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变压器是电力系统中的重要设备之一,随着电力系统的发展,电网电压等级的升高和变压器容量的增加,变压器的安全运行问题越来越受到重视。在变压器发生的故障中,绝缘问题占的比重很大。因此,对变压器局部放电实时在线监测并及时报警,对变压器安全运行及提高电网的供电可靠性具有重要意义。 1 局部放电在线监测的主要方法 根据变压器局部放电过程中产生的电脉冲、超声波、光等现象,目前出现的检测威廉希尔官方网站
有脉冲电流法、超声波检测法、射频检测法、光测法和超高频检测法。 1.1 脉冲电流法 脉冲电流法主要通过检测阻抗来检测变压器]该方法是研究变压器局部放电在线监测威廉希尔官方网站
最早、应用最广泛的监测方法。但检测灵敏度会随着试品电容的增加而下降,而且易受外界干扰噪声(f<10MHz)的影响,抗干扰能力差,因此无法有效应用于现场在线监测。 1.2]变压器内部发生局部放电时,同时产生电脉冲信号和超声波信号,通过安装在变压器油箱壁的超声传感器监测变压器内部局部放电产生的超声波信号和电信号,以检测局部放电量的大小和位置。超声传感器的频带约为70~150kHz(或300kHz),研究表明:局部放电产生的声波信号的频谱大都集中在150 kHz左右 1.3]通过传感器监测变压器中性点处或传感器直接在变压器内部截取变压器局部放电辐射产生的电磁波信号,截取频率可达到30 MHz,目前常用的传感器主要有罗可夫斯基线圈、电容器传感器和射频传感器。与超声波法相比,射频检测法提高了测量频率,而且不受变压器运行方式改变的影响,但对于三相变压器来说,该检测法得到的射频信号是三相局部放电信号的总和,无法进行分辨,信号容易受外界干扰。随着数字滤波威廉希尔官方网站
的发展, 该方法在局部放电在线监测中已有较广泛的应用, 尤其是在发电机在线监测领域。 1.4]光测法是利用局部放电产生的光辐射进行检测。在变压器油中, 各种放电发出的光波长短不同,利用光电探测器监测局部放电产生的光辐射信号,将截取的光辐射信号转化为电信号经放大处理送到监测系统。通常放电产生的光辐射信号波长在500~700 mm之间。光测法不受强电磁环境的干扰,但测量设备复杂昂贵,测量灵敏度较低。 1.5]超高频检测法(UHF法)通过超高频传感器接受局部放电过辐射的超高频电磁波,实现局部放电的检测。检测变压器内部局部放电产生的超高频(300~3000 MHz)电信号, 实现局部放电的检测和定位, UHF法的频率范围为300~3000 MHz。对变压器而言, 局部放电一般发生在变压器内油-隔板绝缘部位中, 由于绝缘结构复杂, 电磁波在其中传播时会发生多次折射、反射及衰减,同时变压器内箱壁也会对电磁波的传播带来不利影响, 增加了局放超高频电磁波检测的难度。因此,深入研究油-隔板绝缘和箱壁对超高频电磁波传播机理的影响十分必要。 2]当运行中的变压器局部放电超过允许值时,表明其内部绝缘出现问题而必须进行检查。合格的局部放电在线监测设备,不仅能准确判断局部放电发生的位置,而且为下一步的检修工作提供可靠的依据。目前主要以超声定位法、电-声联合定位法和电气定位法为主。 2.1]超声波定位法主要是根据在局部放电过程中产生的超声波传播的方向和时间来确定放电位置的。包括电-声定位和声-声定位,当发生局部放电时,由于超声波通过不同介质向外传播,到达油箱壁的时间就不同,在变压器油箱外壳安装多个超声波传 感器,由于空间位置不同,检测到局部放电产生的超声波信号时间不同,通过测量超声波传播的延时时间就能确定局部放电源的空间位置。 2.2]电声联合定位法主要在电-声联合检测法的基础上利用超声波在变压器油和箱壁中的传播速度低于电信号传播速度的特点来实现定位。当变压器内部发生局部放电时,速度较快的电信号先触发监测器,监测器再根据随后超声信号到达的时差大小,推测变压器内部局部放电的位置。 2.3]电气定位可以分为几何定位法和基于模型分析法。当变压器发生局部放电时,产生的放电脉冲沿绕组传播到达测量端, 该放电脉冲包含了放电特 性和局部放电定位所需的有用信息,通过对放电脉冲进行分析,可以确定局部放电源的空间位置。 3]运行在变电站和发电厂环境的大型电力变压器受到的电磁干扰按时域信号的特征可分为连续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪3类。电力系统中的高次谐波、高频保护、载波通信以及无线电通信等产生周期型干扰。高压线路上电晕、分接开关动作、电焊机和电动机电刷引起的电弧等产生随机脉冲性干扰;可控硅动作(直流电源整流和调相机励磁整流)以及地网中的脉冲干扰属于周期脉冲型干扰。而绕组热噪声、地网噪声、配电线路以及变压器、继电保护信号线路中由于耦合进入的各种随机噪声属于白噪。这些电磁干扰信号与局部放电信号的特征相似,有时甚至比局部放电信号强很多,影响了局部放电监测的准确性,所以要从背景干扰中获得准确的局部放电信号,必须采取有效的措施抑制干扰,这也是变压器局部放电在线监测威廉希尔官方网站
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