局部放電檢測技術的研究現(xiàn)狀
發(fā)布時間：2020-04-20 11:51:39人氣：
局部放電檢測是以局部放電時產(chǎn)生的電光聲等現(xiàn)象為依據(jù)，通過能描述這些現(xiàn)象的物理量來表征局部放電的狀態(tài)，包括定位和放電的程度。局部放電過程中會產(chǎn)生電脈沖、氣體生成物、超聲波、電磁輻射、光、局部過熱以及產(chǎn)生能量損耗等現(xiàn)象，其相應的檢測方法有脈沖電流法、氣相色譜法、超聲波法、超高頻法、光測法等多種檢測方法，下面為大家簡單介紹下這幾種檢測方法：
1. 脈沖電流法
脈沖電流法通過檢測阻抗或電流傳感器，檢測變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點接地線、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。脈沖電流法是研究最早、應用最廣泛的一種檢測方法，IEC-60270為IEC正式公布的局部放電測量標準。檢測變壓器局部放電脈沖用的電流傳感器通常由羅戈夫斯基線圈制成，與被測變壓器僅有磁藕合，而無電氣連接。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20-30kHz之間或更高；寬帶傳感器帶寬為100kHz左右，中心頻率在200-400kHz之間。脈沖電流法通常被用于變壓器出廠試驗以及其他離線測試中，其離線測量靈敏度高，而且可以測量視在放電量。
脈沖電流法的缺點在于：
1）由于運行現(xiàn)場干擾嚴重，導致脈沖電流法無法有效應用于在線監(jiān)測；
2）對于變壓器這類具有繞組結構的設備，由于局部放電在繞組內(nèi)的傳播導致脈沖電流法在標定時產(chǎn)生很大的誤差；
3）當試樣的電容量較大時，受耦合電容的影響，測試儀器的測量靈敏度隨著試品電容的增加而下降；
4）測量頻率低，頻帶窄，包含的信息量少。
2. 氣相色譜法
英文簡稱DGA (dissolved gas analysis。當變壓器中發(fā)生局部放電時，各種絕緣材料發(fā)生分解破壞，產(chǎn)生新的生成物，通過檢測氣體生成物的組成和濃度，可以判斷局部放電的狀態(tài)。目前，該方法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。通過分析油中各種氣體的組成和濃度，可確定故障類型和故障程度，IEC為此特意制定了三比值法的推薦標準。該方法的優(yōu)點是不受外界電磁干擾的影響，準確度較高。缺點在于油氣分離是一個長期的過程，存在很大的時延，對發(fā)現(xiàn)早期潛伏性故障較靈敏，不能反映突發(fā)性故障；且只能作定性的分析，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。
3. 超聲波檢測法
傳統(tǒng)的超聲波法是用固定在變壓器油箱壁上的超聲波傳感器接收變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲脈沖，由此來檢測局部放電的大小和位置。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廣泛應用，人們對超聲波法的研究比較深入。超聲波法用于變壓器局部放電檢測最早始于上世紀40年代，但因為靈敏度低，易于受到外界干擾等原因一直沒有得到廣泛的應用。上世紀80年代以來隨著微電子技術和信號處理技術的飛速發(fā)展，由于壓電換能元件效率的提高和低噪聲的集成元件放大器的應用，超聲波法的靈敏度和抗干擾能力得到了很大提高，其在實際中的應用才重新得到重視。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(yōu)點。但由于超聲波在變壓器內(nèi)部的傳播過程是一個很復雜的過程，且衰減嚴重，到達油箱壁外的超聲信號很微弱，在某些情況下難以檢測到信號，整個系統(tǒng)的靈敏度很難令人滿意。
4. 超高頻法
超高頻法是通過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，進行局部放電的檢測，并實現(xiàn)抗干擾。變壓器每一次局部放電都發(fā)生正負電荷的中和，伴隨有一個很陡的電流脈沖，并向周圍輻射電磁波。根據(jù)已經(jīng)取得的結論：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度有關。當放電間隙比較小，且放電間隙的絕緣強度比較高時，放電過程的時間比較短，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。目前已經(jīng)證實：變壓器內(nèi)部局部放電確實能激發(fā)出很高頻率的電磁波，最高可達數(shù)GHz。傳統(tǒng)的局部放電檢測方法，測量頻率低，易受外界干擾。通常超高頻檢測技術的檢測頻帶是500-1500MHz，而實測表明，現(xiàn)場噪聲通常低于400MHz，可最大限度的避開干擾。同時，由于檢測頻帶寬，具有較高的靈敏度。另外，與其它方法不同，超高頻法測得的波形更加符合實際的放電脈沖波形，可以較全面的研究變壓器內(nèi)部局部放電的本質(zhì)特征。其缺點是由于變壓器箱體的屏蔽效果，超高頻法體外檢測靈敏度低，體內(nèi)檢測預置超高頻傳感器要廠家配合；此外，難以進行標定是阻礙超高頻技術應用的最大障礙。
5. 光測法
光測法是利用局部放電產(chǎn)生的光輻射進行的。在變壓器油中各種放電發(fā)出的光波長是不同的，研究表明通常在500-700nm之間，光電轉化后，通過檢測光電流的特性可以實現(xiàn)局部放電源的識別。雖然，實驗室中利用光測法來分析局部放電特征及絕緣劣化機理等方面取得了很大的進展，但光測法設備復雜昂貴，且需要被測物體對光來說是透明的，因而在實際應用中很困難。
6. 射頻檢測法
射頻檢測法就是利用羅戈夫斯基線圈從變壓器中性點測取信號，測量的頻率可達30MHz，大大的提高了局部放電的測量頻率，同時測量系統(tǒng)安裝方便，檢測系統(tǒng)不改變電力系統(tǒng)的運行方式。但對于三相電力變壓器，得到的信號是三相局部放電信號的總和，無法進行分辨，且所測信號易受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術的發(fā)展，射頻檢測法在局部放電在線檢測中得到了較廣泛的運用。
7. 紅外熱像法
它是基于變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電熱能量引起局部區(qū)域的溫度升高，通過紅外探測器和熱成像來實現(xiàn)檢測的。優(yōu)點是使用方便，結果直觀，對于變壓器局部過熱故障比較靈敏。缺點是當局部放電還沒有產(chǎn)生明顯局部過熱時或故障點處于變壓器深處時，該方法效果不理想。其用于定性測量有其一定意義，但用于定量研究還存在困難，目前多用于套管的檢測。
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