基于特高频自感知的变压器局部放电检测方法

特高频法检测局部放电有灵敏度高、信噪比高的优点,但对于变压器外置传感器灵敏度低而内置传感器会影响到变压器的实际运行,为此提出将变压器内部器件作为特高频天线感知局部放电产生的特高频电磁信号的自感知检测方法。选取变压器铁芯、高压绕组、高压套管末屏作为特高频天线,对其进行建模并进行特高频自感知检测的仿真研究。对变压器部件的天线特性参数进行仿真计算,结果表明在特高频范围内所选部件均可作为天线进行局部放电检测。对整体变压器进行建模,并仿真计算所选部件在变压器内部对特高频信号的接收特性。仿真结果显示变压器内部器件可对局部放电产生的特高频信号进行良好的感知,起到检测局部放电的作用。在实体变压器进行试验,进一步验证了所提出的局部放电特高频自感知检测的可行性。特高频自感知检测法无需外接传感器,可实现变压器现场局部放电高灵敏度安全性检测。     

特高频方法用于套管局部放电检测的可行性研究

套管故障是导致变压器非计划停运的重要原因之一。目前主要依靠传统预防性试验方法来评估套管的绝缘状态,但预试周期长,难以及时发现运行中套管的潜在故障。为此,提出了基于特高频信号的套管局部放电带电检测与时间差定位方法。首先阐明了特高频定位方法的基本原理,然后在实验室建立套管局部放电特高频检测试验平台,通过试验对这种方法进行了检验。试验结果表明:1)套管顶部的接触不良放电和末屏引线接触不良放电的信号波形振荡上升时间短,时间差测量和定位计算结果准确、分散性小;2)发生在油箱内部的下截套管沿面放电和均压罩悬浮放电的信号波形振荡上升时间长,时间差分散性大,定位结果位于套管上瓷套底部,分散性大。该研究对于推动套管局部放电的带电检测和定位技术的应用与发展具有重要指导意义。     

变压器套管局部放电的特征与识别

变压器套管的局部放电是引起绝缘劣化,导致套管着火和爆炸的重要原因,现有的套管局部放电测量需要利用套管末屏的接地线,操作复杂,且容易受地网中的脉冲信号干扰。为了解决这个问题,文中提出了一种基于特高频技术的变压器套管局部放电检测及模式识别方法。根据实际套管典型缺陷,在实验室以110 kV变压器出线套管为试验对象,制造了套管顶部悬浮、套管末屏引线接触不良、套管下部均压环悬浮模型、套管下瓷套沿面放电这4种缺陷模型。利用传统脉冲电流和特高频检测方法,测量了局部放电特性,对比分析了脉冲电流PRPD、特高频PRPD、NV图谱的特征。研究结果表明:套管缺陷局放特高频PRPD谱图与脉冲电流法所测结果基本一致;根据PRPD、NV图谱的形态特征,可以辨识出套管局部放电缺陷类型及可能的放电部位。文中的研究成果对推动套管局部放电带电检测有重要意义。     

基于特高频技术及三维空间定位法的GIS套管局放检测与实例分析

通过对组合电器、变压器等电力设备进行带电检测,可以有效发现设备内部缺陷引起的局部放电。由于GIS套管结构、材料与GIS本体有很大不同,用于GIS本体带电检测及定位的方法往往不完全适用于GIS套管。为实现通过带电检测发现套管内部绝缘性缺陷的目的,文中基于GIS套管特高频局放检测、缺陷模式识别、放电源定位以及解体检析等技术,分析某500 kV变电站220 kV设备区GIS出线套管内部悬浮放电缺陷,根据特高频信号脉冲序列相位分布谱图(phase resolved pulse sequence,PRPS图)、局部放电相位分布谱图(phase resolved partial discharge,PRPD图)特征对缺陷类型进行识别,阐述基于时间领先法、平面分法、三角定位法的放电源精确定位过程,并结合其他检测手段进行综合分析判断,最后通过解体检析查明套管内部放电的具体原因为导电杆法兰与套管法兰对接面涂胶过多,使其接触不良,产生悬浮电位进而导致悬浮放电。从而验证特高频局放检测缺陷识别的正确性和放电源定位的准确性,以及多种带电检测技术综合应用的有效性和互补性。     

局部放电特高频电磁波信号在变压器内外部传播特性的仿真研究

分析变压器内部发生局部放电时特高频信号从内到外的传播特性,以及特高频信号在变压器内部和从内到外的传播特性差异,构建了单相变压器的模型,进行了特高频信号传播特性的仿真研究,结果表明特高频信号可以通过缝隙处传播到外部,但其信号峰值会大幅衰减。     

基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法

为提升变压器局部放电特高频信号检测灵敏度和抗干扰能力,研制了上限检测频率达480 MHz的特高频线圈传感器,其具备在变压器铁芯/夹件接地位置检测局部放电特高频电流信号的能力。在实验室设置局部放电模拟缺陷,研究了变压器悬浮电位放电和绝缘表面放电的信号特征,有助于对现场检测的信号进行类型识别。研究了变压器现场检测去干扰方法,在此基础上研究了基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法,并进行了实测验证,检出110 kV变压器内部局部电位放电缺陷,有助于提升变压器局部放电现场检测水平和诊断准确性。     

基于特高频波形形态的套管局部放电定位时延分析方法

现有的套管局部放电测量需要利用套管末屏的接地线,操作复杂,且容易受地网中的脉冲信号干扰。为此,有学者提出了基于特高频阵列信号套管局部放电时差定位遥测法。此方法有效的关键在于准确获取放电源到各传感器间的时间延迟。由于套管各缺陷信号传播路径不同,导致波形有不同的形态特征,现有的方法不适合于各种形态的波形,会造成一定误差。为此,文中研究了基于特高频波形形态的套管局部放电定位时延分析方法。在实验室搭建了110 kV变压器出线套管局放试验平台,制造了3种典型缺陷模型,测量了局放特高频信号,获得了各缺陷波形形态特征,对比分析了现有时延分析方法的适用性。研究结果表明:1对于信号传播路径单一的缺陷,阵列传感器所测信号间相关度高,相关分析法稳定性好、准确度高;2对于信号传播路径复杂,放电源位于油箱内部的缺陷,信号持续时间长,最小能量法稳定性好、准确度高。这些结果对推动套管局放定位有一定指导意义。     

10kV开关柜局部放电检测与分析

首先介绍了开关柜局部放电超声波及特高频带电检测技术,然后介绍了一起10 kV开关柜局部放电带电检测实例,通过联合采用超声波信号幅值分析、频率成份分析和特高频信号相位特征分析、时间差定位,成功发现开关柜穿屏套管悬浮放电缺陷。通过解体检查找到了放电部位,与带电检测结果一致。最后采用COMSOL软件建立穿屏套管电场仿真模型,分析了穿屏套管悬浮放电发生过程及原因。     

主变压器局部放电异常分析与处理

特高频技术检测运行变压器局部放电信号的技术日趋成熟,通过对某供电公司所属20余台220 kV变压器进行特高频带电局放普测,发现1台主变特高频局放测量数据异常.同时,对该台变压器运用脉冲电流法进行局部放电测试,试验结果与特高频带电检修结果吻合,成功诊断出该变压器中压侧套管存在缺陷,避免了套管引起变压器损坏的恶性事故的发生...     

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。     

油浸式高压套管局部放电非接触式特高频检测

变压器套管是承担引出线与变压器箱体绝缘的重要支撑装置,现有变压器套管潜伏性放电故障检测技术及时性差且灵敏度较低,而特高频技术抗干扰能力强且可实现非接触式检测。文中提出一种基于特高频检测技术的套管局放检测方法,建立35 kV套管的局放仿真模型并开展真型套管不同类型缺陷的局放试验。所得结论为:电容屏间油纸和外侧油道都是特高频电磁波传播的有效路径;传播过程中横电波(TM波)从-16 dB大幅衰减至-5 dB,横磁波(TE波)初始成分不足1%,主要成分为横电磁波(TEM波);特高频段能量主要集中在0.3~1.5 GHz。通过设置无接触特高频传感器即可实现套管的带电检测,确保电力变压器运行安全可靠。     

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。     

基于插值互相关函数的GIS局部放电特高频时差定位方法

文中提出一种基于插值互相关函数的GIS局部放电特高频时差定位方法。该方法对在较低采样频率下捕获的局部放电特高频信号首先进行三次样条插值处理,再对插值后信号进行互相关分析,以达到精确估计特高频信号时延的目的。该方法能够利用算法提升系统采样频率,从而提高弥补系统硬件的采样性能,同时减小由于信号时延与采样间隔非整数倍匹配所造成的时延估计误差。通过仿真试验分析两组特高频信号的时延,验证了该方法的可行性和有效性。应用该方法成功定位了一起220 k V GIS内部悬浮电位放电缺陷。仿真试验及应用结果表明,利用基于插值互相关函数的特高频时差定位方法,能够准确快速地进行时延估计,提高时延估计准确度27%以上。     

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。     

GIS局部放电特高频检测灵敏度的检验方案细化研究

为了检验局部放电特高频检测装置的灵敏度,笔者对目前广泛应用的CIGRE方案进行了实验研究。通过对脉冲源发射的特高频信号时域和频域特征分析,检验了脉冲源与实际放电源的等效性。试验发现脉冲源激发的特高频信号峰峰值随输出电压升高呈线性增长,与悬浮金属体作为放电标准源激发的特高频信号峰峰值与放电量的关系曲线类似。笔者结合对GIS中局部放电激发和传播特性的研究,提出了细化CIGRE关于特高频检测系统灵敏度检验草案的建议。     

变压器局部放电多频段联合检测技术试验研究

单一的检测手段在变压器局部放电检测中均存在一定的局限性,很难全面解决变压器局部放电中的各种问题。为了克服单一检测的局限性,提高局部放电检测可靠性,文中提出基于特高频、高频和超声检测的联合检测技术,以全面解决局部放电中的抗干扰、模式识别、定位和放电量测定等问题。同时,以变压器模型中的尖端缺陷为基础,试验验证了联合检测的有效性,试验结果表明:联合检测可以有效区分内部放电和外部干扰,显著提升抗干扰能力;利用联合检测所得到的放电三维谱图可开展多种方式的模式识别技术,提高模式识别的准确度;以特高频信号为参考时标,提高了超声波信号时延的求取精度,进而提升了缺陷的定位精度;最后利用高频信号的标定结果,可获得放电的视在放电量,准确评估放电严重程度。     

瓷瓶对特高频局部放电检测影响的研究

变电站设备特高频局部放电检测和定位主要是针对GIS、主变、开关柜等设备,在敞开式变电站对广泛的一次设备应用较为有限,敞开式一次设备内部特高频局部放电信号是否能被有效检测亟待研究。采用特高频信号发生器模拟4种典型的局部放电,研究瓷瓶对特高频检测放电信号检测的影响,并依据试验结果提出了瓷瓶内部4种典型的特高频局部放电信号的有效检测距离。     

特高频法检测GIS局部放电的试验研究

介绍了特高频法检测 GIS内局部放电的模拟试验方法。试验表明特高频法可有效地消除电晕干扰 ,检测的放电信号随 GIS内放电间隙的增大而减小 ,随传感器与放电间隙距离增大而减小。特高频电磁波信号传播时间差可对 GIS内局部放电进行初步定位。     

基于有限差分法的变压器局部放电高频信号的传播特性研究

基于高频的局部放电检测技术有着具有检测灵敏,结构简单,技术成熟的特点。但目前对这项技术的研究还停留在实际应用上,而对其在变压器中传播理论研究并不多。为此文中基于有限差分法(FDTD),在对一个35 kV变压器建模基础上,对比研究了放电源脉冲宽度,幅值,接收源距离以及铁心对高频局部放电信号的影响,并设计—气隙型局部放电,在真型变压器上完成了高频局部放电检测试,验证完整了仿真结论。仿真与试验结论表明高频局部放电信号在传播特性上,受到多种因素的影响,与特高频信号有明显区别。研究结果有助于对局部放电的理解,也对高频局部放电的测量定位在理论上提供了依据,从而在工程中起到指导作用。     

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。