开关柜在线监测与诊断PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超高频法的原理就是根据局部放电所激发的电磁波的传播特性，利用 内置或外置的超高频传感器来接收这些电磁波并对其进行分析，从而 判断出缺陷类型和故障定位。
超高频检测系统原理
.
局部放电光电检测原理
PMT（光电倍增管）一般由光电阴极、电子学输入系统、二次发射倍增系统和 阳极组成，其工作原理可由下图说明，光电阴极K是由光电发射材料制成，当 光照射阴极K时产生光电效应而发射电子，即一次电子。该电子在电场作用下 加速、聚焦、轰击第一个倍增极，就会产更多的电子，即二次电子。由于从 光电阴极K到有很多倍增极（D1、D2等），而电压也是依次递增的，所以如此 类推，电子数会不断倍增。经过10个或更多的倍增极，最后经倍增的光电子 被阳极收集而输出光电流，在负载RL上产生信号电压，经调理电路滤波、放 大等处理后，供给示波器测量。
.
超声波检测法的特点：
• ①超声波法能有效检测到开关柜内局部放电信号。 • ②不同缺陷类型测量到超声波信号有不同的特点。其时域波形图、
频域分析图和PRPD图等都不尽相同，可以利用这些特征量进行开关柜 内部缺陷的模式识别，利用超声信号幅值差法能有效地对局部放电源 定位。 • ③超声波法在检测开关柜内部局部放电有较好的灵敏度，可达10pC。 • ④由于超声波在开关柜中的传播是一个复杂的过程，超声在传播过 程中遇到障碍会产生一系列的反射和折射，所以使用超声法检测开关 柜内部缺陷还需要更深入的研究与探索。
EA公司产品局放定位仪——PDL1 PDL1通过两根电容耦合器检测局放高频
脉冲到达两探测器的先后顺序来确定放电 源的位置，并对比了利用信号强度的衰减 来确定放电源位置的有效性。
.
局部放电UHF检测原理
开关柜发生局部放电时，放电脉冲上升时间和持续时间都极短仅为几 个ns，其相对应的频域十分宽广。该脉冲信号在开关柜腔体中传播时 会引起电谐振。激发出频率高达300 MHz～3GHz的电磁波。
第十一章 开关柜在线监测 与诊断
Switchgear
.
1
本章内容
• 电气设备的绝缘故障及其危害性
• 在线监测与状态维修的必要性及意义
• 在线监测技术的国内外发展概况及趋势
• 在线监测系统的技术要求
.
2
光纤温度传感器
传感器的安装方式
.
光纤式温度在线监测仪
3
外绝缘对地闪络击穿
内绝缘对地闪络击穿
相间绝缘闪络击穿
.
TEV检测法的优势：
可对设备内部的局部放电情况进行在线检测，使用方便， 具有较好的抗干扰能力，适用于10～35kV空气绝缘开关柜、 充气式C-GIS的电缆仓等空气绝缘设备。
相比传统设备有极大的便携性和操作性，同时结合设备巡 视进行局放监测，还可增加巡视有效性，为最终实现长周 期巡视提供技术支持，并为今后设备状态检修提供了依据。
• （4）不便于进行在线监测：当开关柜处于工作状态时，将PMT探头放
入开关柜柜体内不太方便，在设备柜体表面开窗又涉及很多现场其他
具体问题，所以PMT系统在局部放电在线监测领域中的应用受到了限
制。
.
各种主要检测方法比较
①、传统的电测法，如脉冲电流法、耦合电容法等，主要适用于实 验室测量。由于无线电干扰及外部电晕，测量时需要对试验回路采 取必要的屏蔽措施；
.
局部放电定位检测原理
研究发现，局放产生的TEV信号 的大小与局放的激烈程度及放电 点的远近有直接关系，可以利用 专门的探测器进行检测。为了简 单明了，可用相对对数dB来描述 局放活动的程度。
原理
通过检测局放产生的TEV信号， 不仅可以对运行中的开关柜内 的设备局放状况进行定量测试， 而且可以通过同一放电源到不 同探测器的时间差异对局放电 源进行定位。
的光信号，Leabharlann 至仅有10-18~10-17w的单光子信号。特别是近年来所开发
的具有不透明多碱光电阴极的侧窗管R1477，其光照灵敏度已经高达 375uA/lm，堪称目前世界上不透明多碱光电阴极的最高水平。
• （3）价格比较昂贵：由于光电传感器对精度要求很高，特别是对于 可屏蔽自然光的光电倍增管，传感器的制作工艺和技术要求更为苛刻， 后续调理电路和屏蔽装置的设计也更为复杂，所以PMT整套系统的价 格一般比较昂贵。
②、化学检测法、光学检测法等由于开关柜检测的限制，不太适用 于开关柜的局部放电检测；
③、声学方法优点是可在开关柜外部进行测量，适用于委托试验和 周期性的运行试验之局部放电检测，检测灵敏度较高，能够实现放 电源的定位；
开关柜 常见故障
雷电过电压闪络击穿
套管闪络、污闪、击穿、爆炸
CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂
.
脉冲电流检测法
UHF超高频检测法
TEV地电波检测法
目前开关柜 局放检测手段
超声波检测法
PMT等光学检测法
.
化学检测法
TEV测量方法基本原理
暂态对地电压（TEV） 对于内部放电，放电
电量聚集在接地屏蔽的内 表面，但屏蔽层通常在绝 缘部位、垫圈连接处、电 缆绝缘终端等部位出现破 损而导致不连续，这样高 频信号就会传输到设备外 层，沿着金属外表面传到 大地。
PMT 光电增益原理
.
以PMT为代表的光电检测法的特点：
• （1）超低噪声：在局部放电的测量方法中，传统的电测法虽然灵敏 度高，但非常容易受到电路中其他电信号的干扰，而局部放电信号本 身就比较微弱，所以传统的电测法一般信噪比较高，在现场试验中需 要考虑到很多干扰因素。
• （2）高灵敏度：光电倍增管具有很高的灵敏度, 可以探测非常微弱
基于TEV检测技术的中低压开关柜局部放电在线检测定位 技术改变了电气设备传统的局部放电测试方式，与传统的 局部放电测试技术相比具有不停电检测、定位准确、操作 方便等优点。通过该技术的使用，为电力系统的电力设备 状态检修提供了可靠的技术数据，是一种实用而又有效的
检测技术。
.
超声波检测法原理
•电力设备在放电过程中会产 生声波。放电产生的声波的 频谱很宽，可以从几十Hz到 几MHz，而高于20kHz的超 声波信号必须用超声波传感 器才能接受到。 •据放电释放的能量与声能之间 的关系，用超声波信号声压的 变化代表局部放电所释放能量 的变化，通过测量超声波信号 的声压，可以推测出放电的强 弱，这就是超声波信号检测局 部放电的基本原理。
超高频检测系统原理
.
局部放电光电检测原理
PMT（光电倍增管）一般由光电阴极、电子学输入系统、二次发射倍增系统和 阳极组成，其工作原理可由下图说明，光电阴极K是由光电发射材料制成，当 光照射阴极K时产生光电效应而发射电子，即一次电子。该电子在电场作用下 加速、聚焦、轰击第一个倍增极，就会产更多的电子，即二次电子。由于从 光电阴极K到有很多倍增极（D1、D2等），而电压也是依次递增的，所以如此 类推，电子数会不断倍增。经过10个或更多的倍增极，最后经倍增的光电子 被阳极收集而输出光电流，在负载RL上产生信号电压，经调理电路滤波、放 大等处理后，供给示波器测量。
.
超声波检测法的特点：
• ①超声波法能有效检测到开关柜内局部放电信号。 • ②不同缺陷类型测量到超声波信号有不同的特点。其时域波形图、
频域分析图和PRPD图等都不尽相同，可以利用这些特征量进行开关柜 内部缺陷的模式识别，利用超声信号幅值差法能有效地对局部放电源 定位。 • ③超声波法在检测开关柜内部局部放电有较好的灵敏度，可达10pC。 • ④由于超声波在开关柜中的传播是一个复杂的过程，超声在传播过 程中遇到障碍会产生一系列的反射和折射，所以使用超声法检测开关 柜内部缺陷还需要更深入的研究与探索。
EA公司产品局放定位仪——PDL1 PDL1通过两根电容耦合器检测局放高频
脉冲到达两探测器的先后顺序来确定放电 源的位置，并对比了利用信号强度的衰减 来确定放电源位置的有效性。
.
局部放电UHF检测原理
开关柜发生局部放电时，放电脉冲上升时间和持续时间都极短仅为几 个ns，其相对应的频域十分宽广。该脉冲信号在开关柜腔体中传播时 会引起电谐振。激发出频率高达300 MHz～3GHz的电磁波。
第十一章 开关柜在线监测 与诊断
Switchgear
.
1
本章内容
• 电气设备的绝缘故障及其危害性
• 在线监测与状态维修的必要性及意义
• 在线监测技术的国内外发展概况及趋势
• 在线监测系统的技术要求
.
2
光纤温度传感器
传感器的安装方式
.
光纤式温度在线监测仪
3
外绝缘对地闪络击穿
内绝缘对地闪络击穿
相间绝缘闪络击穿
.
TEV检测法的优势：
可对设备内部的局部放电情况进行在线检测，使用方便， 具有较好的抗干扰能力，适用于10～35kV空气绝缘开关柜、 充气式C-GIS的电缆仓等空气绝缘设备。
相比传统设备有极大的便携性和操作性，同时结合设备巡 视进行局放监测，还可增加巡视有效性，为最终实现长周 期巡视提供技术支持，并为今后设备状态检修提供了依据。
• （4）不便于进行在线监测：当开关柜处于工作状态时，将PMT探头放
入开关柜柜体内不太方便，在设备柜体表面开窗又涉及很多现场其他
具体问题，所以PMT系统在局部放电在线监测领域中的应用受到了限
制。
.
各种主要检测方法比较
①、传统的电测法，如脉冲电流法、耦合电容法等，主要适用于实 验室测量。由于无线电干扰及外部电晕，测量时需要对试验回路采 取必要的屏蔽措施；
.
局部放电定位检测原理
研究发现，局放产生的TEV信号 的大小与局放的激烈程度及放电 点的远近有直接关系，可以利用 专门的探测器进行检测。为了简 单明了，可用相对对数dB来描述 局放活动的程度。
原理
通过检测局放产生的TEV信号， 不仅可以对运行中的开关柜内 的设备局放状况进行定量测试， 而且可以通过同一放电源到不 同探测器的时间差异对局放电 源进行定位。
的光信号，Leabharlann 至仅有10-18~10-17w的单光子信号。特别是近年来所开发
的具有不透明多碱光电阴极的侧窗管R1477，其光照灵敏度已经高达 375uA/lm，堪称目前世界上不透明多碱光电阴极的最高水平。
• （3）价格比较昂贵：由于光电传感器对精度要求很高，特别是对于 可屏蔽自然光的光电倍增管，传感器的制作工艺和技术要求更为苛刻， 后续调理电路和屏蔽装置的设计也更为复杂，所以PMT整套系统的价 格一般比较昂贵。
②、化学检测法、光学检测法等由于开关柜检测的限制，不太适用 于开关柜的局部放电检测；
③、声学方法优点是可在开关柜外部进行测量，适用于委托试验和 周期性的运行试验之局部放电检测，检测灵敏度较高，能够实现放 电源的定位；
开关柜 常见故障
雷电过电压闪络击穿
套管闪络、污闪、击穿、爆炸
CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂
.
脉冲电流检测法
UHF超高频检测法
TEV地电波检测法
目前开关柜 局放检测手段
超声波检测法
PMT等光学检测法
.
化学检测法
TEV测量方法基本原理
暂态对地电压（TEV） 对于内部放电，放电
电量聚集在接地屏蔽的内 表面，但屏蔽层通常在绝 缘部位、垫圈连接处、电 缆绝缘终端等部位出现破 损而导致不连续，这样高 频信号就会传输到设备外 层，沿着金属外表面传到 大地。
PMT 光电增益原理
.
以PMT为代表的光电检测法的特点：
• （1）超低噪声：在局部放电的测量方法中，传统的电测法虽然灵敏 度高，但非常容易受到电路中其他电信号的干扰，而局部放电信号本 身就比较微弱，所以传统的电测法一般信噪比较高，在现场试验中需 要考虑到很多干扰因素。
• （2）高灵敏度：光电倍增管具有很高的灵敏度, 可以探测非常微弱
基于TEV检测技术的中低压开关柜局部放电在线检测定位 技术改变了电气设备传统的局部放电测试方式，与传统的 局部放电测试技术相比具有不停电检测、定位准确、操作 方便等优点。通过该技术的使用，为电力系统的电力设备 状态检修提供了可靠的技术数据，是一种实用而又有效的
检测技术。
.
超声波检测法原理
•电力设备在放电过程中会产 生声波。放电产生的声波的 频谱很宽，可以从几十Hz到 几MHz，而高于20kHz的超 声波信号必须用超声波传感 器才能接受到。 •据放电释放的能量与声能之间 的关系，用超声波信号声压的 变化代表局部放电所释放能量 的变化，通过测量超声波信号 的声压，可以推测出放电的强 弱，这就是超声波信号检测局 部放电的基本原理。