变压器局部放电在线监测

目录

1绪论 (1)

1.1课题研究背景、目的及意义 (1)

1.2局部放电现象产生的原因 (1)

1.3局部放电在线监测主要方法 (2)

1.3.1电脉冲法 (2)

1.3.2超声检测法 (2)

1.3.3光测法 (3)

1.3.4射频检测法 (3)

1.3.5超高频检测法 (3)

2监测系统的硬件构成 (4)

2.1总体结构 (4)

2.2现场控制及预处理单元 (4)

2.3光电转换与传输模块 (5)

2.4外触发单元 (5)

3监测系统的软件 (5)

3.1高速数据采集 (6)

3.2参数设置 (6)

3.3数据查询 (6)

4局部放电在线监测关键技术 (7)

4.1现场噪声的抑制 (7)

4.1.1周期性干扰的抑制 (7)

4.1.2脉冲型干扰的抑制 (7)

4.1.3白噪声干扰的抑制 (8)

4.2局部放电模式识别 (8)

4.3变压器内部局部放电的定位 (9)

5局部放电干扰和抗干扰 (9)

5.1脉冲极性法和差动平衡法 (10)

5.2复小波分析法 (10)

6总结 (10)

7参考文献 (11)

1绪论

1.1课题研究背景、目的及意义

随着社会经济的发展，电能作为现代社会的主要能源，，与人民的生活和生产建设的关系愈加密切。近十年来，伴随着超高压和特高压输变电技术的迅速发展，电力设备容量及数量大幅增加，电力网规模逐步扩大。现代电力系统的运行在保证合格供电质量的同时，还要保证稳定可靠的发供电能力。变压器是电力系统中重要的枢纽设备，一旦发生故障，将给人们的生产和生活带来巨大的影响和损失。

数据表明，在变压器事故中，绝缘事故占大多数。已有研究结果表明，局部放电是反映变压器内部绝缘缺陷最灵敏参数之一。因此，对变压器内部局部放电的在线监测，可以及时了解绝缘劣化的程度，撑握变压器内部绝缘状态，并制定相应的检修策略避免变压器的突发事故发生，这对提高电力系统运行可靠性，降低国民经济的重大损失具有重要的实际意义。

1.2局部放电现象产生的原因

电力变压器是变电站最主要的设备，它通常采用矿物油（变压器油）作为绝缘和散热的媒介，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在绝缘结构局部场强集中的部位、出现局部缺陷时，例如产生气泡时，就会导致局部放电。局部放电会使绝缘逐渐受到侵蚀和损伤，发生局部放电时会办伴生电流脉冲和声脉冲。

长期运行的变压器,变压器油在高温情况下逐渐分解出气体,这些存在于油纸绝缘中的气隙、气泡由于其本身击穿强度较油、纸的击穿强度低,在变压器工作电压的作用下,这些气隙首先被击穿形成放电。另外,变压器的铁芯绝缘不良也可能导致放电,在故障较严重时还会导致铁芯两点接地,甚至出现工频短路电流,因此,局部放电最能有效反映变压器内部的绝缘状况。如果在放电初期能监测到持续时间短、强度弱的局部放电,迅速采取措施消除隐患,就不会造成变压器内部的损伤[1]。

变压器的内部绝缘存在不同程度的缺陷，这些缺陷在电场和温度变化的长期作用下，会导致局部绝缘性能严重下降。变压器在运行过程中，长期处于工作电压的作用下，随着电压等级的提高，绝缘所承受的电场强度也将趋高，在这些绝缘薄弱处就很容易发生局部放电。虽然局部放电时间很短，能量也很小，但是危害性是相当大的。局部放电能够使邻近的绝缘材料受到放电质点的直接轰击进而造成局部的绝缘损坏；放电产生的热和一氧化氮等活性气体的化学作用，会使局部绝缘受到腐蚀老化，导致电导增加，最终形成电击穿和热击穿。

局部放电监测作为检测变压器绝缘的一种有效手段,无论是检测理论还是检

测技术,近年来都取得了较大的发展,并在电厂和电站中得到了实际应用。相对传统的停电局部放电检测,在线局部放电检测可以长时间连续监测变压器局部绝缘放电情况,在放电量达到危险时,及时停机做进一步的检查,因此在检修工时和经济效益等方面有很大的优势,是目前惟一的一种有效避免变压器突发性事故的监测手段[2]。在线局部放电监测反映的是变压器实际工作状态下的绝缘放电情况,比离线检测更符合设备的实际运行工况。

1.3局部放电在线监测主要方法

根据变压器局部放电过程中产生的电脉冲、电磁辐射、超声波、光等现象,相应出现了以下5种局部放电在线监测方法[3]：电脉冲检测法、超声波检测法、光测法、射频检测法和UHF超高频检测法。

1.3.1电脉冲法

电脉冲法又称脉冲电流法,通过检测阻抗、变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁心接地线及绕组中由于局放引起的脉冲电流，获得视在放电量。该方法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。IEC对此制订了相应标准，但存在以下缺点[4]。

a)由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率及动态范围都

有影响，因此当试品电容量较大时，受耦合阻抗的限制，测试仪器的测

量灵敏度也受到一定限制。

b)测试频率低，一般小于1MHz，包含的信息量少。

c)现场测试中容易受外界干扰噪声的影响，抗干扰能力较差。电脉冲法其

关键技术是如何有效地识别和抑制干扰，将真正的局部放电信号提取。

近年来,人们在原有技术基础上，又引入信号分析方法，包括小波理论、神经网络、指纹分析、模糊诊断等方法[5]，局部放电在线监测装置的性能有了长足的进步，如德国AVO、LEMEC及澳大利亚虹项等局放在线装置，检测最小局放量达100pC，国内装置由于数字滤波技术不是很完善，只能检测3000pC局放量。

1.3.2超声检测法

用固定在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波来检测局放的大小和位置。通常采用的超声传感器为压电传感器，选用的频率范围为70~150kHz，目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声[6]。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号,结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展, 超声检测的灵敏度有了较大的提高。