变压器局部放电在线监测 PPT课件

变压器局部放电 的在线监测
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变压器局部放电的在线监测
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目录
1.概述 2.局部放电信号的检测 3.监测灵敏度和抗干扰技术 4.放电量的在线标定 5.放电源的定位
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1.概念
局部放电的概念
➢当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘 部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电
通道的这种放电现象
窄带型（谐振型）：几十千赫； 宽带型：几百千赫。
材料：铁淦氧 要求：高灵敏度、高信噪比，有较强的抗工频磁饱和
能力
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2.1 脉冲电流法信号检测
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2.1 脉冲电流法信号检测
多个检测传感器（多个检测点）的目的：
多方面测量局部放电，以便判断放电部位； 抑制现场干扰的需要，有时需要两个或更多信号比较，
➢ 变压器的噪声：巴克豪森噪声的频率在20kHz以内；磁声发射 的频率分布在20～65kHz；机械振动、风扇振动等频率一般都 在数千赫兹以内。
➢ 所以，声发射传感器的检测频带大致在70～180kHz间。
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2.2 声测法信号检测
2.局部放电声波的传播
➢ 局部放电产生的声波可以看成点声源，以球面波形式向 四外传播。由于变压器油和凡士林油都只能传播纵波（ 纵波的介质质点振动方向与声波的传播方向是一致的， 而横波则与之垂直），故声发射传感器在变压器外壳上 接收到的是纵波。
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目录
1.概述 2.局部放电信号的检测 3.监测灵敏度和抗干扰技术 4.放电量的在线标定 5.放电源的定位
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3.1 局放在线监测的灵敏度要求
➢ 定义：在线条件下监测系统能够测到或辨识的最小放电 量。从实际使用情况考虑，监测系统应能达到测出危险放 电量的灵敏度。
➢ 根据国内外运行经验，电力变压器的局部放电量在数千皮库时 仍可继续安全运行，当达到10000pC及以上时则应引起严重注 意，此时绝缘可能存在明显的损伤。
➢ 从能监测出设备最小的危险放电量考虑，在线监测的灵敏度至 少应在数千皮库，例如4000～6000pC。
➢ 一般情况下，变电站的干扰水平可达到数万甚至百万皮库。例
如500kV线路电晕的干扰水平可能达到l～4×l04pC。
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3.2 干扰来源分析
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3.2 干扰来源分析
干扰的传播途径 ➢ 从监测系统的工频电源进入，故监测系统电源宜由隔
2.2 声测法信号检测
3.声测法的检测灵敏度
声发射传感器的关键元件是锆钛酸铅压电晶体（将声波转换成 一定频率的电信号），选择原则：灵敏度大。
局放在液体材料中产生声波的声压较大，例如油中比空气中声 压约大2万倍，故用声测法检测变压油中的局放是较灵敏的。
若局部放电发生在油浸固体材料中的气隙或油中气隙，由于声 波的衰减或被反射，检测灵敏度将大大降低。
总体来说，由于变压器具有较复杂的绝缘结构，声测法检测局 部放电的灵敏度不高。
措施：声发射传感器后往往紧接有放大、滤波装置，对声发射 传感器信号进行预处理。
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2.3 监测信号的A/D转换
➢ 对于70～180kHz的被测局部放电信号应采用高速 采样系统。
➢ 一般采样频率应为信号频率的10倍以上，即700～ 1800kHz
危害
➢局部放电会使绝缘逐步受到侵蚀和损伤。
监测方法
➢ 油中溶解气体分析；
➢ 专门的局部放电监测方法。
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1.1 变压器局部放电的监测方法
电测法 脉冲电流法
非电测法 油中气体分析、红外监测、光测法和声测法
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1.1 变压器局部放电的监测方法
1.脉冲电流法
原理 利用局部放电所产生的脉冲信号，即测量因放电时 电荷变化所引起的脉冲电流。它是离线条件下测量电 气设备局部放电的基本方法，也是在线监测局部放电 的主要手段。
离变压器加上低通滤波器供电以抑制干扰。
➢ 通过电磁耦合进入监测系统，故监测系统包括连线 应很好地屏蔽。利用光电隔离和光纤传输信号也可减 少电磁耦合引起的干扰。
➢ 通过传感器（即检测元件）进入，它和局部放电的信 号混叠在一起，上述方法不能抑制这个干扰通道，需 采取其它技术措施。
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3.3 局部放电抗干扰技术
1.选择合适的检测频带，以避开现场的主要干扰频带。
➢ 对固定式系统，可在现场实测确定干扰频带。 ➢ 设置多个检测频带。
缺点：灵敏度低且不能确定放电量。 声测法和脉冲电流法配合使用，能扬长避短、各取所长
，是局部放电的重要监测手段。
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1.2变压器局部放电在线监测系统
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目录
1.概述 2.局部放电信号的检测 3.监测灵敏度和抗干扰技术 4.放电量的在线标定 5.放电源的定位
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2.1 脉冲电流法信号检测
传感器 种类：穿心式高频电流互感器型（CT型） 分类（带宽）：
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2.2 声测法信号检测
2.局部放电声波的传播
➢ 声波在同一媒质中传播也会衰减（衰减的大小与声波频 率有关，频率越高衰减越大）。
➢ 声波经传播到达传感器需要时间，电信号到达电流传感器几乎
不需要时间。则电流和声传感器同时检测局部放电时，声信号
将迟后于电信号△t，这个时延可用来确定放电源的位置。
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如：极性鉴别系统。
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2.2 声测法信号检测
1.局部放电声波的检测频率
➢ 声波是一种机械振动波，它是当发生局部放电时，在放电区域 中分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上产生了一种压力 所形成。
➢ 局部放电由一连串脉冲形成，由此产生的声波也是由脉冲形成 ，它的频谱范围很广，为10～107Hz数量级范围。研究表明， 变压器局部放电声波的主频率范围30～180kHz。
特点
优点：灵敏度高、放电量可以标定。 缺点：由于现场严重的电磁干扰将大大降低监测灵敏度
和信噪比。
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1.1 变压器局部放波来进行测量，是应用最 广泛的非电测法测量局放方法。
特点
优点：基本上不受现场电磁干扰的影响，信噪比高，可 以确定放电源的位置。
➢ 声波在不同媒质中的传播速度不同：
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2.2 声测法信号检测
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2.2 声测法信号检测
2.局部放电声波的传播
➢ 界面衰减：当声波从一种媒质传播到另一媒质时，由于 声特性阻抗不匹配造成反射而致。衰减大小可用反射系 数R来表示。特性阻抗相差越小，反射系数R越小，检测 灵敏度越高（声发射传感器与变压器外壳之间涂上一层 凡士林油）。