【正文】 為瞬時(shí)阻抗或沖擊阻抗，這一電壓脈沖在金屬愷裝內(nèi)傳導(dǎo)最終從開口、接頭、面板等間隙釋出。當(dāng)局放發(fā)生時(shí)，電磁波從放電點(diǎn)向外傳導(dǎo)。對(duì)于這種短暫的沖擊，檢查樣本的表現(xiàn)不再是集中元件而展現(xiàn)的是傳輸線 效應(yīng)。放電轉(zhuǎn)移通常發(fā)生在納秒之間。 地電波局放監(jiān)測(cè)技術(shù) 基本原理 如果高壓柜 (如金屬愷裝開關(guān)柜或電纜終端 )相對(duì)地絕緣有局放，少量放電將會(huì)通過(guò)電容從高壓導(dǎo)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到接地的金屬愷裝上。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 21 3)對(duì)與該電壓等級(jí)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(cè)量，比較信號(hào)的大小 和頻率特征，對(duì)放電源進(jìn)行初步定位。首先比較同相高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)信號(hào)大小，確定異常信號(hào)來(lái)自哪個(gè)電壓等級(jí) 。如果信號(hào)譜圖不符合局放判斷規(guī)則，則該方法測(cè)試結(jié)果正常。 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)采用高頻傳感器卡在容性設(shè)備末屏接地線上或電纜接地線上藕合脈沖電流信號(hào)，將同步信號(hào)卡在相同部位采集相位信息，用同軸電纜將信號(hào)傳送到 TECHIMP高頻局放儀進(jìn)行測(cè)量 和分析。 20)支持 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。 18)系統(tǒng)的前端檢測(cè)單元與操作員及其電腦間采用光電隔離措施，確保電力設(shè)備和工作人員的安全。 16)局放信號(hào)采集和分析系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境 為 WindowS 操作系統(tǒng)，窗口式工作界 面。 14)具有智能報(bào)警功能，檢測(cè)到局放信號(hào)時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 12)系統(tǒng)應(yīng)配置有內(nèi)容豐富的局部放電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)和局部放電信號(hào)專家分析系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)到的局放信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)分析、判斷和識(shí)別。 10)識(shí)別局部放電的類型，以概率的方式指示個(gè)局放信號(hào)屬于某種局部放電類型 (電暈放電、表面放電、內(nèi)部放電、噪音信號(hào)等 )的可能性。根據(jù)局放信號(hào)的特征值對(duì)其進(jìn)行圖形顯示，同一局放源發(fā)出的局部放電信號(hào)的特征值十分相近，在特征圖中會(huì)聚集成一簇，從而實(shí)現(xiàn)局部放電信號(hào)的分類。 7)提取局部放電信號(hào)的特征值，如時(shí)間特征，頻率特征，不同類型放電間的放電時(shí)間間隔等，并利用這些特征來(lái)識(shí)別不同的放電類型。 5)能有效地去除噪音信號(hào)，即使噪音信號(hào)和局放信號(hào)在相同相位且幅值大于局部放電信號(hào)時(shí)，也能成功識(shí)別局放信號(hào)。 3)帶電實(shí)時(shí)采集高頻局部放電信號(hào)的波形圖，記錄其相位、振幅和時(shí)間信息。 實(shí)現(xiàn)的主要功能 : 1)采用高頻信 號(hào)檢測(cè)與分析技術(shù)，對(duì)電纜等帶有接地引下線的容性設(shè)備等進(jìn)行局部放電的帶電監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，并能很好抑制噪聲，非 常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。 PDCheck 則是基于局放電流脈沖的局放檢測(cè)，它通過(guò)對(duì)放電的電流脈沖信號(hào)進(jìn)行高速 (100MS/S)寬帶采樣獲號(hào)完整的時(shí)域波形，并針對(duì)不同放電及噪聲的差異提取多種信號(hào)特征，將不同電分離開來(lái)，再將其放電特征與專家?guī)熘械姆烹姟爸讣y”比較，運(yùn)用模糊邏輯法，判斷被測(cè)放電類型與已知放電類型的相似性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一類放電進(jìn)行甄進(jìn)而診斷設(shè)備絕緣狀態(tài)。 傳統(tǒng)的基于放電電流脈沖的局放檢測(cè)手段是基于 IEC60270 標(biāo)準(zhǔn)，頻帶局10200kHz，測(cè)量的是局放總量，最后繪出其放電相位一方電量一放電次數(shù)譜以此進(jìn)行放電種類識(shí)別。專家診斷系統(tǒng)是建立在一個(gè)龐大的局放特征數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的，數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)時(shí)間對(duì)大量局放數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較總結(jié)后積累而成。高頻檢測(cè)通道共有三個(gè)，可同時(shí)接收三相接地線或交叉互聯(lián)線上采集的 PD 信號(hào)，采樣頻率為 100MHz，帶寬為 16kHz30MHz，這樣的采樣頻率和帶寬完全滿足局放測(cè)試的要求。 PDCheck 主要包括信號(hào)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(gè)部分。 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備工作原理：局放檢測(cè)系統(tǒng) PDCheck 對(duì)容性設(shè)備末屏接地線 (包括電纜接地線 )進(jìn)行高頻局放監(jiān)測(cè)。對(duì)于電力電纜中產(chǎn)生的局部放電來(lái)說(shuō)，從陡上升沿波的傳播特性來(lái)看，電力電纜具有低通濾波特性，隨著頻率的增加，各頻率成分的衰減倍率也迅速增加，而且，各頻率成分隨傳播距離的增加而進(jìn)一步衰減 。 測(cè)量這些局部放電的方法很多，例如差分法、方向禍合法、電磁禍合法、超高頻電感禍合法等，經(jīng) 對(duì)比研究和綜合分析，許多學(xué)者認(rèn)為差分法和電磁禍合法的試驗(yàn)重復(fù)性較好。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。從放電機(jī)理的角度分析，油紙絕緣內(nèi)部缺陷導(dǎo)致的局部放電是由放電電極與絕緣介質(zhì)的性質(zhì)唯一確定的，所以不同類型的放電與其產(chǎn)生的放電脈沖信號(hào)波形應(yīng) 當(dāng)是相對(duì)應(yīng)的。 3)比較其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，如油色譜、 TECHIMP 高頻局放測(cè)試、 UHF 超高頻局放測(cè)試、超聲波測(cè)試、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。 2)將傳感器置于被測(cè)設(shè)備絕緣部件表面，測(cè)量該設(shè)備輻射出來(lái)的電磁波信號(hào)頻譜特征，并和空氣中的電磁波信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析。 7)電平測(cè)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(hào)源輸出阻抗 :50 歐姆 N型陰 11)駐波 t匕測(cè)量頻率范圍 :10MHz3GHz 12)回波損耗測(cè)量范圍 :10， 20， 50， 100db 可選 19 13)VSWR 電壓駐波 t匕測(cè)量范圍 :12， l6可選 14)饋線損耗測(cè)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(cè)量軌跡存儲(chǔ)量 :100 條，可通過(guò) FSHView 進(jìn)行新、舊測(cè)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(chǎng)應(yīng) 用方法 現(xiàn) 場(chǎng)應(yīng)用時(shí)采用 DMS 公司的 UHF 超高頻傳感器搜集空間電磁波信號(hào)，用同軸電纜將信號(hào)傳送到 頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析。 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 16 2)分辨率帶寬 :100HzIMHz。頻譜分析儀通過(guò)電磁波傳感器能夠采集空間電磁波信號(hào)，通過(guò)對(duì)不同位置的電磁波信號(hào)進(jìn)行幅值和頻率的對(duì)比，并對(duì)某一 頻段的周期性時(shí)域譜圖進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)放電源進(jìn)行識(shí)別和定位。同時(shí)，同一放電源的周期性時(shí)域譜圖也具有相似性。平衡法是利用兩臺(tái)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。 3)試驗(yàn)電壓下，圖 27(a)、 (b)試驗(yàn)回路有過(guò)高的干擾信號(hào)時(shí)，可采用圖 27(c)試驗(yàn)回路。 三種試驗(yàn)回路的選擇原則 : 1)試驗(yàn)電壓下，試品的工頻電容電流超出測(cè)量阻抗幾允許值，或試品的接地部位固定接地時(shí)，可采用圖 27(a)試驗(yàn)回路。缺點(diǎn)是波形易呈現(xiàn)振蕩，但適當(dāng)選擇 R(23kQ)可使振蕩阻尼抑制，所以普遍采用 RLC型檢測(cè)阻抗。電容 C 即為電纜分布電容，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不需另加。 對(duì) RC 型 (如圖 28)，當(dāng)電容 C較小時(shí)，檢測(cè)阻抗上的波形與流過(guò)被試品的脈沖電流相似，但其頻帶較寬、噪聲較大，被試品的工頻充電電流大時(shí)使檢測(cè)阻抗上工頻分量不能完全濾除，從而影響測(cè)量。測(cè)量阻抗應(yīng)具有阻止試驗(yàn)電源頻率進(jìn)入儀器的頻率響應(yīng)。測(cè)量阻抗是一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)的元件，它可以是 電阻 R 或電感的單一元件，也可以是電阻電容并聯(lián)或電阻電感并聯(lián)的 Rc和幾電路，也可以由電阻、電感 L 、電容組成 RL 調(diào)諧回路。以在試驗(yàn)電壓下不應(yīng)有明顯的局部放電。M測(cè)量?jī)x器 第一種回路主要包括 : l)試品等效電容 Cx。 測(cè)量阻抗 。Ck禍合電容 。 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 14 圖中 :Zf高壓濾波器 。 測(cè)量局部放電的基本回路有 3種，如圖 27 所示，其中圖 27(a)、 (b)可統(tǒng)稱為直接法測(cè)量回路 。有些屬于非電現(xiàn)象，如產(chǎn)生光、熱、噪聲、氣壓變化和分解物等，可以利用這些現(xiàn) 象對(duì)局部放電進(jìn)行檢測(cè)。在交流電壓下，當(dāng)高壓電極存在尖端，電場(chǎng)強(qiáng)度集中時(shí)，電暈一般出現(xiàn)在負(fù)半周，放電波形見圖 26，或當(dāng)接地電極也有尖端點(diǎn)時(shí)，則出現(xiàn)負(fù)半周幅值較大，正半周幅值較小的放電。負(fù)電子則向正極運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)的負(fù)空間電荷則較分散，這樣正空間電荷使電場(chǎng)畸變。電暈放電是一種自持放電形式，發(fā)生電暈時(shí)，電極附近出現(xiàn)大量空間電荷，在電極附近形成流注放電。在高壓電極邊緣，尖端周圍可能由于電場(chǎng)集中造成電暈放電。此時(shí)若將高壓端與低壓端對(duì)調(diào)，則放電圖形亦相反。當(dāng)產(chǎn)生表面放電的電極處于高電位時(shí)，在負(fù)半周出現(xiàn)的放電脈沖較大、較稀 。在某些情況下，空氣中的起始放電電壓可以計(jì)算。這種情況可能出現(xiàn)在 套管法蘭處、電纜終端部，也可能出現(xiàn)在導(dǎo)體和介質(zhì)彎角表面處，見圖 24。當(dāng)其系統(tǒng)有一過(guò)電壓干擾時(shí)，則觸發(fā)幅值大的局部放電，并在過(guò)電壓消失后如果放電繼續(xù)維持，最后導(dǎo)致絕緣加速劣化及損壞。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。該電壓在理論上可比起始電壓低一半，也即絕緣介質(zhì)兩端的電壓僅為起始電壓的一半，這個(gè)維持到放電消失時(shí)的電 壓稱之為局放熄滅電壓。所以，在局部放電試驗(yàn)中，由局部放電儀測(cè)量所測(cè)得的值為由 pC 為單位表示的視在放電量，是在真實(shí)放電量不 可能測(cè)出的情況下的一種變通方法，在實(shí)際運(yùn)用中，通過(guò)由視在放電量的大小來(lái)判斷絕緣的優(yōu)劣。但由放電引起電源輸入端的電壓變化△ U。 1)內(nèi)部放電 如絕緣材料中含有氣隙、雜質(zhì)、油隙等，這時(shí)可能會(huì)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。 3)局部放電熄滅電壓 U0:是指試驗(yàn)電壓從超過(guò)局部放電起始電壓的較高值逐漸下降時(shí)，在試驗(yàn)中局部放電量小于某一規(guī)定值時(shí)的最高電壓值。試品放電引起的電流脈沖在測(cè)量阻抗端子上所產(chǎn)生的電壓波形可能不同于注入脈沖引起的波形，但通?？梢哉J(rèn)為這二個(gè)量在測(cè)量?jī)x器上讀到的響應(yīng)值相等。此時(shí)注入的電荷量即稱為局部放電的視在放電量，以皮庫(kù) (pC)表示。 3)制定在規(guī)定電壓下的放電標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行局部放電測(cè)量的目的主要有 : 1) 驗(yàn)證設(shè)備在規(guī)定電壓下，局部放電量應(yīng)小于規(guī)定數(shù)值 。因而，測(cè)試電氣設(shè)備的局部放電特性是目前預(yù)防電氣設(shè)備故障的一種好方法，可以發(fā)現(xiàn)潛在絕緣薄弱部位，通過(guò)局部放電試驗(yàn)的變壓器類設(shè)備，在運(yùn)行中可靠性是比較高的?？偟?來(lái)講，對(duì)一個(gè)絕緣系統(tǒng)的好壞判斷是其局部放電越小越好。 雖然局部放電會(huì)使絕緣劣化而導(dǎo)致?lián)p壞，但它的發(fā)展是需一定時(shí)間的，發(fā)展時(shí)間與設(shè)備本身的運(yùn)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)。 局部放電的危害 如果電氣設(shè)備絕緣在運(yùn)行電壓下出現(xiàn)局部放電，這些微弱的放電會(huì)使絕緣材料受到電暈腐蝕、局部過(guò)熱、紫外線輻射和氧化作用，產(chǎn)生的累積效應(yīng)會(huì)使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊 穿，設(shè)備損壞。局部放電一般存在于固體絕緣的空隙中，液體絕緣的氣泡中，電極表面的尖銳部位或電場(chǎng)中的懸浮金屬的表面 。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 9 2 第二章局部放電與變壓器局部放電的測(cè)量 局部放電概述 局部放電的定義 根據(jù) GB/T73542020《局部放電測(cè)量》中的定義，局部放電是指導(dǎo)體間絕緣僅被部分橋接的電氣放電，這種放電可以在導(dǎo)體附近發(fā)生也可以不在導(dǎo)體附近發(fā)生。 國(guó)內(nèi)方面，西安交通大學(xué)王國(guó)利等人在變壓器的超高頻局部放電檢測(cè)方面作了許多工作， 建立了檢測(cè)頻帶可調(diào)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)系統(tǒng)及局部放電自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，思路和方法與國(guó)外幾家基本相同。此外他們還使用最小路徑法對(duì)變壓器局部放電的定位進(jìn)行了探討，他們最主要的貢獻(xiàn)是發(fā)明了一系列超高頻天線的標(biāo)定計(jì)算方法，為以后超高頻法測(cè)量局部放電的標(biāo)準(zhǔn)化奠定了一定的基礎(chǔ)。英國(guó) Strathclyde大學(xué)的 Judd 等人在 GIS 超高頻檢測(cè)研究的基礎(chǔ)上，也對(duì)變壓器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。他們將天線插入變壓器放油閥中 ，天線面與油箱壁在同一平面上，所測(cè)得的信號(hào)通過(guò)一個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)從變壓器導(dǎo)出并送入檢測(cè)裝置，這樣電磁波到達(dá)傳感器時(shí)衰減較少 。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(jí)，能激起 IGHz 以上的超高頻電磁波。因此，變壓器局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)的研究還處于起步階段。 對(duì)變壓器而言，局部放電通常發(fā)生在變壓器內(nèi)的油一隔板絕緣中，由于絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜 性，電磁波在其中傳播會(huì)發(fā)生多次折返射及衰減。由于 GIS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，超高頻檢測(cè) GIS 局部放電已成功地應(yīng)用多年。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。另外，與其它方法不同，超高頻法測(cè)得的波形更加符合實(shí)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。通常超高頻檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)頻帶是 500 一 1500MHz，而實(shí)測(cè)表明，現(xiàn)場(chǎng)噪聲通常低于 400MHz，可最大限度避開干擾。目前已經(jīng)證實(shí) :變壓器內(nèi)部局部放電確實(shí)能激發(fā)出很高頻 率的電磁波，最高可達(dá)數(shù) 1GHz。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)。 超高頻法 局部放電超高頻檢測(cè)是通過(guò)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(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)抗干擾。但對(duì)于三相電力變壓器，得到的信號(hào)是三相局放信號(hào)的總和，無(wú)法進(jìn)行分辨，且信號(hào)易受外界干擾。在實(shí)驗(yàn)室利用光測(cè)法來(lái)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(cè)法設(shè)備復(fù)雜昂貴、靈敏度低，且需要被檢測(cè)物質(zhì)對(duì)光是透明的，因而在實(shí)際中無(wú)法應(yīng)用。 光測(cè)法 光測(cè)法利用局放產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。此