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变压器局部放电超声波检测的研究背景与意义
点击次数:728 发布时间:2018-03-08

远距离输电逐步朝更高的电压等级方向发展,而电网中电力设备的绝缘问题一直是高压输电技术必须要考虑的首要因素。绝缘的作用是将不同电位的导体以及导体与地之间分隔开来,从而保持各自的电位。绝缘是高压电气设备结构中的重要组成部分,目前的统计研究表明,在所有电力故障中,绝缘故障所占比重很大。电力变压器内部结构复杂,对绝缘要求很高,因此,作为电网中的重要设备,它的绝缘状况是否良好关系到电网的安全、稳定运行。

 

电力绝缘材料可以是单一的气体、液体、固体电介质,也可以是各种不同电介质的组合,以变压器为例,其内部的绝缘主要是变压器油与绝缘纸的混合绝缘。所谓绝缘故障就是指绝缘介质完全或部分丧失了隔离不同电位的作用,zui直接的表现形式就是电介质的击穿。它是指随着外施电压的升高,当电压达到某一临界值后,电介质的电导显著增大,泄漏电流急剧增加,电介质失去了其原有的绝缘性能。电介质的击穿表现为一种瞬时状态的变化,通常直观可见,很多情况下,电介质在击穿前,绝缘性能已经弱化,随着弱化的逐步加深,zui终表现为介质击穿。所以,在绝缘介质被击穿以前就对介质的性能进行检测,并及时做出处理,可以很大程度地避免突发性的绝缘事故,维护电网安全。

 

电气设备的绝缘可以通过局部放电来进行分析、评价。局部放电通常是一种分散地发生在绝缘介质内部一些极微小的空间上的放电现象,一定程度内的局部放电不会对介质的整体绝缘性能产生影响。在变压器中,局部放电通常由两方面的原因造成,一是在变压器制造和安装过程中潜伏下的绝缘缺陷;二是在运行过程中产生和发展起来的,如雷电冲击或操作冲击引发的内部绝缘弱点。

 

目前局部放电的检测方法有多种,其中以脉冲电流检测法、气相色谱检测法、超声波检测法应用zui为广泛。

 

脉冲电流法灵敏度高,可以分别测得放电量、放电重复率以及平均电流、放电能量等多种局放特征量。其基本原理是通过检测阻抗来检测局部放电引起的脉冲电流,从而获得局部放电的信息。按测试回路的不同,脉冲电流法又可分为“直测法”和“平衡法”两种。直测法直接测量局部放电所产生的脉冲电流在检测阻抗两端响应的脉冲电压;平衡法有西林电桥、差分电桥及双电桥等多种测试回路,主要是为了增强抗外来干扰的能力。总的说来脉冲电流法易受现场电磁干扰的影响,局部放电脉冲信号提取困难,在检测时要将被测设备从电网中脱离出来,因此对供电生产会产生一定影响。

 

气相色谱检测法定期进行油中的气体分析,根据局部放电所分解的气体成分和浓度判断局部放电的模式。由于该方法获得的信息为长期异常现象产生气体的累加值,所以对突发性放电无法进行有效检测,而且,它也不能作为一种在线检测方法。

 

超声波检测法,作为提高系统效率、节约成本的一种手段,近年来得到逐步重视。基于超声波声学的声发射测量是一种非破坏性的测量方法,以往它更多地应用在建筑物与机械部件上,现在正被逐步地应用到油浸式变压器的局部放电检测领域。超声波检测法利用外置在变压器外壳的超声波传感器获取局部放电的超声波信号,并进行局部放电故障定位与分析。该方法与被测设备没有电气,不受变电站环境下电磁干扰的影响,其zui大的特点是便于对设备内的局放源进行定位,并能实现在线检测。但是,该方法可能会受到源自机械噪声的干扰,而且,由于超声波在电气设备内部的传播过程很复杂,所以在很多情况下,要对这种方法的检测结果进行准确分析也比较困难。

 

总的来说,变压器局部放电的超声波检测是一种经济、有效的检测手段,它有可能使电力部门从目前定期停电、离线检测的传统方式中解放出来,从而节约设备的运行维护成本;另外,其突出的定位能力能为故障分析提供更可靠的依据,便于电力部门及时发现设备隐患。

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