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局部放電主要是變壓器、互感器以及其他一些高壓電氣設(shè)備在高電壓的作用下,其內(nèi)部絕緣發(fā)生的放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置,不會(huì)立即形成整個(gè)絕緣貫通性擊穿或閃絡(luò),所以稱為局部放電。局部放電量很微弱,靠人的直覺感覺,如眼觀耳聽是察覺不到的,只有靈敏度很高的局部放電測(cè)量?jī)x器才能把它檢測(cè)到。



局部放電檢測(cè)的作用主要是通過對(duì)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),檢驗(yàn)內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的最大負(fù)荷量,在安全標(biāo)準(zhǔn)的有效范圍內(nèi),施加符臺(tái)技術(shù)要求和安全指標(biāo)的試驗(yàn)電壓,從而做到電力變壓器局部放電的技術(shù)診斷。


一、局部放電的危害及主要放電形式


1.局部放電的危害


局部放電對(duì)絕緣設(shè)備的破壞要經(jīng)過長期、緩慢的發(fā)展過程才能顯現(xiàn)。局部放電時(shí)間雖短,能量也很小,但具有很大的危害性,它的長期存在對(duì)絕緣材料將產(chǎn)生較大的破壞作用,一是使鄰近局部放電的絕緣材料,受到放電質(zhì)點(diǎn)的直接轟擊造成局部絕緣的損壞,二是由放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用,使局部絕緣受到腐蝕老化,電導(dǎo)增加,最終導(dǎo)致熱擊穿。運(yùn)行中的變壓器,內(nèi)部絕緣的老化及破壞,多是從局部放電開始。


2.局部放電的表現(xiàn)形式


局部放電的表現(xiàn)形式可分為三類:第一類是火花放電,屬于脈沖型放電,主要包括似流注火花放電和湯遜型火花放電;第二類是輝光放電,屬于非脈沖型放電;第三類為亞輝光放電,具有離散脈沖,但幅度比較微小,屬于前兩類的過渡形式。


為防止局部放電的發(fā)生,制造單位應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);精心施工,提高材料純凈度,嚴(yán)格處理各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)變壓器維護(hù)、監(jiān)測(cè)等工作,以有效地防止變壓器局部放電的發(fā)生。


二、變壓器局部放電檢測(cè)方法


變壓器局部放電的檢測(cè)方法主要是以局部放電時(shí)所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù),產(chǎn)生局部放電的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電脈沖、超聲波、電磁輻射、氣體生成物、光和熱能等,根據(jù)上述的這些現(xiàn)象也相應(yīng)的出現(xiàn)了多種檢測(cè)方法,下面介紹幾種目前比較常見的局部放電檢測(cè)方法。


1. 脈沖電流檢測(cè)法


這種方法是目前國內(nèi)使用較為廣泛的變壓器局部放電檢測(cè)方法,其主要是通過電流傳感器檢測(cè)變壓器各接地線以及繞組中產(chǎn)生局部放電時(shí)引起的脈沖電流,并以此獲得視在放電量。電流傳感器一般由羅氏線圈制成。主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度較高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、脈沖分辨率高等;缺點(diǎn)是測(cè)試頻率較低、信息量少。




2.化學(xué)檢測(cè)法


化學(xué)檢測(cè)法又被稱為氣相色譜法。變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí),會(huì)導(dǎo)致絕緣材料被分解破壞,在這一過程中會(huì)出現(xiàn)新的生成物,通過對(duì)這些生成物的成分和濃度進(jìn)行檢測(cè),能夠有效的判斷出局部放電的狀態(tài)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是抗電磁干擾較強(qiáng),基本上能夠達(dá)到不受電磁干擾的程度,也比較經(jīng)濟(jì)便捷,還具有自動(dòng)識(shí)別功能;但該檢測(cè)方法也存在一些缺點(diǎn):由于生成物的產(chǎn)生過程時(shí)間較長,故此延長了檢測(cè)周期,只能發(fā)現(xiàn)早期故障,無法檢測(cè)突發(fā)故障,并且該方法只能進(jìn)行定性分析,無法實(shí)現(xiàn)定量判斷。另外現(xiàn)在使用的氣體傳感器對(duì)檢測(cè)到的所有氣體都較為敏感,致使檢測(cè)的準(zhǔn)確性不是很高。


3.光測(cè)法


由于局部放電會(huì)產(chǎn)生光輻射,光測(cè)法主要是針對(duì)局部放電時(shí)產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。通常情況下變壓器油中發(fā)生放電時(shí)所產(chǎn)生的光波長度均不相同,試驗(yàn)結(jié)果表明光波的長度一般在500nm~700nm 這一區(qū)間范圍,當(dāng)光電發(fā)生轉(zhuǎn)換后,根據(jù)光電流的特性,能夠?qū)植糠烹娺M(jìn)行識(shí)別。


4. 超高頻檢測(cè)法


變壓器在發(fā)生局部放電時(shí)都會(huì)出現(xiàn)正負(fù)電荷中和的現(xiàn)象,并且伴隨這一現(xiàn)象都會(huì)形成一個(gè)陡的電流脈沖向周圍輻射電磁波。


該方法主要是通過對(duì)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)所發(fā)射的超高頻電磁波進(jìn)行接收,從而達(dá)到對(duì)局部放電的定位和檢測(cè)。這種檢測(cè)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量頻率比較高、檢測(cè)頻率范圍可以調(diào)節(jié)、抗電磁波干擾性能強(qiáng)、靈敏度較高等。


5. 射頻檢測(cè)法


該方法主要是通過利用電流互感線圈從變壓器的中性點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲取信號(hào),測(cè)量的信號(hào)頻率通常能夠達(dá)到3 萬kHz,從很大程度提高了局部放電的測(cè)量頻率。主要優(yōu)點(diǎn)是射頻檢測(cè)系統(tǒng)安裝方便,檢測(cè)設(shè)備不會(huì)改變變壓器的運(yùn)行方式;其缺點(diǎn)是由于射頻檢測(cè)只能對(duì)單一的信號(hào)進(jìn)行分辨,無法準(zhǔn)確的判斷三相變壓器局部放電信號(hào)的總和,因此,不適合三相變壓器的局部放電檢測(cè)。


6.紅外熱像法


該方法主要是通過紅外線測(cè)量?jī)x器對(duì)變壓器中局部放電時(shí)所產(chǎn)生的電熱能量轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)局部放電區(qū)域內(nèi)的溫度變化達(dá)到檢測(cè)的目的。主要優(yōu)點(diǎn)是紅外線儀器操作簡(jiǎn)便,并且測(cè)出的結(jié)果直觀準(zhǔn)確;其缺點(diǎn)是只能對(duì)變壓器表面的局部放電進(jìn)行檢測(cè),無法檢測(cè)到變壓器深處的故障,只適合定性測(cè)量,目前尚不能用于定量測(cè)量。


7.超聲波檢測(cè)法


這種方法主要測(cè)量的是變壓器局部放電時(shí)所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。通過利用安裝在變壓器油箱上的超聲傳感器對(duì)變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行接收,并以此來確定變壓器局部放電的位置和大小。該方法可以同時(shí)適應(yīng)在線和離線檢測(cè),且檢測(cè)結(jié)果相同;其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行定量判斷,只能作為輔助測(cè)量。




局部放電檢測(cè)的最終目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力變壓器安全性能的更好保障,隨著電力行業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷提高,局部放電檢測(cè)能夠給電力變壓器的整體性能改善和更新?lián)Q代提供充分的數(shù)據(jù)保證,在未來會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。


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