電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

電氣氣設(shè)設(shè)備備狀狀態(tài)態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)與與故故障障診診斷斷變壓壓器器局局部部放放電電在在線線監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)局部部放放電電是是導(dǎo)導(dǎo)致致電電力力變變壓壓器器絕絕緣緣劣劣化化的的重重要要原原因因之之一一，，自自20世紀(jì)紀(jì)中中期期起起，，人人們們就就開開始始對(duì)對(duì)局局部部放放電電作作了了較較深深入入的的研研究究，，并并取取得得了了很很大大的的進(jìn)進(jìn)展展。。引言言通過過大大量量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)表明明：：局部部放放電電試試驗(yàn)驗(yàn)是能能成成功功地地檢檢測(cè)測(cè)絕絕緣緣中中微微小小缺缺陷陷的的有有效效方方法法之之一一，，也也是是考考核核變變壓壓器器能能否否在在工工作作電電壓壓下下長(zhǎng)長(zhǎng)期期安安全全運(yùn)運(yùn)行行的的最最有有效效的的方方法法，，因因而而在在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)中中得得到到廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用。。引言言引言言為了了提提高高變變壓壓器器的的產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量，，必必須須對(duì)對(duì)變變壓壓器器局局部部放放電電實(shí)實(shí)施施在線線監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)并及時(shí)時(shí)報(bào)報(bào)警警，這這對(duì)對(duì)預(yù)預(yù)防防重重大大事事故故的的發(fā)發(fā)生生、、保保障障變變壓壓器器穩(wěn)穩(wěn)定定運(yùn)運(yùn)行行具具有有重重要要意意義義引言言對(duì)運(yùn)運(yùn)行行中中的的電電力力變變壓壓器器進(jìn)進(jìn)行行局局部部放放電電監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)，，在在線線分分析析處處理理相相關(guān)關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，以以期期對(duì)對(duì)變變壓壓器器進(jìn)進(jìn)行行絕絕緣緣診診斷斷，，必必要要時(shí)時(shí)提提供供報(bào)報(bào)警警。。局部放放電在在線監(jiān)監(jiān)測(cè)技技術(shù)，，系根根據(jù)超聲波波原理將將高頻聲聲波傳傳感器器放在油箱外外部，測(cè)取取局部放放電或電弧放放電所產(chǎn)生生的的的暫態(tài)態(tài)聲波波信號(hào)號(hào)。引言局部放放電在在線監(jiān)監(jiān)測(cè)采采用高性能能傳感感器，例如如，坡坡莫合合金或或鐵氧氧體磁磁芯的的電流流電壓壓轉(zhuǎn)換換型傳傳感器器，因因?yàn)檫@這種傳傳感器器可將將傳感感信號(hào)號(hào)與變變壓器器一次次側(cè)有有效隔離。引言根據(jù)國(guó)國(guó)內(nèi)外外運(yùn)行行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，變變壓器器若出出現(xiàn)幾幾千pC的局部部放電電量，，仍然然可以以繼續(xù)續(xù)運(yùn)行行。但但如果果局部部放電電量達(dá)達(dá)到10000pC以上時(shí)時(shí)，則則表明明變壓壓器絕絕緣的的缺陷陷已經(jīng)經(jīng)十分分嚴(yán)重重。從從變壓壓器內(nèi)內(nèi)部出出現(xiàn)局局部放放電到到絕緣緣擊穿穿，有有一個(gè)個(gè)演變變過程程。引言對(duì)局部部放電電監(jiān)測(cè)測(cè)的閾閾值報(bào)報(bào)警和和視在在放電電量的的歷史史數(shù)據(jù)據(jù)的發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)的的分析析，可可以判判斷變變壓器器內(nèi)部部的絕絕緣狀狀況。。閾值報(bào)報(bào)警就是當(dāng)當(dāng)高頻頻信號(hào)號(hào)的幅幅值和和每周周期脈脈沖個(gè)個(gè)數(shù)達(dá)達(dá)到設(shè)設(shè)定的的閾值值，以以及脈脈沖波波形達(dá)達(dá)到脈脈沖寬寬度和和頻度度時(shí)，，由局局部放放電監(jiān)監(jiān)測(cè)裝裝置自自動(dòng)發(fā)發(fā)出的的閾值值報(bào)警警信號(hào)號(hào)。引言局部放放電機(jī)機(jī)理局部放放電又稱游離，也就就是靜靜電荷荷流動(dòng)動(dòng)的意意思。。局部部放電電是電電介質(zhì)質(zhì)中的的一部部分原原子或或分子子產(chǎn)生生電離離和去去電離離的運(yùn)運(yùn)動(dòng)形形式。。電離是從外外施電電場(chǎng)中中吸取取能量量，生生成正正、負(fù)負(fù)電荷荷，并并使電電荷運(yùn)運(yùn)動(dòng)。。去電離離是正、、負(fù)電電荷中中和，，釋放放能量量，生生成新新的原原子和和分子子。該過程程會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生持持續(xù)時(shí)時(shí)間非非常短短的脈脈沖電電流，，發(fā)射射電磁磁波，，相應(yīng)應(yīng)地會(huì)會(huì)在電電介質(zhì)質(zhì)中出出現(xiàn)發(fā)發(fā)熱、、發(fā)光光和振振動(dòng)（（聲波波和超超聲波波）等等物理理現(xiàn)象象。局部放放電機(jī)機(jī)理由于電電壓和和電流流作用用于電電介質(zhì)質(zhì)時(shí)可可能引引起局局部放放電，，所以以局部部放電電可以以分為為電場(chǎng)型型放電電和電流型型放電電。形成成電場(chǎng)型型局部部放電電的基基本條條件：作用用在電電介質(zhì)質(zhì)上的的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度，超超過該該電介介質(zhì)的的耐受受電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度。形形成電流型型局部部放電電的基基本條條件：受到到外力力（電電動(dòng)力力或機(jī)機(jī)械力力）的的作用用，導(dǎo)導(dǎo)體中中的電電流被被迫進(jìn)進(jìn)入電電介質(zhì)質(zhì)。局部放放電機(jī)機(jī)理變壓器器中的的局部部放電電主要要有氣隙放放電、、懸浮浮放電電、夾夾層放放電、、尖端端放電電和“驅(qū)流流”放放電5種局部放放電的的種類類氣隙放放電：又稱稱氣泡放放電，變壓壓器中中的氣氣泡主主要以以少數(shù)數(shù)分子子聚集集成微微小氣氣泡為為主懸懸浮于于油中中，所所以產(chǎn)產(chǎn)生局局部放放電的的氣泡泡是相相對(duì)靜靜止的的。主主要以以2種形式式存在在于變變壓器器中：：一種是是密封封于固固體內(nèi)內(nèi)的氣氣泡；；另一一種是是油和和固體體（固固體絕絕緣或或金屬屬）包包圍的的氣泡泡氣隙放放電在變壓壓器油油中，，由于于氣體體的介介電常常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于于油的的介電電常數(shù)數(shù)，而而電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度與介介電常常數(shù)成成反比比，所所以氣氣體中中的電電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度比比油中中的大大很多多。而而氣泡泡放電電量與與電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度密切切相關(guān)關(guān)，因因此氣氣泡就就更加加容易易放電電。氣隙放放電在做局局部放放電試試驗(yàn)時(shí)時(shí)，必必須將將視在在發(fā)電量量控制制在規(guī)規(guī)定范范圍內(nèi)內(nèi)，不不然就就會(huì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成破壞壞性的的氣泡泡放電電，從從而使使介質(zhì)質(zhì)受損損，而且且放電電的電電解作作用會(huì)會(huì)使絕絕緣加加速氧氧化，，并腐腐蝕絕絕緣，，從而而降低低變壓壓器的的使用用壽命命氣隙放放電懸浮放放電對(duì)于變變壓器器內(nèi)部部不固固定電電位的的導(dǎo)體體稱為為懸浮體體，由它它引起起的放放電稱稱為懸懸浮放放電。。導(dǎo)致致懸浮浮放電電必須須具備備2個(gè)基本本條件件：一是是懸浮浮導(dǎo)體體處于于電場(chǎng)場(chǎng)中，，根據(jù)據(jù)電容容分壓壓機(jī)理理，必必須取取得一一定的的電位位并能能積蓄蓄一定定的能能量。。二是是由于于懸浮浮導(dǎo)體體引起起電場(chǎng)場(chǎng)畸變變作用用，使使局部部絕緣緣的作作用電電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度超超過其其耐受受電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度。變壓器器在運(yùn)運(yùn)行中中，由由于受受力而而引起起部件件松動(dòng)、、脫落落，很容容易引引起懸懸浮放放電。。所以以在變變壓器器固定定器件件的小小支板板與螺螺栓連連接處處的夾夾件上上不需需要涂涂漆，，避免免金屬屬連接接件接接觸不不良而而導(dǎo)致致懸浮浮放電電，影影響變變壓器器正常常運(yùn)行行懸浮放放電夾層放放電變壓器器絕緣緣結(jié)構(gòu)構(gòu)中有有許多多夾層層，夾夾層有有集積積水分分或其其他極極性分分子的的作用用，該該現(xiàn)象象被稱稱為夾層效效應(yīng)。由夾夾層效效應(yīng)引引起的的局部部放電電，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱夾夾層放放電。。當(dāng)發(fā)生生夾層層放電電后，，會(huì)出出現(xiàn)線線匝絕絕緣間間、段段間絕絕緣間間貫穿穿性放放電、、低壓壓繞組組引線線夾表表面貫貫穿性性放電電、沿沿圍屏屏貫穿穿性樹樹枝狀狀放電電和沿沿紙板板非貫貫穿性性樹枝枝狀放放電，，如圖圖1所示。。做夾夾層試試驗(yàn)時(shí)時(shí)候，，必須須確保保只處處于非貫穿穿性樹樹枝狀狀放電電。夾層放放電夾層放放電尖端放放電尖端是是尖形電電極的簡(jiǎn)稱稱，位位于電電場(chǎng)中中的尖尖端，，不論論其本本身的的電位位高低低，包包括處處于地地電位位，都都會(huì)引引起電電場(chǎng)畸畸變，，使尖尖端附附近的的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度度增大大，該該作用用被稱稱為尖端效效應(yīng)。由尖尖端效效應(yīng)引引起的的局部部放電電，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱尖尖端放放電該放電電能深深入到到絕緣緣紙板板的層層間和和深處處，最最終導(dǎo)導(dǎo)致變壓器器被擊擊穿。設(shè)計(jì)計(jì)制造造時(shí)，，廠家家把尖尖端圓圓形化化或加加均壓罩罩，其目目的就就是為為了防防止尖尖端放放電。。尖端放放電“驅(qū)流流”放放電“驅(qū)流流”放放電是是電流型型放電電，是電電流從從導(dǎo)體體被驅(qū)驅(qū)逐到到電介介質(zhì)中中的一一種物物理現(xiàn)現(xiàn)象，，平常常使用用的電電焊，，其原原理和和“驅(qū)驅(qū)流””放電電的原原理相相同。。雖然然該放放電的的幾率率比較較小，，但是是由于于“驅(qū)驅(qū)流””放電電造成成的影影響非非常大大，因因此同同樣不不能忽忽視局部放電定定位局部放電定定位是根據(jù)據(jù)局部放電電過程中產(chǎn)產(chǎn)生的電磁波、聲聲、光、熱熱和化學(xué)變化等現(xiàn)象來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)定位，，其定位方方法有超聲波定位位、電氣定位、、電-聲聯(lián)合定位位、光定位位和熱定位等。目前國(guó)國(guó)內(nèi)外主要要以超聲波定位位、電氣定定位和電-聲聯(lián)合定位位方法為主。超聲波定位位超聲波定位位主要是根根據(jù)在局部部放電過程程中產(chǎn)生的的超聲波傳傳播的方向和時(shí)間來(lái)確定放電位置的。包括電-聲定位和聲-聲定位，當(dāng)發(fā)生局局部放電時(shí)時(shí)，由于超超聲波通過過不同介質(zhì)質(zhì)向外傳播播，到達(dá)油油箱壁的時(shí)時(shí)間就不同同，在變壓壓器油箱外外殼安裝多多個(gè)超聲波波傳感器，，由于空間位置不同，檢測(cè)到局局部放電產(chǎn)產(chǎn)生的超聲聲波信號(hào)時(shí)間不同，通過測(cè)量量超聲波傳傳播的延時(shí)時(shí)時(shí)間就能能確定局部部放電源的的空間位置置。超聲波定位位電氣定位可可以分為幾何定位法法和基于模型分分析法。當(dāng)變壓器器發(fā)生局部部放電時(shí)，，產(chǎn)生的放放電脈沖沿沿繞組傳播播到達(dá)測(cè)量量端，該放放電脈沖包包含了放電電特性和局局部放電定定位所需的的有用信息息，通過對(duì)對(duì)放電脈沖沖進(jìn)行分析析，可以確確定局部放放電源的空空間位置。電氣定位雖然目前適適用于糾結(jié)結(jié)式繞組，，但是它的的精度非常常高，定位位精度可以以達(dá)到不大大于繞組長(zhǎng)長(zhǎng)度的2%電氣定位電-聲聯(lián)合定位位法電-聲聯(lián)合定位位法主要在在電-聲聯(lián)合檢測(cè)測(cè)法的基礎(chǔ)礎(chǔ)上利用超超聲波在變壓器油和箱壁中的傳播速速度低于電電信號(hào)傳播播速度的特特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)定位。當(dāng)變壓器內(nèi)內(nèi)部發(fā)生局局部放電時(shí)時(shí)，速度較較快的電信信號(hào)先觸發(fā)發(fā)監(jiān)測(cè)器，，監(jiān)測(cè)器再再根據(jù)隨后后超聲信號(hào)號(hào)到達(dá)的時(shí)時(shí)差大小，，推測(cè)變壓壓器內(nèi)部局局部放電的的位置。電-聲聯(lián)合定位位法局部放電在在線檢測(cè)方方法局部放電檢檢測(cè)是以發(fā)發(fā)生局部放放電時(shí)產(chǎn)生生的電、光等現(xiàn)象為依依據(jù)來(lái)判斷斷局部放電電的狀態(tài)。。目前有脈沖電流法法、超聲波檢測(cè)測(cè)法、氣相色譜檢檢測(cè)法、超高頻檢測(cè)測(cè)法、電磁波檢測(cè)測(cè)法、光檢檢測(cè)法、紅紅外熱像法法、射頻檢檢測(cè)法等多種檢測(cè)測(cè)方法。脈沖電流法法脈沖電流法法主要通過過檢測(cè)阻抗來(lái)檢測(cè)變壓壓器套管末端接接地線、外殼接地線線、中性點(diǎn)接地地線、鐵心接地線線以及繞組中中由于局部放電引起的脈沖電流，獲得一些些基本放電電量。該檢測(cè)方法法靈敏度會(huì)隨著試品品電容的增增加而下降，而且易受外界干干擾噪聲（f＜10MHz）的影響，，抗干擾能力力差，因此無(wú)法法有效應(yīng)用用于現(xiàn)場(chǎng)在在線監(jiān)測(cè)。脈沖電流法法超聲波檢測(cè)測(cè)法變壓器在發(fā)發(fā)生局部放放電時(shí)，會(huì)會(huì)同時(shí)發(fā)出出電信號(hào)和聲信號(hào)，超聲波檢檢測(cè)法測(cè)量量的是放電電時(shí)產(chǎn)生的的聲波信號(hào)號(hào)。超聲波波檢測(cè)法是是用固定在在變壓器箱箱壁上的超超聲波傳感感器接收變變壓器內(nèi)部部局部放電電產(chǎn)生的超超聲波，以以檢測(cè)局部部放電量的的大小和位位置。超聲傳感器器的頻帶約約為70～150kHz（或300kHz），大量研研究表明：：局部放電電產(chǎn)生的聲聲波信號(hào)的的頻譜大都都集中在150kHz左右。目前前的超聲波波傳感器靈敏度低、、抗干擾能能力差，無(wú)法在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有效地地檢測(cè)信號(hào)號(hào)。因此，，主要用于于定性地判判斷局部放放電信號(hào)的的有無(wú)，以以及結(jié)合脈脈沖電流法法對(duì)局部放放電源進(jìn)行行物理定位位。超聲波檢測(cè)測(cè)法氣體色譜檢檢測(cè)法油中氣體色色譜分析法法（DGA）是檢測(cè)局局部放電最最有效的工工具之一。。DGA主要是以三比值法為依據(jù)，對(duì)對(duì)三比值進(jìn)進(jìn)行編碼，，各種事故故對(duì)應(yīng)不同同的編碼，，而局部放放電對(duì)應(yīng)比比值所對(duì)應(yīng)應(yīng)的編碼組組合是0，1，0。DGA是建立在變變壓器多年年積累的DGA數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)礎(chǔ)上的，目前，該方方法已廣泛泛用于變壓壓器在線故故障診斷。。由于油氣氣分離時(shí)間間過長(zhǎng)，對(duì)對(duì)于突發(fā)性性的局部放放電很難發(fā)發(fā)現(xiàn)，所以以DGA主要對(duì)變壓壓器局部放放電進(jìn)行定性分析，而無(wú)無(wú)法進(jìn)行定位分析。氣體色譜檢檢測(cè)法超高頻檢測(cè)測(cè)法超高頻法（（UHF法）是通過過超高頻信信號(hào)傳感器器接收局部部放電過輻輻射的超高高頻電磁波波，實(shí)現(xiàn)局局部放電的的檢測(cè)。變變壓器油—隔板結(jié)構(gòu)的的絕緣強(qiáng)度度比較高，，因此變壓壓器中的局部放電能能夠輻射很很高頻率的的電磁波。變壓器局部部放電測(cè)量量時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)干擾信信號(hào)的頻譜譜一般