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檢定證書
局部放電定位研究現狀
時間:2020-08-09
局部放電的檢測都是以局部放電所產生的各種現象為依據,通過能表述該現象的物理量來表征局部放電的狀態及特性。針對變壓器內部局部放電使變壓器發生故障時,故障信息難以實現準確在線診斷,不同的專家學者探索了很多方法。局部放電過程中會產生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光以及一些新的生成物,并引起局部過熱等物理現象,根據不同的生成物可采用不同的測試方法來反映局部放電的存在和大小,相應地有光測法、氣相色譜檢測法(化學檢測法)、紅外檢測法、超高頻檢測法、脈沖電流檢測法和傳統的超聲波檢測法等多種檢測方法。

1、脈沖電流法是通過檢測阻抗來檢測變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、鐵芯接地線以及繞組中局部放電引起的脈沖電流,獲得一些局部放電的基本量(如:視在放電量、放電次數以及放電相位)。它是研究最早、應用最廣泛的一種檢測方法,IEC對此制定了專門的標準。該方法的優點:靈敏度高,可以定量測量局部放電的特征參數,還可以與聲信號一起通過電一聲定位方法確定局部放電的位置等。缺點:檢測靈敏度隨著試品電容增加而下降,其在實驗室內的測量精度極限為1000√C,其中C為所檢測的試品的測量大容量電容器時,有時會出現靈敏度下降到無法進行檢測的地步;還由于測試頻率低、頻帶窄,一般設置頻帶小于1MHz(IEC60270標準我國國家標準的推薦檢測頻帶為數kHz到數百kHz)這樣得到的信息量較少;受電磁干擾嚴重。

2、超聲波檢測法是用固定在變壓器箱壁上的超聲波傳感器接收變壓器內部局部放電產生的超聲波,由此來檢測局部放電的大小和位置。由于超聲法受電氣干擾小以及它在局放定位上的廣泛應用,因此人們對超聲法的研究較深入,近年來,由于聲一電換能器效率的提高和電子放大技術的發展,超聲波檢測法的靈敏度有了較大的提高,尤其是在大容量電容器的局部放電檢測方面,其靈敏度甚至高于電脈沖法。該方法具有可以避免電磁干擾的影響,可以方便地定位,在線檢測與離線檢測的結果相同等優點。但由于超聲波在變壓器內部的傳播過程是一個很復雜的過程,造成在一些情況下定位實驗不能成功;目前無法利用超聲波信號對局部放電進行模式識別和定量判斷,主要作為一種輔助測量方法。

3、氣相色譜檢測法是根據局部放電所產生的分解氣體來判斷局部放電的程度和局部放電的模式。該方法已廣泛應用于變壓器的油氣分析,在指導變壓器的安全運行方面取得了一定的成績。該方法的優點:可以避免電磁干擾的影響,可以根據局部放電所分解氣體的成分和濃度判斷局部放電的模式。目前已有三比值法、電協研法等判斷方法,一些新的判斷方法如模糊數學、模糊模式多層聚類、人工神經網絡、模糊神經網絡等的新的判斷方法也陸續提出。缺點:檢測方法存在很大的時延,即從局部放電的發生到可檢測到特征氣體往往需要較長的時間;且只能作定性分析,無法進行定量判斷;氣體傳感器對所檢測的氣體均敏感,在線提取氣體成分存在一定的困難。

4、超高頻檢測法是通過檢測變壓器局部放電輻射的超高頻電磁波信號來獲得局部放電信息。在變壓器局部放電測量時,現場干擾信號的頻譜范圍一般小于300MHz,且在傳播過程中衰減很大,若檢測局部放電產生的數百MHz以上的電磁波信號,則可有效避開電暈等干擾,大大提高信噪比。正是由于超高頻法的特點及變壓器箱體的屏蔽效果,使其測量變壓器的抗干擾能力優于目前傳統局部放電檢測法,利于變壓器局部放電的在線監測。但該需設計專用的超高頻傳感器,且傳感器一般需要預埋或伸進變壓器油中。

5、光檢測法包括兩種:一種是熒光光學檢測法,通過熒光光纖檢測局部放電所產生的熒光來檢測局部放電。另一種是超聲一光學檢測方法,通過提取局部放電超聲信號傳播到光纖上光纖的形變信號來檢測局部放電。該方法的優點:測量時光信號不受電磁干擾,靈敏度高,可以方便的確定局部放電位置。缺點:由于變壓器結構復雜,光纖的埋法復雜,且不能記錄非透明裝置的局部放電;目前光纖傳感器的分辨率尚不能滿足工程需要,不能進行定量分析與局部放電的模式識別。

除此之外,還有一些其他方法如:電磁波檢測法、射頻檢測法等也正在研究。這些檢測方法的研究都取得了一定的進展,主要表現在所用傳感器靈敏度的提高、數字處理技術水平的提高以及各種數學方法的應用,大大提高了測量的精度與可靠性。使這些方法從實驗室或離線應用開始向在線應用轉換,但還存在一些問題需要進一步解決。例如對電脈沖測量法來講,最主要的是如何在檢測現場的強大干擾中進行信號的檢測和辯識問題,盡管很多方法(數字信號處理方法、極性鑒別方法、差動平衡法、選頻平衡法、小波分析法等)都在這方面進行了嘗試,但還沒有能夠在各種場合的情況下都適合的方法。

這些局部放電定位法可分為多種方式:根據被測變壓器的工作狀態,有工頻或沖擊電壓下的局部放電定位法,除外施電壓外,局部放電定位還可以用施加外界激勵法,如X或Y射線照射的方法。雖然發生局部放電的設備工作狀態不同,受到外界激勵與否,對局部放電的檢測和定位處理都是處于被動接收情況下進行的,即仍然是根據局部放電輻射信號或信號變化來處理。雖然可以有形式變化和檢測信號替代,但電氣法、超聲波法和電氣一超聲波法的原理仍是基本的。定位法的研究和發展,也包括算法上的改進,如改進的粒子群優化(PSO)算法、(改進)遺傳算法和混沌遺傳算法等。

總結定位法的研究和發展,局部放電的定位方法可這樣劃分和歸納:路的定位方法、場的定位方法和路(場)一場信號結合的定位方法。路的定位方法接收的是“路”的信號,主要指電氣定位法,它的定位位置是設備的電氣位置。場的定位法指以局部放電產生的聲、光、電磁波和熱等空間場的信號,來對局部放電源進行空間位置的定位,如通常的超聲波定位法。另外可依據超聲波定位法的基本原理,使用光、電磁波和熱信號替代超聲波來實施定位。路(場)一場信號結合的定位方法即以局部放電產生的高速度的電脈沖、電磁波信號為時間基準,和低速度的場信號如聲、熱信號結合,獲取低速度信號的時間延遲,對局部放電源作空間位置定位的方法,它的原理與電一聲定位法相同。

 

 

 

 

 

 

 

 

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