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电声联合检测技术在变压器局部放电在线检测中的应用
[发布时间]:2012年8月17日 [来源]:21ic [点击率]:6822
【导读】: 随着电力设备电压等级的提高,电力部门对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。局部放电检测作为一种非破坏性试验,越来越得到人们的重视。文章介绍了局部放电检测中电—声联合检测技术的应用,并对采用此检...

2.1.2 无线电干扰电压法(RIV)

无线电干扰电压法,包括射频检测法,最早可追溯到1925 年,Schwarger 发现电晕放电会发射电磁波,通过无线电干扰电压表可以检测到局部放电的发生。国外目前仍有采用无线电干扰电压表检测局部放电的运用,在国内,常用射频传感器检测放电,故又叫射频检测法。较常用射频传感器有耦合电容传感器、Rogowski 线圈电流传感器和射频天线传感器等。RIV 方法能定性检测局部放电是否发生,甚至可以根据电磁信号的强弱对电机线棒和没有屏蔽层的长电缆进行局部放电定位;采用Rogowski 线圈传感器也能定量检测放电强度,测试频带较宽(1~30MHz),现场测试证明,该方法具有较好的实用价值。

2.1.3 超高频(UHF)局部放电检测技术

超高频检测又分为超高频窄带检测和超高频超宽频带检测。前者中心频率在 500MHz 以上,带宽十几MHz 或几十MHz,后者带宽可达几GHz。由于超高频超宽频带检测技术有噪声抑制比高、包含信息多等优点受到人们的关注,通常所说的超高频检测技术即指超高频超宽频带检测。

用于超高频局部放电检测的传感器主要为窄带天线传感器。利用窄带天线作传感器早在1980 年Kurtz等人就提出过,他们设计的传感器用于大型电机局部放电测试,安装在一个或两个磁极上,可探测到单根定子线棒的放电。目前,窄带天线传感器已在检测大型电力变压器、GIS、电力电缆等设备的局部放电上有相关应用。

2.2 超声波检测法

介质中发生局部放电时,其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发,此时放电源如同一个声源,向外发出声波。由于放电持续时间很短,所发射的声波频谱很宽,可达到数MHz。要有效检测声信号并将其转化为电信号,传感器的选择是关键。常用的声传感器有用于气体中的电容麦克风(condensermicrophone)、驻极体麦克风(electrets microphone)和动态麦克风(dynamic microphone);用于液体中类似于声纳的所谓水中听诊器(hydrophone);用于固体中的测震仪(accelerometer)和声发射(acousticemission)传感器。

较之电测法,声测法在复杂设备放电源定位方面有独到的优点。但是,由于声波在传播途径中衰减、畸变严重,声测法基本不能反映放电量的大小。这使得实际中一般不独立使用声测法,而将声测法和电测法结合起来使用则可以得到较为准确的在线检测数据。

3.电-声联合局部放电在线监测系统的工作原理与组成

3.1 系统构成

采用电-声联合检测技术应用于大型电力变压器局部放电在线检测的系统基本示意图如下所示。

 

如图1所示,系统中本地主机用于处理从传感器获取的信号并将其数字化,而采用上位机进行局放信号的筛选、分析并完成局放脉冲数值记录、监测局放量发展状况等功能。该装置所采用的传感器分别为超声波传感器(AE)与射频电流传感器(RFCT),AE传感器用于测量伴随局部放电产生的超声波信号,RFCT传感器则用于检测高频脉冲电流。由于高压设备四周总是充斥着各类噪声,因而要求检测系统具有高性能系统配置及信号处理能力以便检测设备内部产生的微弱局放信号。因此,系统同时配有两类传感器,并采用不同的信号处理技术,在时域中同步分析交变场中的检测信号。

系统中的本地主机包括CPU、ADC插板、信号处理插板、主板、电源及机箱等部件。主要功能为信号放大、信号处理(如:数字滤波、波形测量、脉冲记数、波形数据以及数据传输等)。终端用户安装专用软件后可通过个人电脑设置系统参数及工作条件、显示波形、进行信号分析,同时可对局放信号自动分析并存储相关信息(如信号的幅值、频率、相位等),从而实现了对设备的远端监测。

3.2 电-声联合检测系统之技术特点

检测方法方面:系统同时采用电-声联合检测法,较单一测试方法更为灵活、可靠;各通道检测图可分别采用二维、三维及其他方式显示。

由于对单台变压器在线检测至少采用四个超声波传感器,故系统可针对某个局放脉冲计算出声源参考位置;超声检测主要用于定性地判断局放信号的有无,以及结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在电力变压器的在线检测中,它是主要的辅助测量手段。

此外系统将射频检测法应用于局放在线检测。它是在脉冲电流法的基础上,利用Rogowski线圈从变压器的接地线处测取信号,这样测量的信号频率可以达到30MHz,大大提高了局部放电的测量频率,同时测试系统安装方便,检测设备不改变电力系统的运行方式。装置中采用了开合钳式射频电流传感器,自变压器油箱接地线上取脉冲电流信号,故安装无须设备停电。

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