【正文】 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(kāi)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)。此外，還可以利用一個(gè)接收線圈來(lái)接收由于局放而發(fā)出的電磁波，對(duì)于不同測(cè)試對(duì)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(wàn)赫茲到幾十萬(wàn)赫茲)，以獲得最大的信噪比。例如人們常采用無(wú)線電電壓干擾儀來(lái)檢測(cè)由于局放對(duì)無(wú)線電通訊和無(wú)線電控制的干擾，并已制定了測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)。目前多用于套管的檢測(cè)。缺點(diǎn)是當(dāng)故障點(diǎn)處于變壓器深處時(shí)，檢測(cè)不到。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(lái)檢測(cè)局部放電區(qū)域的溫度變化。但是DGA法具有兩個(gè)缺點(diǎn):油氣分析是一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)過(guò)程，因而無(wú)法發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障。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(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別，是當(dāng)前在變壓器局放檢測(cè)領(lǐng)域非常有效的方法。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(lèi)型和故障程度。在電力變壓器的離線和在線檢測(cè)中，它是主要的輔助測(cè)量手段。再加上設(shè)計(jì)好的超聲波探測(cè)儀器可以很好地消除干擾，能有效確定局部放電的部位。很早以前人們就用局部放電發(fā)生的聲波和超聲波來(lái)檢測(cè)放電的位置，但由于靈敏度很低，在局部放電測(cè)試中很少使用。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(chǎng)中的環(huán)境干擾(如運(yùn)行中變壓器的勵(lì)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。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(lái)檢測(cè)局部放電的大小和位置。當(dāng)試樣的電容量較大時(shí)，受藕合電容的限制，測(cè)試儀器的測(cè)量靈敏度受到一定限制。脈沖電流法的缺點(diǎn)在于:由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致脈沖電流法無(wú)法有效應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)。寬帶傳感器帶寬為100kHz左右，中心頻率在200400kHz之間。檢測(cè)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。l、脈沖電流法脈沖電流法通過(guò)檢測(cè)阻抗或電流傳感器，檢測(cè)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。局部放電檢測(cè)是以發(fā)生局部放電時(shí)產(chǎn)生的電光聲等現(xiàn)象為依據(jù)，來(lái)判斷局部放電的狀態(tài)，包括定位和放電的程度。傳感技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，變壓器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累為絕緣診斷提供了依據(jù)。此外，帶電檢測(cè)可以在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，隨時(shí)測(cè)量或監(jiān)測(cè)設(shè)備的“健康狀態(tài)”，使管理者對(duì)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(xiàng)目，使維修更換時(shí)有的放矢，不僅大量縮減檢修時(shí)間及相應(yīng)人力物力財(cái)力消耗，也使企業(yè)管理水平上升到一個(gè)新的層面，實(shí)現(xiàn)對(duì)在役設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和數(shù)字化管理。但離線狀態(tài)下，設(shè)備處于“冷狀態(tài)”，外界的電磁場(chǎng)、發(fā)熱、機(jī)械振動(dòng)等環(huán)境影響都與實(shí)際運(yùn)行時(shí)不同，所測(cè)數(shù)據(jù)也有一定偏差，因此有必要進(jìn)行局放在線檢測(cè)。它既是絕緣缺陷的預(yù)兆，又是其發(fā)展的產(chǎn)物。關(guān)鍵詞：變壓器；局部放電；在線檢測(cè)；高頻；超高頻目 錄摘要 2 目錄.............................................................. 31第一章 引言 4 選題背景和意義 4 文獻(xiàn)綜述 4 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 5 2 第二章 局部放電與變壓器局部放電的測(cè)量 8 局部放電概述............................................ 9 變壓器局部放電測(cè)量方法 13 3第三章 北京市電力公司局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 15 16 POCheck高頻局部放監(jiān)測(cè)技術(shù) 17 21 .................................... 23 OWTS震蕩波局部監(jiān)測(cè)技術(shù) 24 高速示波器精確定位技術(shù)..................... ........... 27 .................................... . 28 .......................................... 34 ............................................. 35 4第四章局部放電聯(lián)合診斷技術(shù) 36 37 37 37 5 第五章典型案例 38 39 結(jié)論 40 致謝 41 第一章引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，針對(duì)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求越來(lái)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。本文介紹了北京市電力公司主變壓器局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究，對(duì)局部放電的測(cè)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(yàn)，給出了技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)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。黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文電力變壓器檢測(cè)技術(shù)研究設(shè)計(jì)作 者 姓 名 ： 專(zhuān) 業(yè)、班 級(jí)： 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)1102班 學(xué) 號(hào)： 2011110232 校內(nèi)指導(dǎo)教師： 校外指導(dǎo)教師： 鄧銀環(huán) 完 成 日 期 ： 2014年7月17日 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系摘要局部放電測(cè)量是目前測(cè)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(mǎn)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(cè)技術(shù)得以發(fā)展，并在現(xiàn)實(shí)中得到應(yīng)用。建立多種局部放電在線檢測(cè)方法合理搭配的聯(lián)合診斷方法，為未來(lái)電力設(shè)備在線測(cè)方法發(fā)展提供指導(dǎo)。對(duì)實(shí)際故障的統(tǒng)計(jì)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。目前國(guó)內(nèi)的局放試驗(yàn)多在離線狀態(tài)下進(jìn)行，此時(shí)變壓器已經(jīng)脫離電網(wǎng)及外界干擾，測(cè)量較容易。同時(shí)，在線檢測(cè)時(shí)試品不用承受高于額定值的過(guò)電壓，不會(huì)影響被試設(shè)備，屬于非破壞性試驗(yàn)。電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)、分析、診斷一直是電力部門(mén)期待解決的問(wèn)題。本課題期望能夠引進(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。其檢測(cè)方法有脈沖電流法、超聲波檢測(cè)法、光測(cè)法、化學(xué)檢測(cè)法等多種檢測(cè)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)。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。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。對(duì)于變壓器這類(lèi)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(shí)產(chǎn)生很大的誤差。測(cè)量頻率低，頻帶窄，包含的信息量少。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(duì)超聲波的研究比較深入。因此，選擇局部放電的超聲頻段進(jìn)行檢測(cè)容易避開(kāi)干擾的影響，選用的頻率范圍一般為70150kHz，目的是為了避開(kāi)鐵心的磁噪聲和變壓器的機(jī)械振動(dòng)噪聲。近年來(lái)，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(cè)量的靈敏度。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。DGA法(氣相色譜法)當(dāng)變壓器中發(fā)生局部放電時(shí)，各種絕緣材料發(fā)生分解破壞，產(chǎn)生新的生成物，通過(guò)檢測(cè)氣體生成物的組成和濃度，可以判斷局部放電的狀態(tài)。IEC為此特意制定了三比值法的推薦標(biāo)準(zhǔn)。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。該方法無(wú)法進(jìn)行故障定位。優(yōu)點(diǎn)是使用方便，結(jié)果直觀。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。RIV法(無(wú)線電干擾測(cè)量法)局部放電會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電干擾的現(xiàn)象很早就被人們所認(rèn)識(shí)。用RIV表來(lái)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。這種方法已被用于檢查電機(jī)線棒和沒(méi)有屏蔽層的長(zhǎng)電纜的局放部位。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。射頻檢測(cè)法利用羅果夫斯基線圈從變壓器中性點(diǎn)處測(cè)取信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)頻率可以達(dá)到3萬(wàn)千赫茲，大大提高了局放的測(cè)量頻率，同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)安裝方便，檢測(cè)設(shè)備不改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。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。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(gè)很陡的電流脈沖，并向周?chē)椛潆姶挪?。?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(guò)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。傳統(tǒng)的局部放電檢測(cè)方法，測(cè)量頻率低，易受外界干擾。同時(shí)，由于檢測(cè)頻帶寬，具有較高的靈敏度。其缺點(diǎn)是超高頻法體外檢測(cè)靈敏度低，體內(nèi)檢測(cè)預(yù)置超高頻傳感器要廠家配合。局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)近年來(lái)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。局部放電信號(hào)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(shí)由于間隔的作用，一個(gè)GIS系統(tǒng)如同一系列的諧振腔，諧振腔中信號(hào)傳播損耗小，信號(hào)傳播時(shí)間長(zhǎng)，通常一個(gè)納秒級(jí)的局部放電信號(hào)可以持續(xù)I0mS以上，有利于檢測(cè)。同時(shí)，變壓器內(nèi)箱壁也會(huì)對(duì)電磁波的傳播帶來(lái)不利影響，這就大大增加了檢測(cè)的難度。國(guó)外方面，荷蘭KEMA實(shí)驗(yàn)室的RutgerS等人在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)變壓器局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了初步研究。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。同時(shí)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有利于電磁波的無(wú)損傳播，從而提高了超高頻法的檢測(cè)靈敏度(可達(dá)到10pC)。傳感器為盤(pán)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(kāi)一介質(zhì)窗，傳感器通過(guò)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。此外，發(fā)明了能夠選擇干擾最小的頻段進(jìn)行檢測(cè)的 ZeroSpan超高頻局部放電檢測(cè)方法，并據(jù)此建立了模式識(shí)別方法。清華大學(xué)則試圖通過(guò)在變壓器內(nèi)部引出線的附近安置UHF天線的方法來(lái)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。當(dāng)電力設(shè)備的絕緣內(nèi)部存在氣隙或生產(chǎn)過(guò)程中造成一些缺陷，在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，氣隙首先擊穿，并會(huì)發(fā)生多次的重復(fù)擊穿和熄滅，而周?chē)慕^緣介質(zhì)仍保持著絕緣性能，整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)并未形成電極間的貫穿性放電通道。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(shù)枝狀爬電等也屬于這一類(lèi)。如油紙絕緣在局部放電作用下會(huì)產(chǎn)生不飽和烴C2HHCH4和x蠟，蠟質(zhì)會(huì)積留在固體絕緣上，放電產(chǎn)生的氣體又使放電增加，造成在場(chǎng)強(qiáng)高的部位或絕緣紙有損傷的部位發(fā)生擊穿，或沿著層間間隙爬電，或形成樹(shù)枝狀放電，在放電通道上會(huì)形成整齊的碳化層，最終貫穿絕緣。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。局部放電測(cè)量的目的和意義 用傳統(tǒng)的絕緣試驗(yàn)