【正文】 環(huán)境溫度 550℃ /濕度 90%無凝結(jié) 12)外部尺寸 250 180 55mm 13)重量 1kg。同步輸入端口接收同步線圈從線圈從電纜本體上采集來的參考相位信號，通訊接口通過光纖、光電轉(zhuǎn)換器與電腦的 RS232 串口通訊，將主機(jī)中的數(shù)據(jù)傳送至電腦中，再利用專 家診斷系統(tǒng)對信號進(jìn)行分離、分類及放電模式識別。由于寬頻帶電磁禍合法具有小巧靈活、操作安全、抗干擾能力強(qiáng)、能更加真實地反映脈沖波形等優(yōu)點，正在被廣泛的研究和應(yīng)用。如果信號相似則認(rèn)為被測設(shè)備用該方法測試結(jié)果正常，如果信號頻譜強(qiáng)度明顯增大或高頻分量明顯增多，則應(yīng)該對相鄰設(shè)備進(jìn)行測試，比較它們的頻譜特征，根據(jù)高頻分量及強(qiáng)度分布情況確定放電源的大體位置。仔細(xì)采集和研究這些特征，采用頻譜分析儀就可以在變電站內(nèi)進(jìn)行放電信號的識別與定位 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備工作原理 : 頻譜分析儀工作原理如圖 31所示。 4)根據(jù)試驗時干擾情況，試驗回路接有一阻塞阻抗乙，以降低來自電源的干擾，也能適當(dāng)提高測量回路的最小可測量水平。調(diào)諧回路的頻率特性應(yīng)與測量儀器的工作頻率相匹配。Z。 黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 13 變壓器局部放電測量方法 電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電時將伴隨著出現(xiàn)許多外部現(xiàn)象，有些外部現(xiàn)象屬于電現(xiàn)象，如產(chǎn)生電流脈沖、引起介質(zhì)損耗增大、產(chǎn)生電磁波輻射等 。 3)電暈放電 (電極尖端在氣體中的放電 ) 電暈 放電是在電場極不均勻的情況下，導(dǎo)體表面附近的電場強(qiáng)度達(dá)到氣體的擊穿場強(qiáng)時所發(fā)生的放電。 2)表面放電 如在電場中介質(zhì)有一平行于表面的場強(qiáng)分量，當(dāng)其這個分量達(dá)到擊穿場強(qiáng)時，則可黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 12 能出現(xiàn)表面放電?？蓽y到，絕緣介質(zhì)整體電容可測得，則由局部放電引起的視在放電量 q可求得。實際上，視在放電量與試品實際點的放電量并不相等， 后者不能直接測得。 局部放電測量的目的和意義 用傳統(tǒng)的絕緣試驗方法很難發(fā)現(xiàn)局部放電缺陷，并且 lmin 交流耐壓試驗還會損傷黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 10 絕緣，影響設(shè)備以后的運行性能，隨著電壓等級提高，這個問題更為嚴(yán)重。當(dāng)電力設(shè)備的絕緣內(nèi)部存在氣隙或生產(chǎn)過程中造成一些缺陷，在高電場強(qiáng)度作用下，氣 隙首先擊穿，并會發(fā)生多次的重復(fù)擊穿和熄滅，而周圍的絕緣介質(zhì)仍保持著絕緣性能，整個絕緣結(jié)構(gòu)并未形成電極間的貫穿性放電通道。同時，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有利于電磁波的無損傳播，從而提高了超高頻法的檢測靈敏度 (可達(dá)到 10pC)。局部放電信號在 GIS 中是以 TEM波和 TE 波、 TM 波的形式傳播的， GIS 的同軸結(jié)構(gòu)相當(dāng)于導(dǎo)引電磁波的波導(dǎo)管， TE波與 TM波在其中傳播的截止頻率取決于 G工 S的結(jié)構(gòu)尺寸，同時由于間隔的作用，一個 GIS系統(tǒng)如同一系列的諧振腔，諧振腔中信號傳播損耗小，信號傳播時間長，通常一個納秒級的局部放電信號可以持續(xù) I0mS 以上，有利于檢測。 傳統(tǒng)的局部放電檢測方法，測量頻率低，易受外界干擾。 射頻檢測法 利用羅果夫斯基線圈從變壓器中性點處測取信號，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 的運行方式。 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。該方法的優(yōu)點是不受外界電磁干擾的影響，準(zhǔn)確度較高。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。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 。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。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。 典型圖譜的實測比對 .......................... 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。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。 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。 氣體分析技術(shù) .............................................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，其運行的可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。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)，變壓器運行經(jīng)驗的積累為絕緣診斷提供 了依據(jù)。寬帶傳感器帶寬為 100kHz 左右，中心頻率在 200400kHz 之間。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。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。缺點是當(dāng)故障點處于變壓器深處時，檢測不到。 光測法 光測法利用局放產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測。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)。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。研究結(jié)果表明 :油中放電上升沿很陡，脈沖寬度多為納秒級，能激起 IGHz 以上的超高頻電磁波。 國內(nèi)方面，西安交通大學(xué)王國利等人在變壓器的超高頻局部放電檢測方面作了許多工作， 建立了檢測頻帶可調(diào)的實驗室檢測系統(tǒng)及局部放電自動識別系統(tǒng)，思路和方法與國外幾家基本相同。 雖然局部放電會使絕緣劣化而導(dǎo)致?lián)p壞，但它的發(fā)展是需一定時間的，發(fā)展時間與設(shè)備本身的運行狀況及局部放電種類，與其產(chǎn)生的位置和設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)。 3)制定在規(guī)定電壓下的放電標(biāo)準(zhǔn)。 1)內(nèi)部放電 如絕緣材料中含有氣隙、雜質(zhì)、油隙等，這時可能會出現(xiàn)介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的放電，其放電特性與介質(zhì)特性及夾雜物的形狀、大小及位置都有關(guān)系。在油浸紙絕緣中，由于局部放電引起氣泡迅速形成，所以熄滅電壓低得多。當(dāng)產(chǎn)生表面放電的電極處于高電位時，在負(fù)半周出現(xiàn)的放電脈沖較大、較稀 。負(fù)電子則向正極運動，然后離子區(qū)域擴(kuò)展，棒極附近出現(xiàn)比較集中的正空 間電荷而較遠(yuǎn)離電場的負(fù)空間電荷則較分散，這樣正空間電荷使電場畸變。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 14 圖中 :Zf高壓濾波器 。以在試驗電壓下不應(yīng)有明顯的局部放電。電容 C 即為電纜分布電容，實際應(yīng)用時不需另加。平衡法是利用兩臺試品相互作為禍合電容并平衡抑制干擾，或?qū)㈦娙葜挡顒e不大的另一電容器作為禍合電容。 7)電平測試精度 :ldb 8)參考電平 :80dBm +20dBm 9)輸入阻抗 :50 歐姆 N型陰 10)信號源輸出阻抗 :50 歐姆 N型陰 11)駐波 t匕測量頻率范圍 :10MHz3GHz 12)回波損耗測量范圍 :10， 20， 50， 100db 可選 19 13)VSWR 電壓駐波 t匕測量范圍 :12， l6可選 14)饋線損耗測量范圍 :030db 分辨率 : 15)顯示單位 :dBm、 dBv、 dBmv、 dB、 v、 v、 w可自由切換 16)內(nèi)部測量軌跡存儲量 :100 條，可通過 FSHView 進(jìn)行新、舊測量結(jié)果比 較 17)儀表至 PC 接口 :RS232或轉(zhuǎn)換為 USB 口光電隔離 現(xiàn)場應(yīng) 用方法 現(xiàn) 場應(yīng)用時采用 DMS 公司的 UHF 超高頻傳感器搜集空間電磁波信號，用同軸電纜將信號傳送到 頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析。從這 5種不同放電類型的功率譜可以看到，初始放電的頻譜分布最寬，多次采樣帶寬 B的最小值為 70MHz，最大值為 110MHz。 PDCheck 主要包括信號采集單元 (主機(jī) )、高頻 CT、同步線圈和專家診斷系統(tǒng) (軟件 )四個部分。 PDCheck 則是基于局放電流脈沖的局放檢測，它通過對放電的電流脈沖信號進(jìn)行高速 (100MS/S)寬帶采樣獲號完整的時域波形，并針對不同放電及噪聲的差異提取多種信號特征，將不同電分離開來，再將其放電特征與專家?guī)熘械姆烹姟爸讣y”比較，運用模糊邏輯法，判斷被測放電類型與已知放電類型的相似性，從而實現(xiàn)對每一類放電進(jìn)行甄進(jìn)而診斷設(shè)備絕緣狀態(tài)。 5)能有效地去除噪音信號，即使噪音信號和局放信號在相同相位且幅值大于局部放電信號時，也能成功識別局放信號。 12)系統(tǒng)應(yīng)配置有內(nèi)容豐富的局部放電信號數(shù)據(jù)庫和局部放電信號專家分析系統(tǒng)，對檢測到的局放信號進(jìn)行自動分析、判斷和識別。 20)支持 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。 黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 21 3)對與該電壓等級該相序有直接電氣連接的其它設(shè)備，如出口 CT、 GIS 等設(shè)備進(jìn)行測量，比較信號的大小 和頻率特征，對放電源進(jìn)行初步定位。當(dāng)局放發(fā)生時，電磁波從放電點向外傳導(dǎo)。而且能夠構(gòu)建暫態(tài)的傳播方向。 2)幅值測量只用一個探頭。通 黃河水院自動工程系畢業(yè)論文 23 過比較 每個探頭探測到的地電波的到達(dá)時間可以進(jìn)行定位。但是，現(xiàn)場檢測實踐表明當(dāng)處于某一發(fā)展階段的缺陷主要反應(yīng)為振動信號時，超聲檢測方法發(fā)現(xiàn)缺陷是具有優(yōu)勢的。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 24 現(xiàn)場應(yīng)用方法 應(yīng)用方法如下 : 1)采用非接觸模式，將儀器指向開關(guān)柜面板或變壓器縫隙處。如果很難隔離干擾噪聲，將橡膠探頭罩在超聲掃描探頭上繼續(xù)尋找超聲源。圖 3n為測試系統(tǒng)原理圖。局放測量過程中通過逐步升高試驗電壓，找到局放的起始電壓 。 現(xiàn)場應(yīng)用方法 應(yīng)用方法如下 : l)根據(jù)原理圖，正確連接測試線路，確保連接部位干凈 (有利于降低背景干擾 )、可靠。 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備工作原理 高速數(shù)字示波器依靠其上 GHz 的采用速率、多種觸發(fā)功能及大容量存儲功能，可以同時對多個通道實時采集 ns 級的時域放電波形，并對各通道的信號同步分析，通過比較各通道的信號時域特征和時延差，可以對放電信號進(jìn) 行準(zhǔn)確定位。對工頻可用電氣集中參數(shù)來等值 。 特高頻法對 GIS進(jìn)行局放測試主要有兩種方法 :內(nèi)電極法和外電極法。利用特高頻的相位信息對局部放電進(jìn)行分類 。 2)可以同時連接運行三個超高頻 UHF 禍合器，并分別記錄每個 UHF 禍合器的監(jiān)測數(shù)據(jù)。 9)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、調(diào)整。看是否也存在相近的異常信號，若沒有異常信號存在或異常信號幅值小，則該間隔的異常信號可能為內(nèi)部信號。氣相色譜法是色譜法的一種，它以載氣做為流動相，帶動混合氣體流過固定相，利用不同組分在兩相中有不同的分配系數(shù)而使之分離。目前北京市電力公司主要采用的氣體檢測儀器有 : 1)SF6氣體試劑檢測儀一通過試劑抽取氣體樣品，對二氧化硫和氟化氫的含量 進(jìn)行分析 。圖 4l 是采用多種狀態(tài)監(jiān)測方法對同一放電進(jìn)行實黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 36 時帶電監(jiān)測的示意圖。 局部放電現(xiàn)場聯(lián)合診斷技術(shù)主要采用上述超高頻、高頻、超聲波、地電波、油色譜、氣體分析、紅外成像等狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合頻譜分析儀和示波器對放電信號進(jìn)行 頻域和時域的綜合分析，并利用放電信號的特征譜圖和傳輸特性進(jìn)行類型判別和定位。高頻測試技術(shù)相對成熟，但抗干擾能力遜于超高頻技術(shù)；超高頻測試技術(shù)抗干擾能力很高但測試距離較短； 油色譜分析可以很好的確定變壓器內(nèi)部是否存在局部放電以及局部放電的類型，但卻無法定位。外體檢查主要對象是檢查本體氣體繼電器集氣室是否有氣體析出，電氣試驗檢查主要對象是磁路和電路兩大部分，項目主要是搖測鐵心及夾件絕緣電阻及測量線圈直流電阻。 此次從故障的發(fā)。磁路部分絕緣電阻 :鐵心對地、鐵心對夾件及夾件對地測量情況見表 54，結(jié)論 :絕緣良好，鐵心及夾件未存在多點接地故障。通過 2020年以來開展的主變壓器局部放電聯(lián)合診斷，發(fā)現(xiàn)并解決了部分變壓器存在的缺陷，確保了電網(wǎng)運行的可靠性，也證明這種測試技術(shù)是準(zhǔn)確、可靠、可行的。因此當(dāng)試驗結(jié)束后，針對試驗數(shù)據(jù)的判斷就顯得尤為重要。 研究和實踐表明，電力設(shè)備產(chǎn)生的局部放電，一般具有以下特征 : 1)信號的頻率特性 : a)頻譜儀顯示信號為寬帶 (除 UHF 方法外， 300kHz 50MHz，部分頻帶連續(xù)分 布 )。 3)微水含量測試儀一檢測設(shè)備內(nèi)部 SF6氣體的微水含 量 。 2)油氣分離 。時間至少長于黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 34 巧 分鐘，可通過分析峰值監(jiān)測圖形、放電速率圖形和 PD 檢測數(shù)據(jù)圖形來進(jìn)行判斷。 11)Windows操作系統(tǒng)，窗口式圖形界面