用UHF法检测电力变压器局部放电的研究

基于 UHF的电力变压器局部放电检测法 ,在实验完成了 5种模型局部放电试验研究后 ,设计并投运了一套适用于现场的 UHF局部放电在线检测系统。试验表明 ,由于油箱外壳的屏蔽作用 ,箱内安装的 UHF传感器检测局放灵敏度较高     

电力变压器局部放电检测技术的现状和发展

本文概述了电力变压器局部放电检测技术的研究现状,着重论述了近几年发展起来的数学化测量和超高频（UHF）检测,并对电力变压器局部放电检测技术的发展前景作了探讨。     

基于介质窗口和UHF传感器的变压器局部放电检测与定位方法

局部放电特高频检测方法灵敏度高、抗干扰能力强,已经得到广泛认可。由于油浸式变压器油箱的屏蔽作用,其内部局部放电产生的电磁波无法辐射出来,这阻碍了变压器局部放电特高频检测方法的推广应用。为此提出了基于介质窗口式UHF传感器的变压器局部放电检测与定位方法。通过仿真分析了介质窗口的规格尺寸对UHF信号强度的影响;在一台即将投入运行的220 kV变压器上安装了8个介质窗口UHF传感器,开展了局部放电检测与试验。研究结果表明,介质窗口直径为150 mm、高度为0时其外侧UHF信号最强;据此设计的UHF传感器检测到220 kV变压器内50 pC的局部放电,并能够准确定位。介质窗口式UHF检测方法对于提高变压器局部放电检测水平具有重要意义。     

变压器绕组对局部放电特高频定位方法的影响

为研究特高频(ultra-high frequency,UHF)定位方法对绕组内部局部放电定位的可行性,通过实验研究了油浸式电力变压器中绕组对局部放电UHF电磁波传播的影响。建立了基于220kV油浸式电力变压器的试验研究平台和UHF定位系统,并在变压器绕组内部设置了局部放电缺陷。通过试验测量了UHF电磁波经过绕组后的衰减程度和到达两传感器的时间差误差,并计算得出定位结果及其误差。结果表明,UHF电磁波经过绕组向外传播时,其信号幅值衰减了18～22dB,时间差误差≤0.5ns,UHF定位方法对绕组内部的局部放电的定位误差<15cm。可见,虽然绕组内部的局部放电UHF电磁波经过绕组后衰减严重,但是由此引起的时间差误差较小,因此采用UHF方法可以对绕组内部的局部放电准确定位。     

采用UHF测量方法对电力变压器进行现场局部放电探测和定位

对高电压电力变压器的绝缘情况作出可靠的判断是安全和节省成本运行的基本条件.介绍一种重要的现场有条件测定方法(局部放电测量).为了将UHF PD信号从电力变压器的油箱内分离出去,可将敏感的UHF传感器应用在放油阀上.通过对带电磁UHF的电力变压器的局部放电和声学方法的比较调查发现:与声信号比较,对UHF信号具有更低的衰减作用.文中给出的若干现场/在线测量以及实验室实验显示非传统的局部放电测量方法对于现场出现的噪声具有优越性和抗扰性.     

电力变压器结构对UHF局部放电在线检测的影响

研究了油中针-板放电模型在电力变压器模型内部不同位置放电时,铁芯和绕组模型对UHF局部放电在线检测系统的影响。结果表明,内部主要结构部件对UHF局放射频信号能量有明显衰减作用,对UHF检波信号幅值有一定程度的衰减作用,但并未发现对检测灵敏度有显著影响,也未发现存在检测“盲区“。     

变压器局部放电定位技术及新兴UHF方法的关键问题

局部放电检测作为一种发现潜在绝缘缺陷的早期预警技术,近年来由于UHF方法的引入而在抗干扰方面取得了一定的突破。本文概述了几种主要的电力变压器局部放电检测和定位方法的现状和特点,并针对新兴的UHF局放检测和定位技术的发展情况,指出了该方法应重点解决的关键技术问题。     

用超高频局部放电测量法实现电力变压器局部放电的在线监测

高频局部放电测量法(UHF法)与传统的脉冲电流法完全不同，它采集的被测信号为局部放电过程所产生的超高频电磁波：利用UHF法可有效解决电力变压器局部放电在线监测中的抗干扰问题。文中结合变压器结构设计的放油阀式和人孔／手孔盖式超高频信号传感器安装在220kV和110kV电压等级变压器上，成功地捕捉到变压器内部局部放电产生的超高频信号。对变压器局部放电故障诊断的判据等问题进行讨论，为变压器超高频局部放电在线监测方法的应用积累了经验。     

基于超高频传感器的电力变压器局部放电定位研究

局部放电（partial discharges,PD）是导致电力变压器绝缘故障的重要因素,因此,局部放电源的定位对于变压器的评估和维修至关重要。本文提出一种基于超高频（ultra high frequency,UHF）传感器的局部放电定位技术,采用在变压器内部安装传感器的方法来克服外部电晕放电等测量干扰问题,通过对单个UHF传感器进行适当的信号处理来准确地识别电力变压器内的单个局部放电源。为了验证这一方法,在变压器油中进行了点对球放电（point to sphere discharge,PS）、表面放电（surface discharge,SD）和悬浮电位放电（floating potential discharge,FP）3类局部放电实验,验证支撑这一方法的5个条件的准确性。结果表明：局部放电活动产生的UHF信号独立于局部放电类型,并且包含从局部放电源到超高频传感器过程中特有的畸变特性,也包含了其在结构位置中特定的信号特征。因此,证明了单个UHF传感器识别变压器内单个局部放电源的可行性。     

电力变压器局部放电检测技术简述

<正>电力变压器是电力系统的重要组成部分,其运行状况关系到电力系统能否安全运行。变压器的可靠运行与其绝缘状况有直接关系,而局部放电是造成变压器绝缘老化,引发电力事故的主要原因之一。局部放电会产生电、光、声、热等物理化学现象,因此,相应地出现了脉冲电流法、超声波法、射频检测法、光检测法、超高频检测法和红外热像法等多种检测方法。1局部放电检测技术发展状况目前,世界各国都积极投入研究,探索新的方法以使变压器局部放电监测技术更精确、抗干扰能力更强。法国研究人员发现屏蔽对超声波信号的衰减作用较大,而对于射频信号中的UHF波段没有影响,传感器能检测到10 PC以下的局部放电。同时射频电磁波信号和电脉冲在传播速度上是一个数量级,远远大于超声波的传播速度,可以替代电脉冲作为局     

超高频方法在变压器局部放电检测中的应用

为了探讨局部放电超高频检测技术的应用,将数字化测量和超高频检测技术相结合,分析了局部放电超高频检测技术的原理。在简要介绍了局部放电超高频检测系统硬件和软件的组成后,实测并分析了检测系统的抗干扰性能。通过变电站电力变压器的现场局部放电测量,及时发现了设备的局部放电水平异常,避免了事故的发生。分析和实测表明,超高频方法较其它方法相比能有效避开电晕干扰,更易于发现设备绝缘系统早期绝缘缺陷,检测结果能准确反映设备绝缘状况,适用于电力变压器局部放电在线监测。     

变压器局放特高频检测中检测频率和带宽的影响

变压器局部放电特高频检测中,检测频率和带宽的选取对于放电信号的提取,进而对放电的标定及局部放电模式识别特征的保留具有决定作用.本文在实验室中建立了局部放电特高频检测系统和变压器典型局放模拟系统,对特高频检测中检测频率和带宽的选取原则进行了实验研究.实验结果表明,检测频率应选择局部放电特高频分量丰富且噪声小的频带,滤波器的带宽应在不引入干扰的前提下尽量选用较宽的带宽.     

变压器局部放电超高频检测方法的应用

阐述了电力变压器局部放电超高频检测方法的原理,分析了其抗干扰性能的优越性,并在变电站进行了实际应用。对测量数据进行了分析,结果表明,超高频方法可用于在线检测变压器局部放电,抗干扰性能好,测量结果能反映出变压器绝缘的真实状况。     

变压器局部放电UHF信号传播特性的仿真分析

特高频(UHF)技术通过检测局部放电辐射电磁波信号来实现对设备局部放电的检测,抗干扰能力强,检测灵敏度高,是一种基于空间电磁场耦合的局部放电测试技术,能够实现真正意义上的局部放电在线检测,因此在变压器局部放电检测领域取得了日益广泛的关注及研究。由于变压器内部结构复杂,各种金属结构件都会对辐射电磁波的传播产生影响,因此变压器局部放电UHF检测技术有必要研究变压器内部电磁波的传播规律。为此在对变压器内部结构进行合理简化的基础上完成了变压器典型结构的计算机建模,以高斯电流元模拟局部放电源,合理设置各类仿真参数,利用时域有限差分法(FDTD)对特高频电磁波在变压器内部的传播特性进行了仿真分析。仿真结果给出辐射电磁波信号在铁心绕组之间的传播特点,铁心对电磁波传播造成的衰减和畸变作用,并通过时域及频域波形的对比给出不同脉宽、不同幅值电磁波信号在铁心绕组结构中传播的特点。     

Sensitivity of UHF PD measurements in power transformers

The reliability of electrical energy networks depends on the quality and availability of electrical equipment like power transformers. Local failures inside their insulation may lead to catastrophic breakdowns and might cause high outage and penalty costs. To prevent these destructive events power transformers are e.g. tested for partial discharge (PD) activity before commissioning and currently also during service. The current work deals with the electromagnetic PD detection method, also known as UHF method. The disadvantage of the UHF method is still the missing possibility for a calibration or at least a verification of the sensitivity. The so-called Sensitivity Check might show in future a relation between unconventionally measured UHF quantities to the apparent charge level in pico Coulomb. An important aspect is the attenuation of UHF signals within power transformers which is investigated in this paper.     

变压器局部放电超高频信号的外部检测

电力变压器局部放电超高频检测法中一般将传感器安装于箱体内部,这对已投入运行的变压器来说是有潜在危害的。为此,先分析了变压器箱体对局部放电超高频电磁波传播的影响,探讨了接收天线外部检测超高频信号的可行性,再实验研究了局放超高频电磁波的外传播特性。结果表明,超高频电磁波可以透过变压器箱体夹缝衍射出来,外部检测到的超高频信号强度随着变压器箱体缝宽增大而增大;变压器套管附近安装接收天线也能检测到超高频信号。     

利用辐射UHF信号反演局部放电脉冲电流

获取局部放电(PD)特征信息是局部放电特高频(UHF)检测的关键问题之一,研究UHF信号与PD脉冲电流之间的关系有助于绝缘缺陷的诊断.文中从电磁辐射理论出发,计算了变压器油箱外壳等复杂环境影响下的PD脉冲电流辐射场,分析了PD脉冲电流辐射场的横电磁波特性.在此基础上,提出了利用检测UHF信号的时间积分反演PD点脉冲电流的新方法,并讨论了UHF传感器及检测系统频带对PD脉冲电流推测算法的影响.仿真和油中针-板型放电实验结果表明:文中所提出的方法能有效推测PD脉冲电流波形,对变压器PD信号UHF在线监测和智能化诊断有一定的参考价值.     

变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究

信号的提取和分析是局部放电超高频检测中的重点和难点，文中提出用混频技术提取局部放电信号超高频分量的新方法。用混频技术进行超高频数字信号处理的仿真实验，结果表明该技术既可保留信号包络的峰值和相位特征，又降低了超高频信号的频率。基于混频技术建立变压器局部放电超高频在线监测系统，并对典型局放模型进行实验，结果表明混频技术的应用可以有效地提取中心频率在400—800MHz之间(最小步长5MHz)、带宽为10、20、40或80MHz的局部放电超高频信号，准确地计算放电相关参数，抗干扰性强且提取的放电信息丰富，可用于变压器局部放电超高频在线监测和智能化诊断。     

Recognition of discharge sources using UHF PD signatures

This paper investigates utilizing zero span UHF PD detection. The findings suggest that the technique is a practical solution for on-line PD monitoring of transformers in the presence of noise and also permits the use of existing knowledge on PD defect signatures.     

Recent trend of the partial discharge measurement technique using the UHF electromagnetic wave detection method

The ultra high frequency (UHF) electromagnetic wave detection method has been widely studied and used in partial discharge (PD) measurement and as a diagnostic technique for insulation performance in gas‐insulated switchgears (GIS) and transformers. The UHF method has advantages such as high sensitivity, wide detection range and reduced external disturbances. On the other hand, there are still some issues to be solved in the UHF methods, such as a clear understanding of the propagation characteristics of electromagnetic waves arising from the structure of the equipment, optimization of antenna design, calibration of charge, etc. This article deals with the present status and future trend of the technology of this promising UHF method of PD measurement, together with recent activities and results from our laboratory. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.