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变压器内部局部放电定位研究现状
点击次数:554 发布时间:2017-10-20

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及特性。针对变压器内部局部放电使变压器发生故障时,故障信息难以实现准确在线诊断,不同的专家学者探索了很多方法。局部放电过程中会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及一些新的生成物,并引起局部过热等物理现象,根据不同的生成物可采用不同的测试方法来反映局部放电的存在和大小,相应地有光测法、气相色谱检测法(化学检测法)、红外检测法、超高频检测法、脉冲电流检测法和传统的超声波检测法等多种检测方法。

 

1、脉冲电流法是通过检测阻抗来检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁芯接地线以及绕组中局部放电引起的脉冲电流,获得一些局部放电的基本量(如:视在放电量、放电次数以及放电相位)。它是研究zui早、应用zui广泛的一种检测方法,IEC对此制定了专门的标准。该方法的优点:灵敏度高,可以定量测量局部放电的特征参数,还可以与声信号一起通过电一声定位方法确定局部放电的位置等。缺点:检测灵敏度随着试品电容增加而下降,其在实验室内的测量精度极限为1000√C,其中C为所检测的试品的测量大容量电容器时,有时会出现灵敏度下降到无法进行检测的地步:还由于测试频率低、频带窄,一般设置频带小于1MHz(IEC60270标准我国国家标准的推荐检测频带为数kHz到数百kHz),这样得到的信息量较少;受电磁干扰严重。

 

2、超声波检测法是用固定在变压器箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声波,由此来检测局部放电的大小和位置。由于超声法受电气干扰小以及它在局放定位上的广泛应用,因此人们对超声法的研究较深入,近年来,由于声一电换能器效率的提高和电子放大技术的发展,超声波检测法的灵敏度有了较大的提高,尤其是在大容量电容器的局部放电检测方面,其灵敏度甚至高于电脉冲法。该方法具有可以避免电磁干扰的影响,可以方便地定位,在线检测与离线检测的结果相同等优点。但由于超声波在变压器内部的传播过程是一个很复杂的过程,造成在一些情况下定位实验不能成功;目前无法利用超声波信号对局部放电进行模式识别和定量判断,主要作为一种辅助测量方法。

 

3、气相色谱检测法是根据局部放电所产生的分解气体来判断局部放电的程度和局部放电的模式。该方法已广泛应用于变压器的油气分析,在指导变压器的安全运行方面取得了一定的成绩。该方法的优点:可以避免电磁干扰的影响,可以根据局部放电所分解气体的成分和浓度判断局部放电的模式。目前已有三比值法、电协研法等判断方法,一些新的判断方法如模糊数学、模糊模式多层聚类、人工神经网络、模糊神经网络等的新的判断方法也陆续提出。缺点:检测方法存在很大的时延,即从局部放电的发生到可检测到特征气体往往需要较长的时间;且只能作定性分析,无法进行定量判断;气体传感器对所检测的气体均敏感,在线提取气体成分存在一定的困难。

 

4、超高频检测法是通过检测变压器局部放电辐射的超高频电磁波信号来获得局部放电信息。在变压器局部放电测量时,现场干扰信号的频谱范围一般小于300MHz,且在传播过程中衰减很大,若检测局部放电产生的数百MHz以上的电磁波信号,则可有效避开电晕等干扰,大大提高信噪比。正是由于超高频法的特点及变压器箱体的屏蔽效果,使其测量变压器的抗干扰能力优于目前传统局部放电检测法,利于变压器局部放电的在线监测。但该需设计专用的超高频传感器,且传感器一般需要预埋或伸进变压器油中。

 

5、光检测法包括两种:一种是荧光光学检测法,通过荧光光纤检测局部放电所产生的荧光来检测局部放电。另一种是超声一光学检测方法,通过提取局部放电超声信号传播到光纤上光纤的形变信号来检测局部放电。该方法的优点:测量时光信号不受电磁干扰,灵敏度高,可以方便的确定局部放电位置。缺点:由于变压器结构复杂,光纤的埋法复杂,且不能记录非透明装置的局部放电;目前光纤传感器的分辨率尚不能满足工程需要,不能进行定量分析与局部放电的模式识别。

 

除此之外,还有一些其他方法如:电磁波检测法、射频检测法等也正在研究。这些检测方法的研究都取得了一定的进展,主要表现在所用传感器灵敏度的提高、数字处理技术水平的提高以及各种数学方法的应用,大大提高了测量的精度与可靠性。使这些方法从实验室或离线应用开始向在线应用转换,但还存在一些问题需要进一步解决。例如对电脉冲测量法来讲,zui主要的是如何在检测现场的强大干扰中进行信号的检测和辩识问题,尽管很多方法(数字信号处理方法、极性鉴别方法、差动平衡法、选频平衡法、小波分析法等)都在这方面进行了尝试,但还没有能够在各种场合的情况下都适合的方法。

 

这些局部放电定位法可分为多种方式:根据被测变压器的工作状态,有工频或冲击电压下的局部放电定位法,除外施电压外,局部放电定位还可以用施加外界激励法,如X或Y射线照射的方法。虽然发生局部放电的设备工作状态不同,受到外界激励与否,对局部放电的检测和定位处理都是处于被动接收情况下进行的,即仍然是根据局部放电辐射信号或信号变化来处理。虽然可以有形式变化和检测信号替代,但电气法、超声波法和电气一超声波法的原理仍是基本的。定位法的研究和发展,也包括算法上的改进,如改进的粒子群优化(PSO)算法、(改进)遗传算法和混沌遗传算法等。

 

总结定位法的研究和发展,局部放电的定位方法可这样划分和归纳:路的定位方法、场的定位方法和路(场)一场信号结合的定位方法。路的定位方法接收的是“路”的信号,主要指电气定位法,它的定位位置是设备的电气位置。场的定位法指以局部放电产生的声、光、电磁波和热等空间场的信号,来对局部放电源进行空间位置的定位,如通常的超声波定位法。另外可依据超声波定位法的基本原理,使用光、电磁波和热信号替代超声波来实施定位。路(场)一场信号结合的定位方法即以局部放电产生的高速度的电脉冲、电磁波信号为时间基准,和低速度的场信号如声、热信号结合,获取低速度信号的时间延迟,对局部放电源作空间位置定位的方法,它的原理与电一声定位法相同。

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