局部放电测试中的干扰及抗干扰措施
提高电缆局部放电检测抗干扰能力的方法分析

提高电缆局部放电检测抗干扰能力的方法分析摘要:交联聚乙烯电缆在运行过程中,因绝缘老化会发生局部放电。
局部放电检测是评价交联聚乙烯电缆绝缘状况的重要手段,可有效预防电缆绝缘击穿事故的发生。
本文分析了电缆产生局部放电的机理,简述了常用的局部放电检测方法,针对电力电缆的局部放电检测容易受到干扰的问题,提出几种抑制措施,供电缆运行人员参考。
关键词:交联聚乙烯;局部放电;抑制干扰;电缆试验引言随着电力工业的发展,全球能源互联网应运而生,根据全球能源互联网的特点,城市电网供电可靠性的要求越来越高[1]。
电力电缆具有运行维护简单、供电可靠性高等特点,在城市电网建设中起着举足轻重的作用。
尤其是交联聚乙烯(LXPE)电缆,在城市输电线路中所占比例越来越大。
中高压交联电缆在供电网路中占有很大的主导成份,各主要供电场合的用电均通过中高交联电缆来实现,因此,交联电缆质量的好坏,起着关系国计民生的作用。
电力电缆在生产、运输、安装、运行过程中,可能因为生产工艺不佳,外力破坏,安装工艺不规范和绝缘老化等原因,绝缘存在缺陷而产生的微小放电,在电缆投入运行的初期,可能不会造成电力中断事故,但随着时间的推移,逐渐发热、老化,最终导致电缆的击穿,造成电网事故[2]。
局部放电检测已被广泛应用于检验电缆绝缘的微小缺陷,及时发现XLPE电缆绝缘隐患。
本文对局部放电产生的机理进行了分析,简述了局部放大检测的几种常用方法,针对电力电缆的局部放电检测容易受到干扰的问题,提出几种抑制措施,供电缆运行人员参考。
1 局部放电的产生机理在电场作用下,绝缘体中部分区域发生放电短路的现象称为局部放电。
在电场集中绝缘薄弱的区域,当电场强度达到介质击穿场强时,该区域就发生放电[3]。
气体或者气泡的击穿场强通常比固体或液体介质强度低,当场强达到击穿极限时,气泡首先被击穿,即发生了局部放电。
XLEP电缆会因生产过程中的气泡在运行过程中产生气隙,或者在安装过程中工艺不符合规范,这些缺陷都可能发生局部放电的现象。
电缆局部放电测量常见干扰及抑制措施分析

本文从电力电缆局部放电测量要求和试验特点分析测量中干扰的来源和途径,分析和阐述各种干扰的抑制措施,共同探讨、研究在测量系统设计、安装和使用过程中抑制测量干扰重要性和必要性。
关键词:电力电缆局部放电测量干扰抑制措施一、前言局部放电测量是挤包绝缘电力电缆产品检验中重要安全项目之一,电缆局部放电是指电缆绝缘中局部缺陷(如毛刺、杂质、气泡或水气等)被击穿引起的电气放电,其放电量可能极小,以10-12库仑(pC)计,但这种微小放电危害极大,若在电缆运行中长期存在,或将引起放电周围绝缘发热老化,导致绝缘性能下降,引发电力安全事故,因此,准确测量电缆局部放电十分必要。
但准确测量除关注检验设备性能及精度外,还应特别关注各种干扰对测量产生的影响。
二、常见干扰来源及途径(一)电缆局部放电测量标准要求及试验特点GB/T1206.2-2008和GB/T1206.3-2008挤包绝缘电力电缆标准要求,被试电缆在1.73U0(U0为电缆额定电压)下,应无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电,例行试验声明试验灵敏度应不大于10 pC,型式试验声明试验灵敏度应不大于5 pC。
GB/T3048.12-2007局部放电试验方法标准要求,试验回路包括高压电源、高压电压表、放电量校准器、双脉冲发生器等组成,试验电源应是频率为49~61Hz交流电源,近似正弦波,且峰值与有效值之比应为√2±0.07。
产生试验电压可以是变压器或串联谐振装置。
试验步骤包括试验回路选择和连接、电量校准、施加电压和放电测量等。
从试验设备和标准要求可知,电缆局部放电测量具有如下特点:1、设备庞大,试验室占据空间大,连接环节多。
无论使用变压器式或串联谐振式高压设备,其额定电压输出容量一般都在100kV以上,其调压设备、高压设备、耦合电容器和控制设备等都很庞大,试验时,需将这些设备、试样和局部放电检测仪按试验要求连接一起,可见空间之大,环节之多。
变压器局部放电测量现场试验的问题分析与处理

变压器局部放电测量现场试验的问题分析与处理摘要:在电网日常运行中,变压器在运行过程中的安全性关乎电网运行的安全,因此要尽量保证变压器运行平稳。
局部放电测量是变压器投运前的关键环节,然而其准确测量需依靠现场试验时的复杂情况分析与处理能力。
本文就变压器局部放电测量现场试验的相关问题进行了分析,并提出了处理措施。
关键词:变压器;局部放电测量;现场试验;问题;处理在电网日常运行中,变压器起着向千家万户输送电能和转换电压的重要作用,其在运行过程中的安全性关乎电网运行的安全。
变压器作为电力运行中的重要组成部分,需要一直处于运行状态,所以其在制造过程中,对设计方案的要求、工艺的控制、材料性能的选择、安装的技术都需要有严格的控制标准和较高的要求。
因此,为了保证变压器运行的安全,可用局部放电试验来检验变压器各方面的运行指标。
目前,检验变压器主要是采用现场局部放电试验的方法来对其各项技术指标进行综合检测,从而能够保证变电器在运行过程中的安全性和高效性。
根据相关的数据研究显示,局部放电试验是检验变压器质量是否过关的重要方式,同时在现场检定中也能得到很好的效果。
1变压器局部放电产生的因素变压器局部放电指的是在变压器的正负两端存在着没有被贯穿的两端的放电现象。
产生这种现象的原因是由于变压器在制造过程中,内部的绝缘材料存在一定的缺陷或者绝缘体本身的选择使用上就有其自身的弱点,这些缺点或者弱点在电压的作用下就会发生重复击穿现象。
通常情况下这种现象所释放的电能很弱,存在时间非常的短,因此在短时间内不会对变压器的使用造成一定的影响。
局部放电出现因素可能是由于绝缘体中有空隙或者绝缘介质中存在着一些不被发现的小气泡再或者就是在不同的绝缘层之间等部位存在有一定的缺陷造成的。
1.1绝缘内部气隙变压器的内部构造十分的复杂,所使用的绝缘材料有的是油状的液体、有的是固体材料,更有的变压器会使用有机高分子材料作为绝缘层。
上述材料在运用到变压器制造过程中,会在绝缘层绝缘材料的安装上难免有一些气泡或者缝隙存在,而这些因素就成为变压器局部放电的原因。
电容分压器局部放电试验的抗干扰措施

电容分压器局部放电试验的抗干扰措施摘要:电容分压器是利用电容分压原理来提供一个较低电压的装置,它是由瓷外壳内装有多个相串联的电容器元件组成,其中设有中压抽头。
因其具有良好的承受过电压能力,而广泛用于高电压的测量设备中。
电容分压器运行的可靠性在很大程度上取决于其绝缘的可靠性,局部放电试验是检测电容分压器绝缘可靠与否的重要手段。
本文通过对局部放电产生危害的分析及局部放电检测试验回路。
针对局部放电检测易受干扰的情况,提出几种相应的措施来抑制干扰。
关键词:电容分压器局部放电平衡法抑制干扰引言:在高电压作用下,绝缘系统中只有部分区域发生放电,而没有击穿施加电压的导体,既尚未击穿,这种现象称之为局部放电。
电容分压器的主要绝缘材料为聚丙稀薄膜与纸和绝缘油的复合介质。
产生局放时,局部地区空间电荷密度变大,电流集中,在放电能量作用下,使绝缘高分子有机物质产生一系列的物理化学变化,造成表面侵蚀和局部过热,使绝缘性能劣化,随着局部放电的发展,放电点向前发展,放电通道渐渐增长,分枝增多,形成树枝状放电,最后形成贯穿性通道,即导致击穿。
在油纸绝缘中的局部放电,局部散热能力降低放电也易使纸纤维断裂、碳化,易导致热击穿。
研究表明在局部放电的作用下,产品的寿命是随着场强的增加而呈指数式下降的,是加速绝缘老化,造成电容分压器早期损坏的一个重要原因。
现在电容分压器生产企业都把局部放电检测作为绝缘试验的重要项目之一。
但在进行局部放电试验时由于局部放电信号非常微弱(几十毫伏)很容易受到试验现场干扰的影响,所以如何从现场的强干扰中提取出局部放电信号是局部放电试验的难点和重点,本文通过在电容分压器局部放电检测中遇到分各种问题及对干扰特点的分析,用不同的方法比较,提出了在电容分压器局部放电试验时干扰的有效抑制措施。
一.电容分压器局部放电试验中遇到的干扰问题:采用JDF-251型局部放电检测仪对电容分压器进行局部放电试验,试验依据国家标准GB/T19749-2005要求电容分压器局部放电水平不大于5pC。
变电站高压电气设备局部放电抗干扰检测技术

变电站高压电气设备局部放电抗干扰检测技术摘要:局部放电是高压电气设备局部绝缘故障现象,指设备绝缘局部缺陷再接触过程中发生的电弧,使设备绝缘性能降低,引起局部放电故障。
典型局部放电现象有接触不稳放电、电弧等。
局部放电发生的条件很多,如天气晴朗时空气中含有较多闪电信号,大气中含有大量水汽,电弧在放电时其波长较短,电流很小,在放电部位形成稳定的放电电流波,并且有足够强大的冲击波冲击放电点,产生放电火花;电火花有可能使设备产生电弧并使放电现象恶化。
这些因素对设备损害较大。
本文主要分析变电站高压电气设备局部放电抗干扰检测技术。
关键词:局部放电;干扰;传播特性;检出率;噪声背景引言局部放电时会产生静电放电能量,静电放电导致电气设备外壳变形或绝缘击穿,导致电、热故障,如绝缘击穿、短路等;静电放电产生的雷电干扰也会对设备内部电路造成损害,如过电压引起接触不稳放电火花导致开关跳开。
检测方法有直流电场、交流电场和电磁干扰(包括电磁、非电等)等。
正常情况下变电站高压电气设备线路表层被一层绝缘材料包围,以此确保电气设备的绝缘性能,但由于高压电气设备线路长年埋于地下土壤中,表层的绝缘材料受到土壤中水和氧气腐蚀,高压电气设备绝缘性能减弱,在高压电气设备运行过程中很容易发生局部放电现象,影响到变电站供电可靠性,为了保证变电站运行可靠性和安全性,需要采取有效的手段对高压电气设备局部放电进行检测。
1、变电站继电保护的含义及意义如果电力系统发生一些问题,影响电网的正常运转,或者由于一些原因,引起系统的异常反应,从而找到问题的根源,并且在遇到故障的时候,作出相应的应对,这就是变电站的继电保护。
根据电网的实际运行状况,变电站的继电保护装置可以对其进行准确、及时的判别。
当电网发生故障或异常时,它可以迅速地做出响应,以保证整个电网的正常运行,避免故障或异常妨碍电网安全、可靠地工作。
同时,当发生故障或异常时,可以通过继电保护装置的报警信息,及时发现故障,并能在不影响电网整体运行的情况下,对故障进行预测和处理。
浅谈局部放电测试中的干扰及抗干扰措(论文)

浅谈局部放电试验测量中的干扰及抗干扰措施何平摘要本文主要论述了局部放电形成的机理,局部放电的类型特点及局部放电测试的目的和意义,并针对在局部放电试验各种干扰因素的形成及危害进行了分析,提出了相应的防干扰的技术措施。
关键词局部放电干扰措施一、概述电气设备绝缘内部常存在一些弱点,例如:一些浇注、挤制或层绕绝缘内部人员出现气隙或气泡。
空气的击穿场强和电介常数都比固体介质的小,因此在外施电压作用下这些气隙或气泡会首先放电,这就是局部电气设备的放电。
放电的能量很弱,故不影响设备的短时绝缘强度,但日积月累将引起绝缘老化,最后可能导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。
所以对高压电气设备做局部放电测试时很必要的。
局部放电的机理常用三电容模型来解释,图1中,C g代表气隙,C b(是C b1和C b2的串联)代表与C g串联部分的介质电容;C a代表其余部分绝缘的介质电容。
若在电极间加上交流电压u t,则出现在C g的电压为u g即u g = [ C b /(C g+ C b)] u t = [ C b /(C g+ C b)] u max sinωt图1固体介质内部气隙放电的三电容模型图(a)通过气孔的介质剖面图(b)等效回路因气隙很小,C g比C b大很多,故u g比u t小很多。
局部放电时气隙中的电压和电流变化如图2。
u g随u t升高,当u t上升到u s(起始放电电压),u s达到C g的放电电压u g时,C g气隙放电,于是C g上的放电电压很快就从u g降到了u r放电电压熄灭,则u r= [ C b /(C g+ C b)] u c式中,u r为C g上的残余电压(0≤u r<u g)u c为相应的外施电压值。
放电后在C g上重建的电压将不同于u g,只是随着外施电压的上升类似于u g的上升趋势,从u r上升,当升到u g也即外施电压又上升了(u s –u c)时,C g再次放电,放电电压再次熄灭,电压再次降到u r。
变压器局部放电在线监测中软件抗干扰技术

变压器局部放电在线监测中软件抗干扰技术陈艳周力行摘要:抑制干扰是变压器局部放电在线监测的关键技术。
系统地分析了变压器局部放电监测中的干扰信号特征,在此基础上提出了有效的软件抗干扰措施。
实验表明采用软件抗干扰技术能有效地抑制干扰、提取局部放电脉冲信号,具有良好的应用前景。
关键词:局部放电;在线监测;信号处理;干扰抑制中图分类号:TM403.5文献标识码:A文章编号:1003-9171(2000)04-0025-04Interference Suppressing Technique forOn-line PD Detecting of Power Transformer对变压器内部局部放电(下称局放)进行在线监测,真正实现变压器等高压设备的状态检修,对变压器及整个电力系统的经济运行具有十分重要的意义。
随着微机技术的发展,局部放电在线监测技术取得了长足的进步,取得了一定的经济效益。
但由于变压器的运行电磁环境十分恶劣,局部放电信号淹没在强大的电磁干扰中,虽然采用了差动平衡电路、脉冲极性鉴别电路、滤波等措施,效果仍不明显,致使监测系统性能不能满足实用化要求。
显然,有效地抑制干扰、准确获取局部放电信息是局放在线检测的关键技术之一。
数字信号处理技术的迅速发展,为局部放电监测系统的数据处理提供了有力的工具,采用软件处理来抑制干扰,取得了良好的效果。
监测系统采用电—声联合监测原理,即同步检测局放超声波信号及电脉冲信号,通过处理后获得局放的“指纹”参数,即放电量、放电频率等,并确定局放点的位置。
系统以5 MHz的采样率同步采集局放电脉冲、超声波信号,局放宽频带监测系统框图如图1所示。
1 局放在线监测中的干扰分析变压器局放在线监测中的干扰源分为两大类,一类是监测系统本身造成的干扰,如因系统设计不当引起的各种噪声等,可以通过改进系统结构、合理设计电路、增强屏蔽等加以消除;另一类来自电站中的各种干扰源,如整流设备、通信设备等。
电缆局部放电测量常见干扰及抑制措施分析的研究报告

电缆局部放电测量常见干扰及抑制措施分析的研究报告电缆局部放电测量是衡量电力设备健康程度的重要手段之一。
然而,在实际测量过程中,常常会遇到各种干扰,影响测量的准确性和稳定性。
因此,本文将讨论电缆局部放电测量常见干扰及其抑制措施。
一、电缆局部放电测量常见干扰1. 杂散电压干扰在实际测量中,往往会出现各种杂散电压的干扰。
这种干扰来源很广泛,如电源杂波、其他电气设备的电磁辐射等。
杂散电压干扰会使得局部放电信号的检测变得困难,并降低检测灵敏度,最终导致测量的准确性受到影响。
2. 温度变化干扰在测量局部放电信号时,电缆的温度变化也会对信号的测量产生影响。
由于温度变化会导致电缆长度、形状、传输速度等参数的变化,这些变化都会在一定程度上影响局部放电信号的测量结果。
3. 接地干扰高压电缆在正常工作时,通常会以一定的接地方式接地。
与此同时,地面或建筑物结构电势也存在变化,这些变化可能具有一定的干扰性质,会对局部放电信号的测量产生一定的影响。
二、电缆局部放电测量干扰抑制措施1. 信号平滑处理信号平滑处理可以有效地抑制杂散电压干扰,从而改善测量结果的精度。
采用数字滤波器对测量信号进行处理,可以对信号进行平滑处理,从而滤除杂波干扰。
2. 温度补偿通过温度传感器测量获得温度信号,并将其与局部放电信号一同处理,通过算法进行温度补偿。
这样可以对温度变化所带来的影响进行修正,从而提高测量的准确性和可靠性。
3. 接地方式改进改进电缆的接地方式是一种常用的抑制接地干扰的方法。
采用更好的接地方式,如星形接地或运用屏蔽接地方式等,可以有效地降低接地干扰对局部放电检测的影响。
综上所述,电缆局部放电测量干扰是影响测量准确性和可靠性的重要因素。
对于不同的干扰类型,选择不同的抑制措施是必要的,这种方法可以有效地提高测量结果的准确性和可靠性,为鉴定电力设备的健康状况提供了更可靠的技术手段。
本文将以中国疫情数据为例,进行分析。
截至2021年11月9日,中国累计报告本土确诊病例100194例,累计死亡1520例。
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局部放电测试中的干扰及抗干扰措施一、局放干扰的来源广义的局放干扰是指除了与局放信号一起通过电流传感器进入监测系统的干扰以外,还包括影响监测系统本身的干扰,诸如接地、屏蔽、以及电路处理不当所造成的干扰等。
现场局放干扰特指前者,它可分为连续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪声。
周期型干扰包括系统高次谐波、载波通讯以及无线电通讯等。
脉冲型干扰分为周期脉冲型干扰和随机脉冲型干扰。
周期脉冲型干扰主要由电力电子器件动作产生的高频涌流引起。
随机脉冲型干扰包括高压线路上的电晕放电、其他电气设备产生的局部放电、分接开关动作产生的放电、电机工作产生的电弧放电、接触不良产生的悬浮电位放电等。
白噪声包括线圈热噪声、地网的噪声和动力电源线以及变压器继电保护信号线路中耦合进入的各种噪声等。
电磁干扰一般通过空间直接耦合和线路传导两种方式进入测量点。
测量点不同,干扰耦合路径会不同,对测量的影响也不同;测量点不同,干扰种类、强度也不相同。
二、局放干扰的分类由种种原因引起的干扰将严重地影响局部放电试验。
假使这些干扰是连续的而且其幅值是基本相同的(背景噪声),它们将会降低检测仪的有效灵敏度,即最小可见放电量比所用试验线路的理论最小值要大。
这种形式的干扰会随电压而增大,因而灵敏度是按比例下降的。
在其他的一些情况中,随电压的升高而在试验线路中出现的放电,可以认为是发生在试验样品的内部。
因此,重要的是将干扰降低到最小值,以及使用带有放电实际波形显示的检测仪,以最大的可能从试样的干扰放电中鉴别出假的干扰放电响应。
根据测量试验回路中可能的干扰源位置可将干扰源分为两类:第一类与外施高压大小无关的干扰,第二类是仅在高压加于回路时才产生的干扰。
干扰的主要形式如下:(1)来自电源的干扰,只要控制部分、调压器与变压器等是接通的(不必升压)即可能影响测量;(2)来自接地系统的干扰,通常指接地连接不好或多重接地时,不同接地点的电位差在测量仪器上造成的干扰偏转;(3)从别的高压试验或者电磁辐射检测到的干扰,它是由回路外部的电磁场对回路的电磁耦合引起的包括电台的射频干扰,邻近的高压设备,日光灯、电焊、电弧或火花放电的干扰;(4)试验线路的放电;(5)由于试验线路或样品内的接触不良引起的接触噪声。
三、常用的抑制干扰方法局部放电产生的检测信号十分微弱,仅为微伏量级,就数值大小而言,很容易被外界干扰信号所淹没,因此必须考虑抑制干扰信号的影响,采取有效的抗干扰措施。
对上述这些干扰的抑制方法如下:(1)来自电源的干扰可以在电源中用滤波器加以抑制。
这种滤波器应能抑制处于检测仪的频宽的所有频率,但能让低频率试验电压通过。
(2)来自接地系统的干扰,可以通过单独的连接,把试验电路接到适当的接地点来消除。
所有附近的接地金属均应接地良好,不能产生电位的浮动。
(3)来自外部的干扰源,如高压试验、附近的开关操作、无线电发射等引起的静电或磁感应及电磁辐射,均能被放电试验线路耦合引入,并误认为是放电脉冲。
如果这些干扰信号源不能被消除,就要对试验线路进行处理,使其表面光洁度好,曲率半径大,并加以屏蔽。
需要有一个设计良好的薄金属皮、金属板或铁丝钢的屏蔽。
有时样品的金属外壳要用作屏蔽。
有条件的可修建屏蔽试验室。
(4)试验电压会引起的外部放电。
假使试区内接地不良或悬浮的部分被试验电压充电,就能发生放电,这可通过波形判断与内部放电区别开。
超声波检测仪可用来对这种放电定位。
试验时应保证所有试品及仪器接地可靠,设备接地点不能有生锈或漆膜,接地连接应用螺钉压紧。
干扰的抑制总是从干扰源、干扰途径、信号后处理三方面考虑。
找出干扰源直接消除或切断相应的干扰路径,是解决干扰最有效最根本的方法,但要求详细分析干扰源和干扰途径,且一般不允许改变原有的变压器运行方式,因此在这两方面所能采取的措施总是很有限。
对于经电流传感器耦合进入监测系统的各种干扰,采取各种信号处理技术加以抑制。
一般从以下几方面区分局放信号和干扰信号;工频相位、频谱、脉冲幅度和幅度分布、信号极性、重复率和物理位置等。
在抗干扰技术中有两种不同的思路:一种是基于窄带(频带一般为10kHz 至数10kHz)信号的。
它通过合适频带的窄带电流传感器和带通滤波电路拾取信号,躲过各种连续的周期型干扰,提高了测量信号的信噪比。
这种方法只适合某一具体的变电站,使用上不方便。
此外,由于局部放电信号是一种宽频带脉冲,窄带测量会造成信号波形的失真,不利于后面的数字处理。
另一种是基于宽频(频带一般为10至1000kHz)信号的处理方法。
检测信号中包含局放的大部分能量和大量的干扰,但信噪比较低。
对于这些干扰的处理步骤一般是:a.抑制连续周期型干扰;b.抑制周期型脉冲干扰;c.抑制随机型脉冲干扰。
随着数字技术的发展及模式识别方法在局放中的应用,这种处理方法往往能取得较好的效果。
在后级处理中,很多处理方法是一致的。
可归纳为频域处理和时域处理方法。
频域方法是利用周期型干扰在频域上离散的特点处理之;而时域处理方法是根据脉冲型干扰在时域上离散的特点处理。
有硬件和软件两种实现方式。
由于局部放电脉冲信号是很微弱的信号,现场的电磁干扰都将对测量结果产生较大误差,因此,要做到准确测量很困难。
为了提高测量精度,除了采取上述介绍的抗干扰措施外,在测量中还应可采取如下措施:(1)试验中所使用的设备应尽量采用无晕设备,特别是试验变压器和耦合电容C k。
(2)滤波器的性能要好,要做到电源与测量回路的高频隔离。
(3)试验时间应尽量选择在干扰较小的时段,如夜间等。
(4)测量回路的参数配合要适当,耦合电容要尽量小于试品电容C x,使得在局部放电时C x与C k间能很快地转换电荷。
(5)必须对测量设备进行校准。
第五节局部放电信号特征分析一、局部放电严重程度判别有关局部放电的标准和规程中对局部放电的描述参数是局部放电量q(视在放电量)、放电相位和每个周波的放电次数n。
人们习惯于根据这些参数来判断局部放电的严重程度,尤其是局部放电量。
在GIS局部放电特高频在线检测技术中,人们也期望得到有关放电量的数据。
然而,就特高频传感而言,检测信号的大小不仅与局部放电的真实放电量有关,还与放电源的类型和形状、特高频信号的传播路径等因素有关,因此,简单的对监测信号的大小进行防电量标定是无意义的。
目前,对特高频传感下GIS局部放电的标定及严重程度的判断仍没有成熟的方法和规程,有待于进一步研究。
以下是可能的途径:(1)建立基于放电信号幅值测量、放电定位和放电类型判别的综合判断方法;(2)根据局部放电发展的历史数据和趋势进行判断。
为了实现这些目标,需要积累大量的实验室试验数据和现场数据。
这方面有待于进一步的工作。
二、故障信号特征以发电机为例,当采用端部(便携式)电容传感器进行局放测量时,对于正常的发电机,测试数据一般为10~20mV;而有故障的发电机为50~500mV。
通常6kV以上的发电机其局部放电量超过100pC,甚至可以达到1000000pC;内部放电脉冲的持续时间很短,只有几个纳秒(ns);故障放电脉冲频谱从几kHz到1GHz;通常出现在外施电压的0°~90°,180°~270°,脉冲幅值中心分别为45°和225°。
如果放电发生在两相绕组或线圈之间,则可能产生30°的相移。
内部放电正负放电脉冲次数和幅值基本相同,正负半周对称性好;槽放电正放电脉冲比负放电脉冲次数多幅值大,均为负放电脉冲的2倍以上;端部放电正负放电脉冲极不对称,正放电脉冲幅值大、数量少,负放电脉冲幅值小、数量多;断股电弧放电幅值高(放电强烈),但电弧放电不存在固定的间隙,无固定的放电相位(外施电压为交流电压),重复性差,且受负荷的影响。
电弧放电与前三类故障放电相比有较大差异,一般采用频域识别。
通过对大型发电机(600MW~850MW)绕组传输特性的分析,得出了监测电弧信号的谐振频率为1MHz数量级,在线监测的数据统计分析表明,RFCT(Radio Frequency Current Transformer)监测断股电弧放电读数受负载变化的影响,但对无断股电弧发电机(600MV A~850MV A)电压表读数在300μV以下;如果电压表读数上升到500μV~1000μV表示电机中有低水平断股电弧放电;若读数在3000μV以上表示发生多股线断股放电故障。
故障放电的特征也可以用φ-q-n三维谱图表示。
三维谱图可以更形象、直观地表示放电特征(放电幅值、相位、重复率三者之间的关系) 。
三、局放超声波信号的频谱分析变压器的局放超声信号的频谱分布很广,且各频率的超声信号所占的分量也各不相同;超声波在线检测中的噪声主要有励磁噪声、散热器风扇和油循环油泵噪声、磁滞噪声等。
这些噪声的强度超过局放超声信号。
因此,要有效的检测局部放电超声信号,就应对局放超声波信号进行频谱分析,以了解噪声与超声波信号的特征。
1.噪声频谱分析根据某500kV开关站变压器的噪声频谱分析结果,变压器两侧面的最强噪声频率为1.5kHz,强度较次的噪声频率为4.68kHz;散热器侧的噪声强度高与非散热器侧,两侧面的噪声频率均低于15kHz范围内,属于低频可听噪声。
变压器铁芯磁噪声频率分布在10--65 kHz范围内。
用截止频率为70 kHz的高通滤波器对这种低频噪声进行滤波,滤波后的噪声强度已相当弱。
经滤波后的噪声频率分布范围很宽,且各种频率噪声的频谱幅值基本相当,类似于白噪声频谱。
对其他电压等级变压器的噪声频谱分布于上述500 kV变压器大致相同,即分布在低于65kHz频率范围内。
2.变压器局部放电超声波信号频谱分析由于局部放电以及其产生的超声波信号都具有一定程度的随机性,使得每次局部放电超声波信号的频谱都有所不同,主要表现为频谱峰值频率的变化;但整个局部放电超声波信号的频率分布范围却变化不大。
局放产生的超声波,从声学角度上分析有两类。
其一是气泡或气隙放电,由于气泡的尺度为几个微米至几百个微米,其击穿时声发射频率可从几kHz至几百kHz。
另一类是介质在高场强下游离击穿,其声发射的频谱将更宽、声谱将更高。
第二类放电特征是间断、大脉冲,如针对板放电。
通过模拟局放的针、板放电试验,可以发现超声波频谱有一定的随机统计规律。
频谱能量大都集中在50 kHz--300 kHz频段。
综上所述,变压器的噪声频率分布在低于65 kHz的范围内,局放超声信号的频率分布于扰动噪声频率分布有明显差别。
实验和理论分析表明,传播媒质对超声吸收系数随频率的平方增长,即频率越高,吸收系数越大,声波在传播途中的衰减越厉害。
因此系统必须利用低频段的超声信号,以保证系统具有较高的检测灵敏度,但又要尽量避开变压器铁芯自身振动、噪声等干扰(小于60 kHz)和其他电磁噪声干扰。