得以發(fā)展，并在現(xiàn)實中得到應(yīng)用。本文介紹了北京市電力公司主變壓器局部放電在線檢測技術(shù)的應(yīng)用研究，對局部放電的測量技術(shù)進(jìn)行了分析，積累了大量數(shù)據(jù)、樣本和經(jīng)驗，給出了技術(shù)應(yīng)用的兩個典型案例，介紹了 DMS 超高頻和 TECHIMP高頻兩種先進(jìn)技術(shù)方法的典型典型圖譜。建立多種局部放電在線檢測方法合理搭配的聯(lián)合診斷方法，為未來 電力設(shè)備在線測方法發(fā)展提供指導(dǎo)。 關(guān)鍵詞 ：變壓器； 局部放電 ； 在線檢測 ； 高頻 ； 超高頻 黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 3 目 錄 摘要 .............................................................. 2 目錄 .............................................................. 2 1第一章 引言 ..................................................... 4 選題背景和意義 ............................ 錯 誤 !未定義書簽。 文獻(xiàn)綜述 ............................................... 8 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 ............................... 9 2 第二 章 局部放電與變壓器局部放電的測量 ........................... 8 局部放電概述 ............................................錯誤 !未定義書簽。 變壓器局部放電測量方法 ................................. 8 3第三章 北京市電力公司局部放電在線監(jiān)測技術(shù) ...................... 13 空間電磁波頻譜測試技術(shù) ..................... 錯誤 !未定義書簽。 POCheck 高頻局部放監(jiān)測技術(shù) ................. 錯誤 !未定義書簽。 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 超聲波局部放監(jiān) 測技術(shù) ....................................錯誤 !未定義書簽。 OWTS 震蕩波局部監(jiān)測技術(shù) .................... 錯誤 !未定義書簽。 高速示波器精確定位技術(shù) ..................... ........... 錯誤 !未定義書簽。 超 高頻局放監(jiān)測技術(shù) .................................... .錯誤 !未定義書簽。 油色譜分析技術(shù) ..........................................錯誤 !未定義書簽。 氣體分析技術(shù) .............................................錯誤 !未定義書簽。 4第四章 局部放電聯(lián)合診斷技術(shù) ......................... 錯誤 !未定義書簽。 聯(lián)合診斷技術(shù)原理 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 典型圖譜的實測比對 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 聯(lián)合診斷技術(shù)的確立 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 5 第五章 典型案例 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 案例 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ............................................................. 40 致謝 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 4 第一章 引言 選題背景和意義 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，針對電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求越來越高， 而電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。對實際故障的統(tǒng)計分析表明，絕緣故障是影響變壓器正常運(yùn)行的主要原因，而局部放電是造成變壓器絕緣劣化的主要原因。它既是絕緣缺陷的預(yù)兆，又是其發(fā)展的產(chǎn)物。目前國內(nèi)的局放試驗多在離線狀態(tài)下進(jìn)行，此時變壓器已經(jīng)脫離電網(wǎng)及外界干擾，測量較容易。但離線狀態(tài)下，設(shè)備處于“冷狀態(tài)”，外界的電磁場、發(fā)熱、機(jī)械振動等環(huán)境影響都與實際運(yùn)行時不同，所測數(shù)據(jù)也有一定偏差，因此有必要進(jìn)行局放在線檢測。同時，在線檢測時試品不用承受高于額定值的過電壓，不會影響被 試設(shè)備，屬于非破壞性試驗。此外，帶電檢測可以在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，隨時測量或監(jiān)測設(shè)備的“健康狀態(tài)”，使管理者對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)心中有數(shù)，也便于科學(xué)合理地安排設(shè)備檢修周期及檢修項目，使維修更換時有的放矢，不僅大量縮減檢修時間及相應(yīng)人力物力財力消耗，也使企業(yè)管理水平上升到一個新的層面，實現(xiàn)對在役設(shè)備的在線監(jiān)測和數(shù)字化管理。電力設(shè)備綜合監(jiān)測、分析、診斷一直是電力部門期待解決的問題。傳感技術(shù)、信號檢測處理技術(shù)及診斷技術(shù)的發(fā)展，為建立電力變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，變壓器運(yùn)行經(jīng)驗的積累為絕緣診斷提供 了依據(jù)。本課題期望能夠引進(jìn)、消化、吸收國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，結(jié)合北京市電力公司設(shè)備的實際情況，實現(xiàn)北京市電力公司自己特色的主變壓器局部放電在線檢測實施方法和分析判斷方法。 文獻(xiàn)綜述 局部放電檢測是以發(fā)生局部放電時產(chǎn)生的電光聲等現(xiàn)象為依據(jù)，來判斷局部放電的狀態(tài)，包括定位和放電的程度。其檢測方法有脈沖電流法、超聲波檢測法、光測法、化黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 5 學(xué)檢測法等多種檢測方法。 l、脈沖電流法 脈沖電流法通過檢測阻抗或電流傳感器，檢測變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點(diǎn)接地線、鐵心接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電 流，獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種檢測方法， IEC 60270 為 IEC 正式公布的局部放電測量標(biāo)準(zhǔn)。檢測變壓器局部放電用的電流傳感器通常由羅戈夫斯基線圈制成。電流傳感器按頻帶可分為窄帶和寬帶兩種，窄帶傳感器帶寬一般在 10kHz 左右，中心頻率在 2030kHz 之間或更高 。寬帶傳感器帶寬為 100kHz 左右，中心頻率在 200400kHz 之間。脈沖電流法通常被用于變壓器出廠試驗以及力其他離線測試中，其離線測量靈敏度高，而且可以測量視在放電量。脈沖電流法的缺點(diǎn)在于 :由于運(yùn)行現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，導(dǎo) 致脈沖電流法無法有效應(yīng)用于在線監(jiān)測 。對于變壓器這類具有繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)備，由于局部放電在繞組內(nèi)的傳播導(dǎo)致脈沖電流法在標(biāo)定時產(chǎn)生很大的誤差 。當(dāng)試樣的電容量較大時，受藕合電容的限制，測試儀器的測量靈敏度受到一定限制 。測量頻率低，頻帶窄，包含的信息量少。 超聲波法 用固定在變壓器油箱壁上的超聲波傳感器可以接受到局部放電產(chǎn)生的超聲波，由此來檢測局部放電的大小和位置。由于此方法受電氣干擾的影響比較小以及它在局部放電定位中的作用，人們對超聲波的研究比較深入。局部放電產(chǎn)生的聲波頻率范圍分布很廣，一直延伸到超聲波頻率，而現(xiàn) 場中的環(huán)境干擾 (如運(yùn)行中變壓器的勵磁噪聲、散熱器風(fēng)扇、冷卻器、潛油泵的噪聲、循環(huán)油噪聲等 )的頻率大多為聲頻。因此，選擇局部放電的超聲頻段進(jìn)行檢測容易避開干擾的影響，選用的頻率范圍一般為 70150kHz，目的是為了避開鐵心的磁噪聲和變壓器的機(jī)械振動噪聲。很早以前人們就用局部放電發(fā)生的聲波和超聲波來檢測放電的位置，但由于靈敏度很低，在局部放電測試中很少使用。近年來，由于換能元件靈敏度的提高和低噪聲的集成元件放大器的應(yīng)用，大大提高了超聲波測量的靈敏度。再加上設(shè)計好的超聲波探測儀器可以很好地消除干擾，能有效確定 局部放電的部位。超聲檢測主要用于定性地斷局放信號的有無，以及結(jié)合脈沖電流法或直接利用超聲信號對局放源進(jìn)行物理定位。在電力變壓器的離線和在線檢測中，它是主要的輔助測量手段。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 6 DGA 法 (氣相色譜法 ) 當(dāng)變壓器中發(fā)生局部放電時，各種絕緣材料發(fā)生分解破壞，產(chǎn)生新的生成物，通過檢測氣體生成物的組成和濃度，可以判斷局部放電的狀態(tài)。目前，該方法廣泛應(yīng)用于變壓器，分析各種氣體的組成和濃度可確定故障類型和故障程度。 IEC 為此特意制定了三比值法的推薦標(biāo)準(zhǔn)。該方法目前已廣泛應(yīng)用于變壓器的在線故障診斷中，并且建立起模式識別系統(tǒng) 可實現(xiàn)故障的自動識別，是當(dāng)前在變壓器局放檢測領(lǐng)域非常有效的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不受外界電磁干擾的影響，準(zhǔn)確度較高。但是 DGA 法具有兩個缺點(diǎn) :油氣分析是一個長期的監(jiān)測過程，因而無法發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障 。該方法無法進(jìn)行故障定位。 紅外熱像法 它是利用變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電熱能量轉(zhuǎn)換來檢測局部放電區(qū)域的溫度變化。優(yōu)點(diǎn)是使用方便，結(jié)果直觀。缺點(diǎn)是當(dāng)故障點(diǎn)處于變壓器深處時，檢測不到。用于定性測量有其一定意義，但用于定量研究還存在困難。目前多用于套管的檢測。 RIV法 (無線電干擾測量法 ) 局部放電會產(chǎn)生無線電干擾 的現(xiàn)象很早就被人們所認(rèn)識。例如人們常采用無線電電壓干擾儀來檢測由于局放對無線電通訊和無線電控制的干擾，并已制定了測量方法的標(biāo)準(zhǔn)。用 RIV 表來檢測局放的測量線路與脈沖電流直測法的測量電路相似。此外，還可以利用一個接收線圈來接收由于局放而發(fā)出的電磁波，對于不同測試對象和不同的環(huán)境條件，選頻放大器可以選擇不同的中心頻率 (從幾萬赫茲到幾十萬赫茲 )，以獲得最大的信噪比。這種方法已被用于檢查電機(jī)線棒和沒有屏蔽層的長電纜的局放部位。 光測法 光測法利用局放產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測。在變壓器油中，各種放電發(fā)出的光波長不同， 研究表明通常在 500— 700nm 之間。在實驗室利用光測法來分析局放特征及絕緣劣化等方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是由于光測法設(shè)備復(fù)雜昂貴、靈敏度低，且需要被檢測物質(zhì)對光是透明的，因而在實際中無法應(yīng)用。 射頻檢測法 利用羅果夫斯基線圈從變壓器中性點(diǎn)處測取信號，測量的信號頻率可以達(dá)到 3萬千赫茲，大大提高了局放的測量頻率，同時測試系統(tǒng)安裝方便，檢測設(shè)備不改變電力系統(tǒng)黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 7 的運(yùn)行方式。但對于三相電力變壓器，得到的信號是三相局放信號的總和，無法進(jìn)行分辨，且信號易受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術(shù)的發(fā)展，射頻檢測法在局放在線檢測中 得到了較廣泛的應(yīng)用。 超高頻法 局部放電超高頻檢測是通過超高頻傳感器接收變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波，實現(xiàn)局部放電的檢測，并實現(xiàn)抗干擾。變壓器每一次局部放電都發(fā)生正負(fù)電荷的中和，伴隨有一個很陡的電流脈沖，并向周圍輻射電磁波。根據(jù)已經(jīng)取得的結(jié)論 :局部放電所輻射的電磁波的頻譜特性與局部放電源的幾何形狀以及放電間隙的絕緣強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)放電間隙比較小，且放電間隙的絕緣強(qiáng)度比較高時，放電過程的時間比較短，電流脈沖的陡度比較大，輻射的電磁波超高頻分量比較豐富。目前已經(jīng)證實 :變壓器內(nèi)部局部放電確實能激發(fā)出很高頻 率的電磁波，最高可達(dá)數(shù) 1GHz。 傳統(tǒng)的局部放電檢測方法，測量頻率低，易受外界干擾。通常超高頻檢測技術(shù)的檢測頻帶是 500 一 1500MHz，而實測表明，現(xiàn)場噪聲通常低于 400MHz，可最大限度避開干擾。同時，由于檢測頻帶寬，具有較高的靈敏度。另外，與其它方法不同，超高頻法測得的波形更加符合實際的放電波形，可以較全面的研究變壓器內(nèi)部局部放電的本質(zhì)特征。其缺點(diǎn)是超高頻法體外檢測靈敏度低，體內(nèi)檢測預(yù)置超高頻傳感器要廠家配合 。此外，難以進(jìn)行標(biāo)定是阻礙超高頻技術(shù)應(yīng)用的最大障礙。局部放電超高頻檢測技術(shù)近年來得到了較快的發(fā) 展，在以 GIS 為代表的電力設(shè)備中得到了成功的應(yīng)用。由于 GIS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，超高頻檢測 GIS 局部放電已成功地應(yīng)用多年。局部放電信號在 GI