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1、黄河水院自动工程系毕业论文 毕 业 论 文电力变压器检测技术研究设计作 者 姓 名 ： 专 业、班 级： 发电厂及电力系统1102班 学 号： 2011110232 校内指导教师： 校外指导教师： 邓银环 完 成 日 期 ： 2014年7月17日 黄河水利职业技术学院自动化工程系摘要局部放电测量是目前测试电力设备特性、发现设备内部缺陷、预防设备故障的一种非常有效的手段。为满足现代电力企业的需求，超高频法、超声波法、油色谱法等许多局部放电在线检测技术得以发展，并在现实中得到应用。本文介绍了北京市电力公司主变压器局部放电在线检测技术的应用研究，对局部放电的测量技术进行了分析，积累了大量数据、样本和
2、经验，给出了技术应用的两个典型案例，介绍了DMS超高频和TECHIMP高频两种先进技术方法的典型典型图谱。建立多种局部放电在线检测方法合理搭配的联合诊断方法，为未来电力设备在线测方法发展提供指导。关键词：变压器；局部放电；在线检测；高频；超高频目 录摘要- 2 - 目录. - 3-1第一章 引言- 4 -1.1 选题背景和意义- 4 -1.2 文献综述- 4 -1.3 本文的主要内容和结构安排- 5 -2 第二章 局部放电与变压器局部放电的测量- 8 -2.1 局部放电概述.- 9 -2.2 变压器局部放电测量方法- 13 -3第三章 北京市电力公司局部放电在线监测技术- 15 -3.1空间电
3、磁波频谱测试技术- 16 -3.2 POCheck高频局部放监测技术- 17 -3.3地电波局部放监测技术- 21 -3.4超声波局部放监测技术.- 23-3.5 OWTS震荡波局部监测技术- 24 -3.6 高速示波器精确定位技术. . - 27 - 3.7超高频局放监测技术. .- 28 -3.8油色谱分析技术.- 34 -3.9气体分析技术.- 35 -4第四章局部放电联合诊断技术- 36 -4.1联合诊断技术原理- 37 -4.2典型图谱的实测比对- 37 -4.3联合诊断技术的确立- 37 -5 第五章典型案例- 38 -5.1案例- 39 - 结论- 40 -致谢- 41 -第一章
4、引言1.1选题背景和意义随着国民经济的发展，针对电力系统可靠运行的要求越来越高，而电力变压器是电力系统的枢纽设备，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。对实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响变压器正常运行的主要原因，而局部放电是造成变压器绝缘劣化的主要原因。它既是绝缘缺陷的预兆，又是其发展的产物。目前国内的局放试验多在离线状态下进行，此时变压器已经脱离电网及外界干扰，测量较容易。但离线状态下，设备处于“冷状态”，外界的电磁场、发热、机械振动等环境影响都与实际运行时不同，所测数据也有一定偏差，因此有必要进行局放在线检测。同时，在线检测时试品不用承受高于额定值的过电压，不会影响被试设备，
5、属于非破坏性试验。此外，带电检测可以在不影响设备正常运行的情况下，随时测量或监测设备的“健康状态”，使管理者对设备运行状态心中有数，也便于科学合理地安排设备检修周期及检修项目，使维修更换时有的放矢，不仅大量缩减检修时间及相应人力物力财力消耗，也使企业管理水平上升到一个新的层面，实现对在役设备的在线监测和数字化管理。电力设备综合监测、分析、诊断一直是电力部门期待解决的问题。传感技术、信号检测处理技术及诊断技术的发展，为建立电力变压器局部放电在线监测系统提供了技术基础，变压器运行经验的积累为绝缘诊断提供了依据。本课题期望能够引进、消化、吸收国内外的先进技术和经验，结合北京市电力公司设备的实际情况，
6、实现北京市电力公司自己特色的主变压器局部放电在线检测实施方法和分析判断方法。1.2文献综述局部放电检测是以发生局部放电时产生的电光声等现象为依据，来判断局部放电的状态，包括定位和放电的程度。其检测方法有脉冲电流法、超声波检测法、光测法、化学检测法等多种检测方法。l、脉冲电流法脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器，检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法，IEC 60270为IEC正式公布的局部放电测量标准。检测变压器局部放电用的电流传感器通常由罗戈夫斯基线圈制成。电流传感器按
7、频带可分为窄带和宽带两种，窄带传感器带宽一般在10kHz左右，中心频率在20-30kHz之间或更高;宽带传感器带宽为100kHz左右，中心频率在200-400kHz之间。脉冲电流法通常被用于变压器出厂试验以及力其他离线测试中，其离线测量灵敏度高，而且可以测量视在放电量。脉冲电流法的缺点在于:由于运行现场干扰严重，导致脉冲电流法无法有效应用于在线监测;对于变压器这类具有绕组结构的设备，由于局部放电在绕组内的传播导致脉冲电流法在标定时产生很大的误差;当试样的电容量较大时，受藕合电容的限制，测试仪器的测量灵敏度受到一定限制;测量频率低，频带窄，包含的信息量少。2、超声波法用固定在变压器油箱壁上的超声
8、波传感器可以接受到局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小和位置。由于此方法受电气干扰的影响比较小以及它在局部放电定位中的作用，人们对超声波的研究比较深入。局部放电产生的声波频率范围分布很广，一直延伸到超声波频率，而现场中的环境干扰(如运行中变压器的励磁噪声、散热器风扇、冷却器、潜油泵的噪声、循环油噪声等)的频率大多为声频。因此，选择局部放电的超声频段进行检测容易避开干扰的影响，选用的频率范围一般为70-150kHz，目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。很早以前人们就用局部放电发生的声波和超声波来检测放电的位置，但由于灵敏度很低，在局部放电测试中很少使用。近年来，由于换能元
9、件灵敏度的提高和低噪声的集成元件放大器的应用，大大提高了超声波测量的灵敏度。再加上设计好的超声波探测仪器可以很好地消除干扰，能有效确定局部放电的部位。超声检测主要用于定性地断局放信号的有无，以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在电力变压器的离线和在线检测中，它是主要的辅助测量手段。3、DGA法(气相色谱法)当变压器中发生局部放电时，各种绝缘材料发生分解破坏，产生新的生成物，通过检测气体生成物的组成和浓度，可以判断局部放电的状态。目前，该方法广泛应用于变压器，分析各种气体的组成和浓度可确定故障类型和故障程度。IEC为此特意制定了三比值法的推荐标准。该方法目前已广泛应用于变压
10、器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局放检测领域非常有效的方法。该方法的优点是不受外界电磁干扰的影响，准确度较高。但是DGA法具有两个缺点:油气分析是一个长期的监测过程，因而无法发现突发性故障;该方法无法进行故障定位。4、红外热像法它是利用变压器内部局部放电产生的电热能量转换来检测局部放电区域的温度变化。优点是使用方便，结果直观。缺点是当故障点处于变压器深处时，检测不到。用于定性测量有其一定意义，但用于定量研究还存在困难。目前多用于套管的检测。5、RIV法(无线电干扰测量法)局部放电会产生无线电干扰的现象很早就被人们所认识。例如人们常采用无线电电压干扰
11、仪来检测由于局放对无线电通讯和无线电控制的干扰，并已制定了测量方法的标准。用RIV表来检测局放的测量线路与脉冲电流直测法的测量电路相似。此外，还可以利用一个接收线圈来接收由于局放而发出的电磁波，对于不同测试对象和不同的环境条件，选频放大器可以选择不同的中心频率(从几万赫兹到几十万赫兹)，以获得最大的信噪比。这种方法已被用于检查电机线棒和没有屏蔽层的长电缆的局放部位。6、光测法光测法利用局放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不同，研究表明通常在500700nm之间。在实验室利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化等方面已经取得了很大进展，但是由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低，且需
12、要被检测物质对光是透明的，因而在实际中无法应用。7、射频检测法利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号，测量的信号频率可以达到3万千赫兹，大大提高了局放的测量频率，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。但对于三相电力变压器，得到的信号是三相局放信号的总和，无法进行分辨，且信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展，射频检测法在局放在线检测中得到了较广泛的应用。8、超高频法局部放电超高频检测是通过超高频传感器接收变压器内部局部放电产生的超高频电磁波，实现局部放电的检测，并实现抗干扰。变压器每一次局部放电都发生正负电荷的中和，伴随有一个很陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。根据已经
13、取得的结论:局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小，且放电间隙的绝缘强度比较高时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射的电磁波超高频分量比较丰富。目前已经证实:变压器内部局部放电确实能激发出很高频率的电磁波，最高可达数1GHz。传统的局部放电检测方法，测量频率低，易受外界干扰。通常超高频检测技术的检测频带是500一1500MHz，而实测表明，现场噪声通常低于400MHz，可最大限度避开干扰。同时，由于检测频带宽，具有较高的灵敏度。另外，与其它方法不同，超高频法测得的波形更加符合实际的放电波形，可以较全面的研究变压器内部局部
14、放电的本质特征。其缺点是超高频法体外检测灵敏度低，体内检测预置超高频传感器要厂家配合;此外，难以进行标定是阻碍超高频技术应用的最大障碍。局部放电超高频检测技术近年来得到了较快的发展，在以GIS为代表的电力设备中得到了成功的应用。由于GIS的结构特点，超高频检测GIS局部放电已成功地应用多年。局部放电信号在GIS中是以TEM波和TE波、TM波的形式传播的，GIS的同轴结构相当于导引电磁波的波导管，TE波与TM波在其中传播的截止频率取决于G工S的结构尺寸，同时由于间隔的作用，一个GIS系统如同一系列的谐振腔，谐振腔中信号传播损耗小，信号传播时间长，通常一个纳秒级的局部放电信号可以持续I0mS以上，有利于检测。对变压器而言，局部放电通常发生在变压器内的油一隔板绝缘中，由于绝缘结构的复杂性，电磁波在其中传播会发生多次折返射及衰减。同时，变压器内箱壁也会对电磁波的传播带来不利影响，这就大大增加了检测的难度。因此，变压器局部放电超高频检测技术的研究还处于起步阶段。国外方面，荷兰KEMA实验室的RutgerS等人在实验室中对变压器局部放电超高频检测技术进行了初步研究。研究结果表明
