【正文】 進(jìn)、消化、吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合北京市電力公司設(shè)備的實(shí)際情況，實(shí)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(cè)實(shí)施方法和分析判斷方法。脈沖電流法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)方法， IEC 60270 為 IEC 正式公布的局部放電測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。脈沖電流法通常被用于變壓器出廠試驗(yàn)以及力其他離線測(cè)試中，其離線測(cè)量靈敏度高，而且可以測(cè)量視在放電量。測(cè)量頻率低，頻帶窄，包含的信息量少。因此，選擇局部放電的超聲頻段進(jìn)行檢測(cè)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(dòng)噪聲。超聲檢測(cè)主要用于定性地?cái)嗑址判盘?hào)的有無(wú)，以及結(jié)合脈沖電流法或直接利用超聲信號(hào)對(duì)局放源進(jìn)行物理定位。 IEC 為此特意制定了三比值法的推薦標(biāo)準(zhǔn)。該方法無(wú)法進(jìn)行故障定位。用于定性測(cè)量有其一定意義，但用于定量研究還存在困難。用 RIV 表來檢測(cè)局放的測(cè)量線路與脈沖電流直測(cè)法的測(cè)量電路相似。在變壓器油中，各種放電發(fā)出的光波長(zhǎng)不同， 研究表明通常在 500— 700nm 之間。隨著數(shù)字濾波技術(shù)的發(fā)展，射頻檢測(cè)法在局放在線檢測(cè)中 得到了較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)放電間隙比較小，且放電間隙的絕緣強(qiáng)度比較高時(shí)，放電過程的時(shí)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。同時(shí)，由于檢測(cè)頻帶寬，具有較高的靈敏度。局部放電超高頻檢測(cè)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。同時(shí)，變壓器內(nèi)箱壁也會(huì)對(duì)電磁波的傳播帶來不利影響，這就大大增加了檢測(cè)的難度。他們還在實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)到了幾種缺陷放電的超高頻信號(hào)，并研制了 3001200MHZ 的超高頻天線運(yùn)用于實(shí)際變壓器中。傳感器為盤式的電容禍合器 (disccoupler)，在變壓器頂部靠近高壓側(cè)的箱體上開一介質(zhì)窗，傳感器通過介質(zhì)窗提取局部放電信號(hào)，送入頻譜分析儀，選取最優(yōu)頻率后，使用頻譜儀的 POW (pointonwave)模式進(jìn)行分析，取得了一定的成果。清華大學(xué)則試圖通過在變壓器內(nèi)部引出線的附近安置 UHF 天線的方法來測(cè)量變壓器的內(nèi)部放電，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了研究。介質(zhì)的沿面放電，層壓材料中的放電，固體絕緣的表面和內(nèi)層的樹枝狀爬電等也屬于這一類。因此，一個(gè)絕緣系統(tǒng)壽命與放電量的關(guān)系分散性很大，這也是該項(xiàng)測(cè)試技術(shù)有待研究的一個(gè)課題。 目前局部放電已列為變壓器類設(shè)備的出廠、交接和預(yù)試項(xiàng)目，在國(guó)家電網(wǎng)公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中列為診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目，成為國(guó)內(nèi)外廣 泛采用的一種評(píng)定絕緣質(zhì)量的有重大意義的方法，是一種非破壞性試驗(yàn)。 局部放電特征參量及形成機(jī)理 ①局部放電的主要特征參量 表征局部放電的主要特征有以下三個(gè) : l)視在放電量 q:是指在試品兩端注入一定電荷量，使試品端電壓的變化量和局部放電時(shí)端電壓變化量相同。 2)局部放電起始電壓 Ui:是指試驗(yàn)電壓從不產(chǎn)生局部放電的較低電壓逐漸增加時(shí)，在試驗(yàn)中局部放電量超過某一規(guī)定值時(shí)的最低電壓值。在此以固體或液體絕緣中的氣隙 (空穴 )為例來闡述局部放電的形成 . 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 11 在實(shí)際試驗(yàn)中，由于放電空穴兩端的電壓變化不能得知，則真實(shí)放電量 q，是不能測(cè)得的。 由上述及圖 22可看出，內(nèi)部局部放電總是出現(xiàn)在電源周期中的第一或第三象限，每周期的平均放電次數(shù)與外施電壓 u有關(guān)，每周放電次數(shù)隨著 u的上升與增加，大約呈直線關(guān)系，每個(gè)周期出現(xiàn)的局部放電脈沖可在局部放電測(cè)量?jī)x的顯示器上觀察脈沖或放大波形分析 . 當(dāng)絕緣介質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)局部放電后，外施電壓在低于起始電壓的情況下，放電也能繼續(xù)維持。這也說明在某種情況下電氣設(shè)備存在局部缺陷而正常運(yùn)行時(shí)，局部放電量較小，也就是運(yùn)行電壓尚不足以激發(fā)大放電量的放電。內(nèi)介質(zhì)與電極間的邊緣處，在 r 點(diǎn)的電場(chǎng)有一平行于介質(zhì)表面的分量，當(dāng)電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)則產(chǎn)生表面放電。正半周出現(xiàn)的放電脈沖較密，但幅值小。電暈放電在負(fù)極性時(shí)較易發(fā)生，也即在交流時(shí)它們可能僅出現(xiàn)在負(fù)半周。因此負(fù)棒時(shí)，棒極附近的電場(chǎng)增強(qiáng)，較易形成。目前應(yīng)用得比較廣泛和成功的是脈沖電流法，它不僅可以靈敏地檢出是否存在局部放電，還可判定放電強(qiáng)弱程度。Cx試品等效電容 。 調(diào)平衡元件 。 3)測(cè)量阻抗云。連接測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器中的放大單元的連線，通常為單屏蔽同軸電纜。 RLC 型 (如圖 29)對(duì)局部放電脈沖檢測(cè)有很高的靈敏度，而對(duì)被試品工頻的充電電流呈現(xiàn)低阻抗，頻帶較窄，噪音水平較低。 2)試驗(yàn)電壓下，試品的工頻電容電流符合測(cè)量阻抗乙允許值時(shí)，可采用圖 27(b)試驗(yàn)回黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 15 路。平衡法的測(cè)量靈敏度略低于直測(cè)法，但它的抗干擾能力卻比直測(cè)法高得多 第三章北京市電力公司局部放電在線 檢測(cè)技術(shù) 空間電磁波頻譜測(cè)試技術(shù) 基本原理 運(yùn)行中的輸變電設(shè)備產(chǎn)生放電缺陷后，伴隨放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)在介質(zhì) (SF空氣、絕緣材料 )中向四周傳播，越靠近放電點(diǎn)其高頻分量越多，幅值也越大。 主要技術(shù)指標(biāo) : 頻譜分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)如下 : 1)頻率范圍 :應(yīng)用方法如下 : 1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)首先將傳感器置于空氣中，測(cè)量空氣中電磁波信號(hào)頻譜特征。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 17 POCheck 高頻局放監(jiān)測(cè)技術(shù) 基本原理 在充油變壓器中或其它油紙絕緣電力設(shè)備中局部放電的發(fā)生是非常普遍的，由于纖維紙因沒有充分浸透形成的氣穴，或者金屬導(dǎo)體突出的部位因電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而產(chǎn)生氣泡都會(huì)導(dǎo)致局部放電的發(fā)生。其次依次為沿面放電帶寬約為 2030MHz、氣隙放電帶寬約為2SMHz、油隙放電帶寬約為 3550MHz、而雜質(zhì)誘發(fā)放電則表現(xiàn)為中心頻率約為1015MHz 的窄帶信號(hào)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在利用寬頻帶電磁禍合法進(jìn)行電纜局放檢測(cè)時(shí)，若局放發(fā)生在連接頭或終端處，則此時(shí)的幅頻特性衰減并不嚴(yán)重，可以選用頻率較高的傳感器，而對(duì)于距 離連接頭或終端較遠(yuǎn)的電纜本體的局放進(jìn)行檢測(cè)，由于幅頻特性的衰減很嚴(yán)重，宜選用頻率較低的傳感器，同時(shí)還要考慮在合適并且有效的位置安裝傳感器，否則，信號(hào)有可能在衰減完時(shí)仍未被傳感器拾取到。 信號(hào)采集單元主要有高頻檢測(cè)通道、同步輸入以及通訊接口。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)將高頻 CT卡在容性設(shè)備末屏接地線或電纜接地線上，同步線圈卡在接地線或電纜本體上并與信號(hào)采集單元連接。 由于采用電磁禍合技術(shù)，測(cè)試單元與高壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，而測(cè)量單元與電腦之間也采用了光纖連接，確保了操作人員的安全 。 2)對(duì)局部放電脈沖的波形特征進(jìn)行分析，識(shí)別局部放電的類型去除噪音信號(hào) 如電暈放電、表面放電、內(nèi)部放電或噪音信號(hào)。 6)瀏覽每一個(gè)局部放電脈沖的波形，觀察其振幅和頻譜圖。 9)具有人工分類功能。 13)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要，可以采用濾波設(shè)備對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以便重點(diǎn)檢測(cè)某一頻率范圍的信號(hào)。 17)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，具備較強(qiáng)的擴(kuò)展功能。 21)WindowS 操作系統(tǒng)，窗口式圖形界面。 2)如果信號(hào)譜圖符合局放判斷規(guī)則，則需要對(duì)其進(jìn)行定位分析。 4)比較其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，如油色譜、 UHF 超高頻局放測(cè)試、超聲波測(cè)試、頻譜分析、氣體分析等方法對(duì)該設(shè)備的測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行綜合分析。 1000pC 的放電持續(xù) 10ns 將產(chǎn)生 100mA 的電流。這些波產(chǎn)生的電流進(jìn)而產(chǎn)生電壓，電壓值等于電流及其流經(jīng)的阻抗之積。將一個(gè)、兩個(gè)和多個(gè)探頭放在待測(cè)設(shè)備的接地的金屬愷裝上來測(cè)量。測(cè)量是非侵入性的，因此可以在設(shè)備帶電或帶負(fù)荷時(shí)完成。 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法 應(yīng)用方法如下 : l)在測(cè)量之前必須用測(cè)試源來校準(zhǔn)儀器，包括探頭和引線，確定設(shè)備是否能正常工作。最初，測(cè)量通道的衰減設(shè)為 0dB 以獲得最大靈敏度。兩個(gè)通道的衰減器獨(dú)立調(diào)節(jié)。儀器的 LED 指示哪個(gè)通道最先觸發(fā)，于是知道哪個(gè)探頭離放電源更近。聲的干擾主要是機(jī)械振動(dòng)和電磁振動(dòng)，其頻率一般小于 10kHz，而空氣中的放電頻率非常豐富，一般高于 10kHz。 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) Ultraprobe9000 可以把接收到的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化成可聽的聲音信號(hào)。 主要技術(shù)指標(biāo) : l)測(cè)量頻率范圍 :20100kHz 2)輸出 :外差法校準(zhǔn)輸出 3)探測(cè)器 :可選聲音掃描模式和聽診器模式 4)耳機(jī) :豪華抗干擾頭戴式耳機(jī)，雜訊衰減大于 23dB，符合 ANSI 和 OSHA 標(biāo)準(zhǔn) 5)尺寸 :150 220 70mm 6)重量 :主機(jī) 。開關(guān)柜面板包括斷路器和金屬封裝的縫隙處、電纜或母線窗、母線通風(fēng)板 /蓋處的縫隙、開關(guān)面板 /門處的縫隙、高壓電纜接頭箱的側(cè)面或底部的通風(fēng)孔等部位。某些干擾聲音可能來自水銀燈以及附近走動(dòng)的人或運(yùn)行的機(jī)器，隔離這些干擾噪聲，需要集中注意力在設(shè)備發(fā)出的超聲 上。 OWTS 振蕩波局放監(jiān)測(cè)技術(shù) 基本原理 近年來，隨著我國(guó)電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜已經(jīng)廣泛用于中壓電網(wǎng)中。 局放檢測(cè)是電纜絕緣評(píng)估的重要內(nèi)容，它可以對(duì)電纜網(wǎng)故障提供早期的診斷。測(cè)量過程中，首先對(duì)被測(cè)電纜施加直流電壓到期望值，然后合上電子開關(guān)，被測(cè)電纜和系統(tǒng)內(nèi)的電感線圈將發(fā)生諧振。有關(guān)文獻(xiàn)表明 :振蕩波頻率在 600Hz 以下時(shí)，振蕩波電壓和工頻交流電壓具有較好的等效性。根據(jù)衰減的電壓曲線找到局放熄滅電壓 。通常情況下，當(dāng)局部放電起始電壓低于運(yùn)行電壓，表明電纜正常運(yùn)行中存在局部放電，并依據(jù)電纜本體和附件各自的局放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電纜采取相應(yīng)的黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 26 維修策略。 2)對(duì)電纜進(jìn)行加壓試驗(yàn)，單相測(cè)試電壓峰值為 *(對(duì)于 I0kV 電纜 UO取設(shè)計(jì)絕緣電壓 )，測(cè)試電壓取 0kV，從 。判斷方法如下 :放電量與放電頻率隨電壓升高、放電信號(hào)波形可明顯分辨出“入射波”與“反射波”、定位圖上有代表局放的、集中的“點(diǎn)集合”或“線集合”、局放相位具有典型的“ 180 度”原則 。 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 28 該設(shè)備主要功能如下 : 1)時(shí)域波形展示 ,可以實(shí)時(shí)顯示一個(gè)工頻周期下的放電脈沖相位譜圖。 超高頻局放監(jiān)測(cè)技術(shù) l、基本原理 超高頻局放檢測(cè)技術(shù)是目前國(guó)際上對(duì) GIS 類設(shè)備普遍采用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。瞬態(tài)信號(hào)時(shí)應(yīng)視為分布參數(shù)的傳輸線 。若軸向激發(fā)且該脈沖注入足夠快，則會(huì)產(chǎn)生高次模波 TE0m 及 TM0m。內(nèi)電極法是在 GIS 開口蓋板的干燥劑的凹槽上覆蓋很容易固定的且可以消除應(yīng)力 的電極，禍合器由電極與蓋板組成，電極與蓋板由聚四氟乙烯套管黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 30 絕緣，它被一個(gè) 50Q 電阻連接到一個(gè)密封的 N 型 50?，F(xiàn)在英國(guó)所有新制造的 GIS 都提供了為特高頻監(jiān)測(cè)用的內(nèi)電極，并且可用專家系統(tǒng)去處理特高頻放電數(shù)據(jù)，已經(jīng)取得了較好的效果。接收到的特高頻信號(hào)幅值和放電量的關(guān)系的研究等。高速數(shù)據(jù)采集單元將傳感器收集并轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中 。 3)實(shí)時(shí)獲取局部放電信號(hào)的峰值和對(duì)應(yīng)的放電頻率。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 33 7)用 2D(二維 )、 3D(三維 )、相位 (PRPD:PhaseResolvedPartialDISeharge)等多種圖形方式顯示局部放電信號(hào)，顯示不同局放類型的特征圖形 。 10)支持 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持 MODEM 遠(yuǎn)程傳輸。若一致并且信號(hào)更大，則基本可判斷為外部干擾 。 3)可使用工具把禍合器綁置于絕緣盆子處進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)。故障的類型和嚴(yán)重程度與油中溶解氣體的組成、含量、增長(zhǎng)速率等因素密切相關(guān)。 變壓器油中溶解氣體色譜分析是對(duì)油中溶解的各種氣體進(jìn)行分離，并進(jìn)行定量檢測(cè)，一般分為以下步驟 : 1)全密封采集樣品 。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 35 5)進(jìn)行溫度、壓力校正，并計(jì)算結(jié)果。 2)SF6純度儀一用于檢測(cè) SF6內(nèi)部氣體純度 。 6)SF6電氣設(shè)備故障檢測(cè)儀一專用于檢測(cè)運(yùn)行中 SF6氣體的二氧化硫和硫化氫 的含量等 。 其中 :1為基于羅科夫斯基原理設(shè)計(jì)的各種頻帶的傳感器， 2為安裝在電氣回路的取樣阻抗或取樣電極， 3 為表面接觸式超高頻、地電波或超聲波傳感器， 4 位空氣式電磁波傳感器， 5 為空氣式超聲波傳感器。 3)脈沖頻度特性 :每秒脈沖數(shù)大于 50。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 37 典型圖譜的實(shí)測(cè)比對(duì) 高頻局部放電測(cè)試及超高頻局部放電測(cè)試，由于測(cè)試原理不同于常規(guī)測(cè)試方法。為驗(yàn)證各種測(cè)試手段，特別是判斷數(shù)據(jù)圖庫(kù)中典型圖譜的準(zhǔn)確性，我們針對(duì)部分典型放電現(xiàn)象，采取實(shí)測(cè)的方法 進(jìn)行了比對(duì)。因此為了更好地判斷主壓器局部放電的情況，有必要針對(duì)存在疑問的主變壓器開展各種測(cè)試手段的聯(lián)合使用，最終到達(dá)正確分析判斷，發(fā)現(xiàn)主變壓器隱患的目的。 表 51油色譜數(shù)據(jù) 組份 樣品 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 一氧 化碳 二氧 化碳 氫 總烴 油樣 368 采樣數(shù)據(jù) (單位 恤 l/1) 表 52油色譜數(shù)據(jù) 組份 樣品 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 一氧 化碳 二氧 化碳 氫 總烴 油樣 0 采樣數(shù)據(jù) (單位扭 l/l) 為進(jìn)一步確定缺陷并進(jìn)行定位，在設(shè)備停電處理前，采用高頻局放監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)該變壓器進(jìn)行帶電局放監(jiān)測(cè)和定位。檢查及試驗(yàn)結(jié)果 :氣體繼電器未見有氣體析出。該變壓器過熱故障的位置靠近低壓 B