基于超高频法的电力变压器局部放电检测技术的研究与应用
变压器局部放电在线检测的研究与应用
工 程 技 术
变压器局部 放电在 线桷测的研 究与应用
汾 供 电分 公 司 孙 西 方
[ 摘 要 ] 文中对变压 器局部放 电的产生及 危害进行 了简单 陈述 。介 绍 了DG A法 、 V法、 RI 光测法、 脉冲 电流法 、 高频脉 冲电流 法和 超声波法等局部放 电在 线检 测方法。具体介 绍了超 声波与高频脉 冲法联合检测 法, 对其检测原理和定位原理进行 了阐述。最后 对变 压器局 部放 电检 测过程 中干扰信 号的产生, 干扰 信号类型及 干扰信 号的常规 抑制 方法做 了简单介绍。 [ 关键 词 ] 变压器 局部放 电 检 测方法 绝缘 干扰抑制
0 引言 .
变压器是电力系统的主要设备之一 , 为变 电站的核心设备 , 作 广泛 应用于各个变电站 ,其 运行的可靠性直接关 系到电力系统 的安全 与稳 定。变压 器内部 绝缘结 构主要 采用油纸绝缘 , 内部的绝缘在运行 中 , 其 长期处于工作电压的作 用下 , 特别是随着 电压等 级的提高 , 绝缘承受 的 电场强度 值将趋 高 , 在绝缘薄弱处 很容易发生局部放电。 局部放 电在长 时间运行的大型电力变压器中极为常见 ,是造 成电力变压器故障 和电 力系统运行事故的主要 原因之一。因此 , 电力变压 器局部放 电检测对 对 电力设备 安全稳 定运行具 有重要 意义 。 1变压器局部放 电检测技术 . 目前国内外在局部放电检测方面已经做 了大量的研究工作, 局部放 电的检测 都是以局部放 电所产生 的各种现象 为依据 ,通过能表述该现 象的物理量来表征局部 放电的状 态。 局部放 电过 程中 , 随着 电荷 的转 伴 移和 电能的损耗 , 还会产生声波 、 发光 、 发热 以及 出现新 的生成物等 , 所 以 目前出现的检测技术 皆是围绕 着这些 表征特 征进行 的。 变压器 局部放 电在线检测 的信号传 感 主要 有 D GA法 、 V法 、 RI 光 测法 、 脉冲电流法 、 高频 脉冲电流法和超声波法 等多种 检测 方法 。 2超 声 波 与高 频 脉 冲 法 联 合 检 测 技 术 . 大多数工程人员已经习惯于通过视在放 电量来反映局放的严重程 度 , C规定有关 变压 器局放标准 中, I E 其指标也 是通过局放量 的阈值来 规定的。此外 , 由于变压器 内部绝缘结构 的复杂性 , 局放产生的 电磁波 在内部的传播将 存在大量的散射 、 折反射 以及衰 减 , 因而传播特性研究 和局放源定 位工作 难度很 大。 在总结变压 器局部放电在线检测技术经验 的基 础上提出 了采用高 频脉冲法和超声 波相结 合的方法检测变压器 的局 部放电 ,采用现代传 感 器技术 、 字信号处 理技术 和计算机技术克服检测难点 。 数 采用高频脉 冲法 , 以获得较好 的视 在 电量 , 可 配合 超声波 的大致定位 , 可以很好地 检测 变压器 内部局部放 电 , 且不影 响变压器 的正常运行 。 21 测 原 理 .检 变压器在发 生局部 放电时会产生脉 冲电流 信号 ,由于在油介质 中 的缘故 , 其频率范 围是很高 的, 一般在 3 0 H 到 10 k z 0 k z 0 0 H 之间。 通过把 传 感器连接 到变压器套管末 屏接地线 、 外壳接地线 、 中性点接地 线 、 铁 芯接地线 可以检测 到由局放 引起 的脉 冲电流 , 获得视在放 电量 。 冲电 脉 流法是研究最早 、 应用最广泛 的一种检测方法 。 高频 脉冲电流法使用 高频 C T传感 器卡在接地 线上可 以较好 地获 得视 在电量 , 方便我们对局部 放电 的分辨 , 对局部放 电类型 的判 断 , 超 声波法可 以用于定性地判 断局放 信号 的有无 。采用高频 脉冲电流法和 超声 波法相结合 的声 电联合法 具有较好 的检测效果 ,在获取多种局部 放 电信 息 的 同时 又 可弥 补 单 一 检 测方 法 的 不 足 ,是 局 部 放 电研 究 的 最 佳方 向。超声波与高频脉 冲电流法联合检测法示意 图如图 1 所示。
利用超高频传感器(UHF)在线实时监测站内变压器的局部放电
变压器是变电站重要设备之一,其绝缘状态一直是运行维护人员的重要检测对象,局部放电是直接反应变压器绝缘故障典型参数,而针对变压器局放的监测方法很多,如超声法,脉冲电流法,色谱分析(DGA)超高频法(UHF)等,目前使用最多的是脉冲电流法,也是根据IEC-60270相关标准规定实施,能实现对放电量的大小进行标定。
目前出厂试验及投运前对变压器的放电量监测也主要是根据此方法进行测量。
但是现场由于电晕及其他放电干扰很多,很难将其滤除,导致系统误判率较高。
超声波法是目前应用最广泛的变压器局部放电在线检测方法,且能够进行放电源的定位。
但由于变压器复杂的内部结构和变压器的外壳对局部放电超声波信号的严重衰减,使得超声波检测的灵敏度很低,有时无法在现场有效地检测到信号。
UHF法是在此基础发展起来的一种监测方法,特点是监测频带较高(300MHz以上),抗干扰能力较强,缺点是无法对放电源进行有效标定。
UHF测变压器超高频局放是由原来脉冲电流法测局放发展而来一种先进的测试局放方法,由于在较高频带上测量,能有效抑制各种低频干扰,所以是目前发展较快的测试局放的手段。
国电西高研发的GDPD-PTU/OL变压器局放在线监测系统采用速慧(smart quick)智能化电力测试系统(软著登字第1010215号、商标注册号14684781),HVHIPOT公司引进国际先进的高速DSP 数字处理技术及软件处理技术使我们的监测系统采集速度快准确,是电力系统电力变压器局放在线监测最经济可靠的解决方案。
一、关于变压器局部放电方面的研究变压器内部的绝缘在运行中,长期处于工作电压的作用下,特别是随着电压等级的提高,绝缘承受的电场强度值将趋高,在绝缘薄弱处很容易发生局部在对绝缘材料将产生较大的破坏作用。
局部放电可使邻近的绝缘材料受到放电质点的直接轰击造成局部绝缘的损坏,由放电产生的热、臭氧及氧化氮等活性气体的化学作用,使局部绝缘受到腐蚀老化,电导增加最终导致热击穿。
超高频技术在电力设备局部放电在线检测中的应用
采用 UHF法 可 以有 效抑制 外 部 的 电磁 干扰 和 提 高 信噪 比。同时 ,宽频带 的测 量方 式 ,也 极大 地提 高 了测 量灵敏 度 ,并 能够 获 取 真 实 的放 电脉 冲波 形 ,
以便 分析绝 缘 中局部放 电性 质和 物理过 程 。 UHF法检测 局部 放 电研 究 在 国外 开 展 得 比较 早 ,在 2) 纪 8 (世 0年 代 初 期 英 国 最 早 应 用 在 4 0 2 k 的 GI V S设备上 ,多 年运行 经 验验 证 了该 方 法 的
电力设 备局 部放 电检测 最早 始于 2 世纪 3 ( ) 0年
的优 势 ,它 的 检 测 频 率 很 高 ,一 般 在 0 3 1 5 . ~ . GHz之 间甚 至 更 高 。而 对 于 电 力设 备 运 行 现 场 , 空 间电磁 干扰 频 率 一 般 在 4 0MHz以下 , 因此 , 0
App ia i n o t a hi h f e e y Te h qu o On-i e Pa ta s h r e lc to f Ulr - g — r qu nc c ni e t ln r i lDic a g De e to f r Po r Equ pme t c i n o we i nt
( D )d tc i n me h d i u P e e t t o ss mm a ie n t i p p r e e a r b e f UHF P d t c i n me h d i r c i a tl a i n o rz d i h s a e .S v r lp o lmso D e e to t o n p a tc lu i z t s i o
Ab t a t sr c :Th e e h i u sa o tt es n i g,d t c u st n a d p o e sn ,p te n r o n t n a d c l r t n o l a ek y t c n q e b u h e sn a aa q ii o n r c s i g a t r e g ii n a i a i fu t . i c o b o r
电力变压器局部放电检测技术研究
电力 变压 器 局 部 放 电检 测 技 术研 究
隋 新
( 沈 阳变 压器研 究 院 国家 变压器 质量 监督检 测 中心 , 辽宁 沈阳 1 1 0 1 2 2 )
摘
要: 针 对 电力 变压 器局部 放 电检测 系统 的应用 现状进 行 了分析 , 总结 了当前 的局 放检测 方法 , 并对 电力 变压 器 局放 检测 技 术 的发
4结语通过以上分析研究我们发现超声波检测法在局放检测上的发展潜力还是比较大的其原理简单操作简单而且适用于不同的电压等级测试结果比较精确但由于超声波检测法的传感器安装位置以及当前超声波的精度问题限制了超声波检测法的发展导致其目前还只是局放检测中的一种辅助手段但是随着我国科学技术的不断进步相信超声波检测法一定能改善定位不精的缺点从而在局放检测中发挥更重要的作用
图 2 传感器的灵敏度标定示意图
当前 的 超 高 频 检 测 天 线 主 要 有 内置 式 和 外 置 式 2种 。 内
置式天线的接 收能 力和抗 干 扰能力 都 比较强 , 优于 外置 式 天 线, 但内置式天线需变压器在生产中加入专 门的引入变压器 箱 体 内部 的装置 , 这也使超高频检测 受到 了限制 。
示意图。
9 8
目前 , 光检测法在局放的光谱分 析 、 电磁波传播 特性 、 局 放 光脉 冲检测 、 绝缘 老化等方 面应用 较广泛 , 也取 得 了较 好 的成
i
声传感器
高频 电磁波信号进 行检测 , 进 而对 局放 进行定位 , 并 实现抗 干 扰的一种新型检测方法 。我们知道 , 每次 局放都是一个正 负 电 荷的中和过程 , 在 这个过 程 中还伴 随着 电流脉 冲, 并 向周 围辐 射电磁波 。图 1 是超高频检测系统 的结构示意 图。
超声波与高频脉冲电流联合检测法在变压器局部放电检测中的应用
- 18 -高 新 技 术1 现状调查高压电气设备内部绝缘介质内部电气放电现象称为局部放电。
高压设备的局部放电可以导致绝缘介质的局部损坏,如果局部放电行为无法及时发现,长期积累将导致绝缘劣化并最终导致绝缘击穿。
根据统计调查,绝缘故障导致的变压器故障占总故障的67%以上。
因为及时发现运行变压器的绝缘情况尤为重要,所以电力变压器局部放电在线检测技术在这个背景下快速发展起来。
2 局部放电产生原因及其现象在制造维修过程中,由于变压器绝缘部件、金属部件等部位常存在一些尖角、毛刺,使尖角、毛刺处常因电场强度的作用聚集有大量电荷。
此外变压器绝缘体中存在的空气间隙以及变压器油中的微量气泡等原因都会导致变压器内部局部放电。
局部放电过程中除造成电荷的转移和电能的损耗外,还伴随电磁辐射、超声波,发光、发热以及出现新的生成物等,因此这些伴随现象的不同使局部放电的测量方法分为电气测量法和非电气测量法[2]。
3 常规局部放电检测方法以变压器局部放电所产生的各种现象(超声波、发热、发光、电磁波信号等)为检测依据,同时根据这些伴随信号的强弱来判断变压器内部局部放电的强弱以及定位。
3.1 高频脉冲电流法将高频电流互感器(CT)套在变压器接地线上,采集变压器内部发生局部放电时产生的高频脉冲电流信号。
该方法具有测量灵敏度较高、脉冲分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点。
但因其采集信息少,不能对变压器局部放电位置明确定位[3]。
3.2 化学检测法(气相色谱法)化学检测法就是通过检测变压器绝缘油中各种生成物的浓度来判断变压器的局放程度。
该方法具有抗电磁干扰较强的优点。
但由于发生局部放电时,变压器内部绝缘油分解时间较长导致其检测周期较长,只可用于初期故障检测,无法用于突发性故障检测;而且该方法只可用于大体分析,无法判断故障位置及故障程度。
此外由于气体检测仪检测原理,无法区分气体成分,在检测过程中容易被非检测气体干扰。
3.3 光测法局部放电过程中将伴随大量的光,此时可以利用光电转换,来达到检测局部放电的目的。
电力变压器局部放电超高频检测方法的研究
电力变压器局部放电超高频检测方法的研究摘要:在引发电力事故的各种原因中,电力变压器局部放电是重要的原因之一,针对这一现象,当前国内外相关人员都以放电理论为基础进行了深入的探讨。
本文亦从电力变压器局部放电超高频的各种检测方法进行分析,探讨技术方法的应用原理与实用性,以供参考。
关键词:电力变压器;局部放电;超高频检测方法变压器局部放电会导致电力设备的绝缘体出现严重的劣化,影响电力系统的正常运行,而运用适当的检测方法则能有效预防事故的发生。
本文对此进行探讨,详细分析电力变压器局部放电超高频检测实践技术与方法。
1电力变压器局部放电检测方法研究1.1脉冲电流法这种方法得到了当前国际的公认,且研究与应用最早,一旦电力变压器出现了局部放电的故障,那么铁芯接线等位置就会因为局部放电而出现脉冲电流,在适当的位置将高精度电流传感器进行安装,就能及时准确地采集到局部特性参数,便于研究与分析,从而对故障的情况进行准确的定位。
根据频带范围对脉冲电流传感器进行划分,主要包括窄带与宽带,前者频宽一般为10kHz,中心频率为25kHz左右,所以具备了较好的抗干扰能力与敏感度,但由于范围较小,影响了输出性能,所以很容易发生畸变的情况。
后者的频宽能达到100kHz以上,中心频率也在200kHz~400kHz的范围内,其性能好,分辨能力强,但在使用的同时信噪却不高。
这种方法检测的原理非常简单,其涉及到的逻辑也较为简洁,安装工作与调试工作更是方便,所以得到了广泛的应用。
也正是因为其灵敏度与准确度较高,对其分辨率和动态范围的检测有更大的影响,所以一旦电容量比较大,那么测试仪器的可靠性就难以满足电网在线的监测标准[1]。
此外,其频率也不高,一般不会超过1MHz,所以脉冲电流信息在采集的过程中就会出现丢失的问题,且无法准确地反映出发生故障的原因。
检测方法的应用在离线的情况下具有很高的可靠性与灵敏度,一旦在线,那么就会受到外界噪声等众多因素的影响,无法具备很高的抗干扰能力。
超高频电磁波检测在变电站局部放电定位中的应用
超高频电磁波检测在变电站局部放电定位中的应用摘要:局部放电是电气设备绝缘化的主要征兆和表现形式,定期的对电气设备进行局部放电检测可及时的发现电气设备的绝缘缺陷和位置,并采取有针对性的解决方法,避免绝缘缺陷引起电气故障,提高供电的可靠性。
现阶段常用的局部放电检测定位方法有:电气参数测量、超声波和超高频电磁波等。
其中超高频电磁波检测可有效的排除电气设备的电磁干扰,具有较强的灵敏度,已逐渐成为常用的电磁设备局部放电检测方法。
本文简要分析超高频电磁波检测技术应用于变电站局部放电的定位原理与检测系统的构成,并分析其在变电站局部放电电源定位的实际应用,以期为我国变电站局部放电检测工作提供参考,提高变电站设备运行的可靠性。
关键词:超高频;电磁波检测;变电站;局部放电;定位随着我国经济的快速发展,社会和人民对电能的需求量不断增加,对供电可靠性的要求越来越高。
变电站作为连接发电厂和用户的重要环节,其电力设备的安全运行对于提高电力系统的可靠性具有重要的意义。
如果变电站电气设备的绝缘材料遭到破坏就会造成电气设备发生局部放电,虽然局部放电不会造成电气设备绝缘材料被击穿,但是如果长时间存在将会导致电气设备的绝缘材料的电气强度降低,造成绝缘破坏的进一步恶化,影响电气设备的运行可靠性。
因此对电气设备的局部放电的检测定位对于避免电气设备绝缘故障和提高电气设备运行的可靠性具有非常重要的意义,目前常用的局部放电电源定位方法主要有:电气参数测量、超声波和超高频电磁波等。
其中超高频电磁波检测可有效的排除电气设备的电磁干扰,具有较强的灵敏度,已逐渐成为常用的电磁设备局部放电检测方法。
一、基于超高频电磁波的变电站局部放电定位原理(一)超高频电磁波的局部放电定位原理超高频电磁波检测是通过外置的天线传感器接收局部放电过程中辐射的超高频电磁波,通过时间差计算局部放电电源的位置。
超高频电磁波检测具有:检测波段高,可有效的避开局部放电过程中开关、电晕等电气干扰;灵敏度高,可以有效的检出电气设备之间存在的所有放电类型。
超声波法检测电力变压器局部放电的研究
者将就此方面 的问题做 出研究 ,并简单的谈一谈 自己的主观看法。
一
、
电力变压器局部放 电的超声波检测法
放, 还能 够对 多路 超声 波的信号探测装置进行摆放 , 因此计算 出局部放 电位置是 十分方便而又精确 的。 除此之外 , 超声 波检测法还 能够对局部
放 电源做 出合理 的定位 , 又因为超 声波检测方法具有 多种检 测电力变压 器局部放 电的优点 , 所 以这种检 测方法得 到了非常广泛 的应 用 , 并且国 内外很多机构对其进一步 的研究也在不断 的深入着 。 ( 二) 超 声波检 测法检 测电力变压 器局部放 电的缺点 分析 随着超声波变压 器在检测 电力 变压 器局部放 电当中具有非 常可观
三超声波检测法检测电力变压器局部放电的优点和缺点分析一超声波检测法检测电力变压器局部放电的优点分析在电力变压器的局部放电的检测当中超声波检测法不单单是一种传统的应用的比较广泛的检测方法而且这也是一种比较有效的检测方法
2 0 1 4年 第 1 期
电子 技 术 论 坛
超声波法检 测 电力变压 器局部放 电的研 究
如果电力变压器 的绝缘 性质较差或者其绝缘层存在瑕疵,那 么就可能会 导致局部放 电的现 象出 现 。而电力变压 器的局部放 电现象常常会 引发一 些较为严 重的变压器故障,对整个 电力 系统的正常运 行产生十分严重的 危害。在 本研究 当中,笔者将会针对超声波法检测 电力变压 器局部放 电 方面的相 关问题做 出简要 的分析和探究,希望所得结果能够引起 大家的 关注和重视 ,也希望本研究能够为相关的领域提供可行的参考依据。 关于局部放 电的定位和检测工作 , 到目 前为止国内外已经进行了大 量 的研究 , 并为此投入 了大量的精力。因此关于检测电力变压器局部放
基于超声波检测法的变压器局部放电研究
基于超声波检测法的变压器局部放电研究【摘要】变压器是电力系统中重要的电气设备,运行经验表明,局部放电是影响其安全运行的一个重要因素,基于此,文章采用超声波检测法对其放电进行了检测和分析,对现场运行起到了一定的指导意义。
【关键词】变压器;局部放电;超声波1.引言变压器是电力系统重要的设备,通过几十年的运行经验,电力部门对变压器的运行数据进行了大量的统计分析,结果发现在变压器内部发生局部放电的时候,会出现声、光和热等物理现象,根据这些现象出现了相应的检测方法,已经出现了相应的一些检测方法[1,2]。
由于超声波检测法是不受电气回路上的影响,文章采用该方法对局部放电产生的超声波进行检测,进而对局部放电情况进行相应的分析。
2.超声波检测法及其原理发生局部放电时,在放电的区域中,分子间产生剧烈的撞击,宏观上产生了声波,我们把频率大于20kHz的称为超声波。
通过检测局部放电产生的超声波信号来判定局部放电的方法称为局部放电的超声波检测法。
开关柜的噪声主要集中在低频领域,大多在20kHz以下,采用超声波法进行局部放电检测,应避开干扰频率范围而以高频率为对象,但频率越高,声波在传送过程中的衰减越大,因此利用超声波法进行局部放电检测所采用的频段一般在数十到数百kHz[3,4]。
当变压器内部发生放电时,局部放电产生的声波信号传递到其表面,超声波传感器将其转换为电信号,通过放大器放大后传到采集系统。
超声波检测法最大的优点是不受电气上的干扰,且可以实现放电源的准确定位。
综上所述,将超声波方法应用到变压器局部放电检测中,可以排除现场电磁环境的干扰,可以大大提高检测系统的抗干扰性。
3.局部放电模式识别研究准确的判断变压器内部局部放电的种类对于整个设备的维修是非常重要的,基于此,文章对其局部放电模式分类进行了相应的研究。
对于局部放电的模式识别,首先需要根据相应的检测手段检测到原始的局部放电信号,然后根据相应的理论提取原始特征,最后根据相应的分类器进行模式分类。
创新特高频传感器用于变压器局部放电检测的研究
创新特高频传感器用于变压器局部放电检测的研究创新特高频传感器用于变压器局部放电检测的研究引言:随着电力系统的不断发展,变压器作为电能转换和传输的重要设备,其正常运行对电网的稳定性和可靠性至关重要。
然而,变压器在长期运行过程中可能会产生局部放电现象,这将对其性能和安全性造成严重影响。
因此,发展一种高效、准确的局部放电检测方法对于变压器的维护和运行至关重要。
第一步:了解局部放电检测技术的背景在变压器局部放电检测中,传感器的选择至关重要。
传统的局部放电检测方法主要依赖于电磁波和超声波传感器,但这些传感器存在灵敏度不高、实时性差和易受干扰等问题。
因此,我们需要寻找一种创新的传感器技术,以提高局部放电检测的灵敏度和准确性。
第二步:探索特高频传感器的潜力特高频技术是指频率在300MHz到3GHz之间的电磁波。
该技术具有高分辨率、高灵敏度和抗干扰能力强等特点,被广泛应用于雷达、通信和生物医学领域。
因此,我们可以考虑将特高频传感器应用于变压器局部放电检测中,以提高检测的精确性和可靠性。
第三步:设计特高频传感器系统基于特高频技术的局部放电检测系统包括传感器、信号处理器和数据分析算法。
传感器的设计需要考虑其对局部放电信号的敏感度和响应速度。
同时,为了减小传感器与变压器之间的耦合效应,可以采用非接触式的特高频传感器。
信号处理器负责采集和处理传感器产生的特高频信号,而数据分析算法则用于对信号进行分析和判定是否存在局部放电现象。
第四步:实验验证和性能评估在实验室条件下,使用自行设计的特高频传感器系统对变压器进行局部放电检测,记录和分析传感器收集到的特高频信号。
通过与传统的局部放电检测方法进行对比,评估特高频传感器系统的性能和优势。
第五步:优化和改进根据实验结果和性能评估,对特高频传感器系统进行优化和改进。
可以考虑改变传感器的结构设计、优化信号处理算法,以提高局部放电检测的准确性和稳定性。
结论:通过创新的特高频传感器技术,可以提高变压器局部放电检测的灵敏度和准确性。
电力变压器局部放电超声波检测方法研究
电力变压器局部放电超声波检测方法研究摘要:随着经济社会不断发展,电力系统稳定运行的重要性日益凸显。
作为电网核心设备,电力变压器内部发生局部放电会加速绝缘体老化,导致电气事故,进而引发电网运行风险。
因此变压器局部放电检测工作至关重要,能够有效预防事故发生。
局部放电产生的电流与周围介质会发生相互反应作用,产生热效应或者生成活性物质,使得周围介质形成超声波、高频辐射等效应,这也给局部放电检测技术提供了方向。
超声波法局部放电检测技术抗电磁干扰能力强、方便实现放电定位、适应范围广,对电力变压器进行局部放电检测具有较高应用价值。
关键词:电力变压器;局部放电;超声波法1 引言由于长期处于高温、高压、振动的环境中,电力变压器容易出现电的、热的、化学的以及异常状况下形成的绝缘劣化,导致电气绝缘强度降低。
制造或安装中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷,也会引起局部放电的发生。
实践表明,局部放电是导致电力变压器绝缘劣化,发生绝缘故障的主要原因。
对局部放电的检测和评价已经成为电气设备绝缘状况监测的重要手段,尤其是在线局部放电检测可以直接反映出电气设备内部的绝缘状况,并能够及时、有效地发现其绝缘缺陷,减少不必要的设备停电造成的负荷损失和停电操作带来的安全风险。
超声波检测作为目前最有效的在线局部放电检测技术,具有使用简便,与被测设备之间无电气连接、可以避免多种电气干扰等优点。
同时,超声波检测的灵敏度不随被测物电容量而变化,因而定位精度高,通常能更加准确地指出一个复杂系统内局部放电源的位置。
2 电力变压器局部放电的现状与检测价值性分析2.1电力变压器局部放电的现状分析电力变压器出现局部放电时经常会伴有电磁泄露、绝缘物质分解以及电极两端脉冲电压的情况。
在电力变压器出现局部放电问题时,需要检测人员根据实际情况使用特定方法(常用方法为:电流测试法、脉冲电压测试法)进行检测,电力变压器定期维护检测时应用的方法为脉冲电流法。
检测人员在故障发生时,需要准确对发生故障的位置进行判断,尽快对故障点进行问题排除,降低故障对变压器产生的影响。
检测变压器局部放电的超高频技术定位算法探讨
上 式 是 一 个 非 线性 方 程 , 直接 进行 求 解 是 很 困 难 的 , 因此 ,
可将模型表示为一个带 约束条件 的最优化 问题 :
f mi n D( x, Y, , )
l O ≤ ≤z ~
o ≤ ≤‰ ( பைடு நூலகம் )
P( x , y , ) 为放 电点 , s , s , …, s 为超高频 传感器 , 以变压器
开局部放 电过程 中的 电气 干扰 , 从而 获得较 高的信 噪 比, 并且
具有较高 的灵敏度 、 不受变压器 内部绝缘物影响的显 著优点 。 超高频检测法可 以利用 固定安装 在变压 器外壳 上 的传感
器接收超高频信号 , 以其 中 一 个 为 参 照 基 准 , 测 量 其 他 传 感 器 分 别 接 收 到 信 号 的时 延 , 以变 压 器 局 部 放 电 源 坐 标 为 因 变 量 建 立 起 球 面或 双 曲面 方 程 组 , 通 过 某 种 算 法 求 解 得 到 放 电 源 的位 置 。 由 于超 高 频 电磁 波 传 播 速 度 极 快 , 超 高 频 定 位 计 算 方 法 对
式 中, 一1 , 2 , …, n ; 为电磁波在 变压 器内的传播速度 , 为信
D ( x , Y , , 一∑
( x k — z ) +( 一 ) +( 一 )
( 2 )
所采集到 的时延 又非常敏 感 , 因此 , 提 出有 效的定位 算法 成为 超 高频法准确定位局部放电源的关键 问题之一 。
内一 点 0为 原 点建 立 三维 坐 标 系 ( z, , ) 。
I o 4 ≤ ~ l 一常量
其 中, ‰ 、 ~、 ~分别为变压器的长、 宽、 高, 则该式的最
电力变压器局部放电超高频检测技术探析
电力变压器局部放电超高频检测技术探析局部放电是导致电力变压器失效的最主要原因之一,对其进行有效的检测与处理,能够保证变压器始终处于最稳定的工作状况中。
本文则分析了一种超高频检测方案,首先指出了该方法的检测原理与优势之处,进而将其应用于某变电站的实际检测中,结果显示效果良好。
标签:变压器;局部放电;超高频;检测对变压器进行绝缘状态监测是保证其稳定发挥作用的关键工作,需要格外重视。
局部放电检测是最主要的检测方法,目前最为有效的局部放电检测方案当属超高频检测技术,其检测精度高、定位准确且抗干扰能力极强。
为了深入研究该技术的应用效果,我们首先应该对其形成一个基本认识。
一、超高频检测技术简介(一)超高频检测系统组成无论是何种超高频检测系统,其基本组成均必须包括传感器、信号处理模块、数据采集模块等,其中数据采集模块又可进一步细分为采集卡和工控机。
对各部件的作用分析如下:传感器主要指超高频传感器,主要作用是检测并传输高频电信号;信号处理模块利用设置好的指令,从传感器接受并传输的信号中滤取所需带宽及频率的信号,清除干扰源;数据采集卡最终接受获取的所需信号,并传输至工控机进行最终的数据处理。
(二)局部放电原因电气绝缘系统各个不同部位的电场,其强度往往差异很大,当某一局部的电场强度足以击穿绝缘屏障后,即会出现局部放电现象,但这种放电尚未贯穿整个绝缘系统,因此并不会对电网运行产生实际影响。
一般情况下,高电场强度下,绝缘体电气强度较弱的位置会出现局部放电。
局部放电虽然不会完全击穿整个绝缘屏障,但却会损坏电介质,尤其是有机电介质,从而在一定程度上降低整个变压器绝缘屏障的电气强度,长此以往,必然会影响变压器的正常工作。
(三)局部放电形成超高频电磁波的原因每一次的局部放电都伴随有正负电荷的中和,因此会形成电流脉冲,向周围辐射电磁波。
放电间隙越小,放电持续时间越短,因此电流脉冲越陡,辐射电磁波的频率也就越高。
同时,局部放电区域绝缘强度越高,击穿越快,电流脉冲也就越陡,辐射电磁波的频率同样也就越强。
基于超高频电磁波检测的局部放电在线监测系统的研究
基于超高频电磁波检测的局部放电在线监测系统的研究摘要:多年来,人们对高压电力设备所产生的局部放电检测,一直依赖于超声波检测技术。
这种检测技术,极易受到外界声波的干扰,一直不能成为高压设备检测和诊断的有效的、可信赖的手段。
关键词:超高频电磁波检测;局部放电;在线监测1.前言超高频局部放电检测及诊断技术的出现,在“专家诊断系统”的支持下,具有极高的抗干扰能力、检测准确度、极强的数据分析能力和极好的局部放电源的定位能力。
2.超高频法概述超高频法(UHF:300MHz~3GHz)就是利用局部放电辐射出的UHF电磁波进行检测的一种方法。
该方法具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点,且这种非接触的测量方式对于二次设备和人员更安全,系统结构简单,特别适合于在线监测,因而较之其他方法具有明显的优势。
最早提出并进行研究的是英国Strathclyde大学,第一套GIS的UHF监测装置于1986年安装在苏格兰的Torness核电站。
近年来,UHF检测已成为广大研究者关注的热点,并广泛应用在GIS、电力变压器、电缆和发电机等电力设备上。
至20世纪90年代中,英国所有新GIS装置都为UHF监测安装了内部耦合器。
目前英国、德国许多欧洲国家在现场均采用此法,将其普遍应用于工厂试验、预试和在线监测。
我国局部放电UHF检测技术从20世纪90年代迅速发展。
3.局部放电原因分析3.1母线电晕,是指由母线上尖锐的突出物所产生的PD,这种突出物可能是由于小的金属屑附着在母线上而产生的,突出物的尖端高度受力并在母线电压达到峰值时产生电晕。
3.2壳体电晕,与母线电晕,不同的是突出物附着在壳体管壁上而不是母线上。
3.3浮动电极放电,指GIS上没有接地或者接到母线上的一部分被称为浮动元件或浮动电极。
浮动电极的表现形式很像一个放电电容器,且幅值较高,甚至可以达到满幅值(100%),其输出将使PDM系统的输入放大器达到饱和。
浮动电极放电往往发生在主周期的第一和第三象限,并且有相对较高的放电率。
变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究
变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究摘要:本文主要是针对变压器局部放电所产生的危害,电力行业逐渐将一些新的技术形式应用到其中,尤其是混频技术,以此保证变压器在运行中的稳定和安全等性能。
因此,本文对变压器局部放电超高频检测中混频技术的相关内容,进行了简要的分析和阐述,希望对我国电力行业的发展,给予一定的帮助。
关键词:变压器;局部放电;超高频检测;混频技术在我国电力行业的不断发展,电压的等级也随之有所提升,局部放电已经成为电力变压器绝缘劣化的重要原因。
其实,变压器局部放电主要是电流脉冲产生高频、超高频的空间电池波辐射,若是控制不好的话就会严重影响了电力电压的稳定、安全等性能。
因此,在变压器局部放电超高频检测的过程中,应当将传感器作为检测的重点,并且将混频技术应用到其中,这样不仅保证检测的性能相对较为良好,而且准确性能也相对较高,对周围的环境也不会造成严重的影响,这对我国电力行业无疑是一个新的发展方向。
一、混频技术分析变压器中的每一次局部放电都会发生正负电荷中和的现象,并且随着其中一个电流脉冲,会向周围产生相应的辐射电磁波,其频率最高可以在达到数GHZ。
因此,混频技术在变压器局部放电超高频检测的过程中,,主要是通过接受变压器内部局部放电所激发的高超电磁波,以此实现局部放电的检测和定位等功能,并其抗干扰性能相对较为良好,其测量的频率也相对较高。
另外,最为重要的一点就是测量的频率,以及测量带可以根据实际情况,进行相应的调节,这样可以在一定程度上来保证变压器每次放电都处于安全、稳定的状态。
二、混频技术在变压器局部放电超高频检测中的运用分析要想将混频技术的优势得以全面的发挥,就应当对混频技术在变压器局部放电超高频检测中的运用形式,进行一定程度上的了解和分析,下面就对该项问题进行了相应的分析和阐述:(一)信号采集以及处理对于变压器局部放电来说,采集相应的信号是非常重要的一个检测内容。
那么,在传统信息采集的过程中,主要是利用分频域法和时域法等方面,或者利用扫频式的频谱分析仪,对信息中所含有参数和数值进行相应分析和判断。
变压器局部放电检测技术及应用
变压器局部放电检测技术及应用摘要:如今,随着人们生活水平的不断提高,人们对电力的需求也随之增加。
为确保电网中变压器在运行过程中的安全,尽管变压器在电网中的应用可以在很大程度上提高电网运行前的安全性和稳定性,但在电网中若长期使用变压器,变压器极有可能因运行时间过长而出现绝缘劣化现象,甚至出现局部放电现象,从而出现安全事故。
为了保证变压器在运行过程中的安全,有必要对变压器的局部放电进行定期检测。
关键字:变压器;局部放电;应用引言:采用在线局部放电检测的方法对变压器故障进行检测,可以提高变压器故障检测的效果,满足变压器故障检测的需要,提高变压器故障检测的针对性和有效性。
鉴于目前变压器故障检测局部放电在线检测技术的应用情况,在具体实施过程中,应根据检测需要,做好系统设计及抗干扰方法的选择,同时要对变压器局部放电在线检测方法的应用效果进行检验,为整个变压器工程检测技术的应用和局部放电在线检测方法的实施提供有力的方法支持,解决局部放电在线检测技术的应用难题。
1.局部放电机理局部放电又被称之为游离,通俗地讲就是静电荷流动。
局部放电主要是指在电极之间,但是并未穿透电极的放电,而且其一般都是在绝缘介质的部分出现,从而导致电场出现畸变严重,或是强度过大。
而且局部放电过程中,所产生的电流持续时间较短,如果发射电磁波,就会让电介质出现发热等情况。
而且电压与电流一点直接作用于电介质之中,很有可能会出现局部放电的情况,所以局部放电又被分成了电场型放电,以及电流型放电这两种形式。
要想形成电场型放电,需要保证电介质中的电场强度达到,甚至是超过电介质的极限,这种情况才会形成电场型局部放电。
如果想要形成电流型放电,就需要其受到外界因素的影响,也就是电动力或是机械力的作用,从而导致导体中的电流被迫进入到电介质之中,这样才会形成电流型局部放电2.变压器局部放电检测技术的现状分析虽然我国对电力方面各项技术都进行了改革与创新,但是电力变压器局部放电检测技术,实际应用过程中还是存在诸多的问题,尤其是在对检测部分的相关设备进行安装过程中,出现问题的概率最大。
基于超高频技术的局部放电电磁信号的检测与标定的开题报告
基于超高频技术的局部放电电磁信号的检测与标定的开题报告一、选题背景局部放电是变电站高压设备常见的故障模式,它会导致绝缘材料的损坏和设备的故障。
因此,准确地检测和诊断局部放电非常重要。
目前,超高频技术在局部放电检测方面显示出了很好的应用前景,因此本文以超高频技术为基础,旨在研究局部放电电磁信号的检测与标定方法。
二、研究内容本研究主要包括以下内容:1.局部放电电磁信号的特征分析使用超高频技术对局部放电进行检测,需要了解其电磁信号的特征。
因此,本研究将首先对局部放电电磁信号进行分析和特征提取。
2.局部放电信号检测系统的设计基于超高频技术,设计一种局部放电信号检测系统。
在该系统中,使用宽频带的天线接收信号,接着对信号进行放大和分析,并最终输出检测结果。
3.局部放电信号标定方法的研究由于局部放电信号的发生和传播受到许多因素的影响,因此需要对测量结果进行标定。
本研究将设计一种局部放电信号标定方法,并对其进行验证。
三、研究意义本研究旨在建立一种基于超高频技术的局部放电检测系统,并研究局部放电信号的标定方法。
与传统的检测方法比较,该系统能够提高检测的灵敏度和准确性,避免误诊和漏诊情况的发生。
同时,该研究还可以为变电站设备的运行和维护提供技术支持和辅助决策。
四、研究方法和技术路线本研究将采用实验室仿真和实验验证相结合的方法,具体研究路线如下:1.局部放电电磁信号的特征分析通过文献调研和实验,分析局部放电电磁信号的特征,包括频域和时域特性等。
2.局部放电信号检测系统的设计基于超高频技术,设计和构建一套局部放电信号检测系统。
该系统包括超高频天线、信号放大器、信号分析仪等组成。
3.局部放电信号标定方法的研究设计一种局部放电信号标定方法,并通过实验验证。
五、预期研究结果本研究预期可得到以下研究成果:1.局部放电电磁信号的特征分析结果。
2.基于超高频技术的局部放电信号检测系统,可以检测出局部放电故障。
3.局部放电信号标定方法的验证结果。
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第44卷第2期2007年2月囊匿器乃e—l^攫嗣奠纪勃匠牙V01.44No.2February2007基于超高频法的电力变压器局部放电检测技术的研究-5应用欧阳旭东1,陈杰华1,林春耀1,何宏明1,李彦明2,袁鹏2(1.广东电网公司电力科学研究院,广东广州510600;2.西安交通大学,陕西西安710049)摘要:概述了基于超高频的变压器局放检测方法的原理,分析了其抗干扰一le_能,并与脉冲电流法进行了对比。
关键词:变压器;局放;超高频检测中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:1001—8425(2007)02—0038—05ResearchandApplicationofPDTestTechnologyforPowerTransformerBasedonUHFMethodOUYANGXu-don91,CHENJie-hual,LINChun-ya01,HEHong-min91,LIYan-ming=,YUANPen92(1.PowerScienceResearchInstitute,GuangdongPowerGridCorporation,Guangzhou510600,China;2.Xi’anJiaotongUnversity,Xi7an710049,China)Abstract:Theprinciplesofpartialdischargetestmethodfortransformerbasedonultrahighfrequencyarediscussed.Itsanti—interferencecharacteristicsareanalyzed.Itiscompariedwithpulsecurrentmethod.Keywords:Transformer;PD;UHFtest1引言局部放电是(以下简称局放)造成电力变压器绝缘劣化的重要原因之一【㈨,局放的检测和评价一直是变压器绝缘状况监钡0的重要手段。
用超高频方法测量GIS局放已经积累了较多的经验,而变压器结构较复杂,用超高频方法测量变压器局放起步较晚。
笔者从2001年开始这项工作的研究,已成功研究出一套完整的测试系统,并在变压器上与脉冲电流法进行了对比测试,且在大量运行中的变压器上进行带电测试,发现多台变压器内部存在放电性缺陷。
2局放超高频测量技术2.1局放超高频检测方法的原理每一次局放的产生都伴随有一个陡的电流脉冲,并向周围辐射电磁波。
变压器油隔板结构的绝缘强度比较高,因此变压器中的局放能够辐射很高频率的电磁波,最高频率能够达到数GHz。
研究表明,变压器中局放脉冲上升沿时间基本上为lns~2nsPl,因此,它发射的电磁波中超高频分量相当丰富。
这些超高频成分可以用电容传感器或超高频天线加以接收。
局放超高频检测方法是通过测量变压器内部局放所产生的超高频(300MHz一3000MHz)电信号,实现局部放电的检测。
该方法能避开常见的电晕等干扰,因而抗干扰性能好,灵敏度高。
2.2局放超高频检测系统的组成笔者研制的局放超高频检测系统主要由超高频传感器、信号调理单元、数据采集卡和工控机组成,其结构框图如图1所示。
该系统中超高频传感器可以在变压器制造的过程中直接固定在变压器侧边,也可以通过专门的机构,通过变压器的事故放油阀装入变压器内,整个过程可以带电操作,变压器无需停电。
收稿日期:2006—10-11作者简介:欧阳旭东(1972一),男,江西吉安人,广东电网公司电力科学研究院高电压技术高级工程师,主要从事高电压技术试验研究工作。
万方数据第2期欧阳旭东、东杰华、林春耀,等:基于超高频法的电力变压器局部放电检测技术的研究与应用39放电信号图1超高频检测系统图Fig.1UHFtestsystemdiagram工控计算机信号调节单元主要功能是根据计算机的指令,调节选通信号的带宽和中心频率,使得只有特定频带的信号才能通过14],这样既可以滤掉频率较低的电晕放电等信号的干扰,也能避开手机、无线电通讯等频带较固定的超高频干扰。
因而系统的抗干扰性能好【51。
工控机的作用主要是要通过数据采集卡记录并处理数据,显示测量的结果,以及通过数字接口控制信号调节单元的中心频率带宽等参数。
3测量结果与分析3.1抗电晕干扰试验结果与分析选择一台停运的110kV变压器,其型号为SF7—31500/110。
在变压器内部及外部分别模拟放电故障,外加电压同时用脉冲电流法及超高频法进行对比测试,以检验超高带电检测系统的灵敏度及抗干扰能力。
超高频传感器通过事故放油阀装于变压器内部。
选用SFD一2B局部放电检测仪,信号从变压器高压套管末屏取得。
3.1.1内部故障设置在变压器高压A相引线与套管连接的适当位置绑一段细铜丝设置人为放电源,模拟金属悬浮电位放电,如图2所示。
图2A相内部放电故障设置Fig.2InnerPDfaultsetinphaseA3.1.2外部故障设置在高压B相套管顶部绑扎一段细铜丝,如图3所示。
图3B相外部电晕放电故障设置Fig.3OutercoronaPDfaultsetinphaseB3.1.3试验步骤试验中采用低压侧加压、高压侧感应高压的方法。
电源为中频发电机组,频率200Hz。
用脉冲电流法及超高频法同时进行测试。
3.1.4结果分析测试结果如表1所示。
表1对比试验结果Table1Comparisontestresults超高频法:式:Un/、/丁信号强度脉冲电流法试验情况\局放/pC/dBm背景情况(未加压)O一8510B相(管端部放置一段细铜丝,0.7-851200模拟空气中电晕放电)B相(按正常局放试验进行试验)1.14-72501.0-8330A相(高压引线上绑扎一段细铜1.3-70200丝,模拟变压器内部放电故障)1.5—501000试验结果分析:(1)在不加电压的情况下,两套系统测试的结果(背景)分别为一85dBm和lOpC。
(2)模拟外部电晕放电的情况下,脉冲电流法测得的电晕放电达1200pC,此时可听见强烈的放电声,但超高频检测系统未测得任何信号。
说明超高频检测系统对电晕不敏感。
(3)在B相正常局放试验的情况下,当脉冲电流法测得50pC放电量时,超高频检测系统测得一72dBm的超高频信号,说明超高频检测系统对变压器内部放电信号敏感,在某种特定情况下,灵敏度可达50pC。
(4)对A相模拟内部故障试验的情况下,随着试验电压的升高,脉冲电流法和超高频法检测到的信号都随着增大,两者具有一定的相关性。
说明通过超高频法有可能对变压器局部放电的强弱作出判断。
3.2变电站内实测数据与分析忙,∞数据采集卡_字坩㈣引斟到掣㈠H㈠电缆一h—引引别则]万方数据妻珏嚣’第44卷笔者先后多次用超高频方法对变电站内正在运行的变压器进行局放检测。
对部分运行中的500kV电力变压器都进行了带电测试,发现多台变压器内部有放电性缺陷。
测试结果与色谱分析、脉冲电流法局放试验结果一致。
【例1】某变电站1号主变C相,500kV,250MVA,单相。
2004年10月经油色谱检查发现该变压器油色谱异常,用超高频系统在该变压器附近(传感器放在变压器外部)测得有很强的局部放电信号,且放电率很高,其二维谱图如图4(二维谱图I)所示。
一50吉一55警一60塞一65—70相位/。
图4二维谱图I(中心频率420MHz】Fig.4TwodimensionalspectrogramI(centerfrequency420MHz)图5(二维谱图Ⅱ)是将传感器放入变压器油阀内侧,外加电源在额定电压下测得的40工频周期的放电的二维谱图。
由图5可见,其谱图分布与传感器在变压器外部时所测得的谱图分布非常相似,但后者幅度较前者高约10几个dBm。
这说明在外部测得的信号确为该变压器内部的局部放电信号,由于传播时衰减的原因,在外部测得的信号水平要低。
巨∞乏似戆{心迎垦相位/。
图5二维谱图Ⅱ(中心频率420MHz)Fig.5TwodimensionalspectrogramII(centerfrequency420MHz)图6(二维谱图111)是第一次外加1.5倍额定电压进行的试验,测得在20ms时间长度上放电信号的时域分布图,中心频率500MHz。
由图6可见,在该信号分布图上的放电明显分为两组,一组为信号强度达-40dBm的稀疏的放电脉冲,一组为信号强度为一70dBm左右的密集的放电。
此时采用脉冲电流法测得高压2000pC、中压6000F;C。
暑∞乏魁隧咖妲图6二维谱图(中心频率60MHz)Fig.6TwodimensionalspectrogramⅢ(centerfrequency60MHz)对该变压器在变电站现场进行滤油、抽气等处理,重新施加电压,在电压为1.5W、/3时,测得的20ms时间长度上的放电信号的时域分布图如图7(二维谱图Ⅳ)所示。
放电依然存在,且密集的部分放电强度增加了10dBm左右。
此时脉冲电流法测得高压2000pC,中压6000pC,说明滤油、脱气等处理并未消除放电源。
吕∞乏髓骥Ⅱ"地图7二维谱图Ⅳ(中心频率600MHz)Fig.7TwodimensionalspectrogramIV(centerfrequency600MHz)对该变压器在现场进行开箱解体后检查(绕组未解体),发现高压绕组与铁心间的电屏蔽有断裂点,并有放电痕迹,如图8所示。
更换电屏蔽,变压器恢复后再次加压,在电压1.7W、/3下测得结果如图9(二维谱图V)所示。
从图9可见,密集的放电已经消失,但稀疏且信号强度较高的放电还存在,说明放电故障并未完全消除。
此时脉冲电流法测得高压绕组局放为400pC,图8故障点1照片Fig.8Photooffaultpoint1∞∞∞∞加舳∞∞m一一一一一一一-.J万方数据蓁蓁丛一图9二维谱图V(中心频率600MH引Fig.12Distributi。
nof。
utersignalsintm聃former中压绕组局放为4000pC。
运回制造厂再次解体后,在变压器高压绕组的底部发现电屏蔽第二处有烧黑的痕迹,如图10所示。
更换该故障电屏蔽,变压器恢复后采用超高频法测试局放结果见图11(二维谱图Ⅵ)。
测试结果正常,故障已完全消除。
吕∞罩越骥心地图10第二个故障点Fig.10Thesecondfaultpoint图11二维谱图Ⅵ(中心频率600MHz)Fig.11TwodimensionalspectrogramVI(centerfrequency600MHz)【例2】某蓄能水电厂1号主变,525kV,340MVA,三相变压器该变压器安装于地下隧道内,高压出线为GIS。
首先对变压器附近空气中的信号分布情况进行了测试,结果如图12所示。
从图12可以看到,空气中基本上无超高频信号,某些偶然的一70dBm左右的信号可能为通讯信号。