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武汉国电西高电气有限公司高压电气设备局部放电状态检测培训资料高端工艺品质卓越目录CONTENTS目录13局部放电状态检测升流变压器2高压电气设备局部放电高压设备带电（在线）测试的必要性1.预防性试验需要停电进行，有很大的局限性。2.现场停电试验需要发电机等成套的加压设备，工作复杂且工作量大。3.试验周期长，不能及时发现设备的隐患及绝缘变化趋势。章节目录局部放电状态检测1传播途径2取样方法1.局放信号在绝缘介质中的传播途径1）脉冲电流（LC传输回路）2）高频电磁波3）超声波2.局放信号取样方法1)宽频电流互感器2)天线（超高频）3)超声传感器章节目录高压电气设备局部放电13变压器GIS2开关柜4发电机高压设备带电检测的特点：1.无须停电，操作简便，可随时了解运行设备的绝缘状况，局部放电变化趋势。2.可随时确定运行设备的局部放电位置。3.带电检测的数据可以为设备的维修提供依据。4.可对运行设备的故障点进行跟踪测试。5.单台巡检仪可用于多台被测设备，也可连续监测运行中的可疑设备。6.巡检仪可以完成离线局部放电试验和放电点定位试验。(一）变压器局部放电基础知识检测原理在线监测主要案例带电（在线）检测（1）变压器局部放电检测基础知识（1）变压器放电信号的传输：1）脉冲电流2）超声波3）电磁波铁心放电点铁心接地线油箱高压引线脉冲电流电磁波超声波天线（2）变压器局部放电的检测方法1）宽频带电流互感器2）超声波传感器3）超高频天线（2）变压器局部放电的检测方法铁心放电点铁心接地线油箱高压引线脉冲电流电磁波超声波天线电流互感器超声波传感器1）变压器局放在线检测2）变压器局放在线监测（3）变压器局部放电带电（在线）检测分类此两类产品根据用户的需要和现场的状况来确定，其检测原理和检测方法是一致的，只是检测设备有区别，在线检测仪器为便携式设计，适合于短时间巡回检测，对电力设备运行状态快速进行判断；而在线监测装置一般为固定式设计，适合于室内外安装并进行长期的监测运行，对电力设备内部绝缘的发展趋势进行监测。2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法1）脉冲电流法由电力变压器的结构所决定，其绕组除匝间电容外还与铁心之间存在几百甚至几千pF的分布电容，同时绕组与油箱间也存在上百pF的分布电容，当变压器的绕组等主绝缘回路中发生局部放电时，其产生的高频信号覆盖了从几十千赫兹到几十兆赫兹，甚至到千兆赫兹，由于，几百皮法电容对于几百千赫兹以上的高频信号相当与通路，所以，放电信号就会向所有与放电点有容性关系的回路中传播，其中一条回路必然包括铁心接地回路。所以在铁心接地线上安装宽频带电流互感器可有效接收变压器内放电信号。铁心放电点铁心接地线油箱高压引线脉冲电流电流互感器电磁波脉冲电流法检测原理图2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法2）超声波法虽然电力变压器的结构较为复杂，但是变压器的整个器身内充满了变压器油，而绕组、绝缘材料、支撑、夹件、引线等部件均浸在油中，由于，变压器油为超声波的良好传播媒介，这为在箱壁外侧检测局放产生的超声信号提供了有力条件，当变压器内部产生放电信号时，除产生放电脉冲电流沿容性回路传输外，还会同时激发出机械波（超声波）信号通过变压器油向四周辐射传播，所以，在变压器的箱壁外侧安放超声波传感器可以接收到内部较大的放电信号。2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法铁心放电点铁心接地线油箱高压引线脉冲电流超声波超声波传感器超声波法检测原理图2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法3）超高频法虽然通常电力变压器绝缘结构中的局部放电可以看成是由一点源发出的，当绝缘介质某处发生局部放电时，所产生的电磁扰动随时间变化产生电磁波，局部放电激发的超高频电磁波在变压器内部传播过程中，会产生一定的衰减，但对电磁波的接收影响不大，变压器箱体可引起电磁波的严重衰减，大大减低检测灵敏度，因此在检测时选用内置式天线。2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法铁心放电点铁心接地线油箱高压引线脉冲电流电磁波天线2、变压器局放带电（在线）检测原理及方法3、变压器局放带电（在线）监测（1）常见的网络构成原理在现实应用中常见的网络构成基本分为两种，一种是集控式，一种是分布式1）集控式所谓集控监测模式一般是一台监测集控主机具备多个模拟输入通道，一般为8、12、16、24通道或更多，监测主机安装在被监测设备附近，可在被监测设备上同时安装多个相同或不同类型的传感器，通过多条同轴电缆连接到监控主机。监控主机的安装的安装方式一般分为立式和壁挂式两种，其他部分完全相同。其特点为：①通道数量多，可对1台设备进行多点监测。②可采用脉冲电流、超声同时监测，提高监测结果的准确性③可进行多传感器同步监测3、变压器局放带电（在线）监测2）分布式所谓分布式是监测模式采用数字式传感器，被监测信号在传感器内完成信号调理后直接实现高速A/D转换，经过基本的数据处理后通过现场总线将数字信号传输到本地集控单元，数据在本地集控单元完成数据保存，超标报警等功能后将最后结果向上级管理系统传输。其特点为：①安装灵活方便，无需布置大量的信号线，可单独运行。②可任意增加被测设备的监测点数。③可电、声同时监测，提高监测结果的准确性。④所有监测仪器可通过一条总线连接到主控室。⑤投资费用低。3、变压器局放带电（在线）监测检测波形如下图所示：检测结果：检测过程中未发现明显脉冲放电信号，通过对检测波形及数据分析判断，该变压器运行状态良好，内部未发生明显局部放电现象。3、变压器局放带电（在线）监测案例二：检测方法：使用电流互感器对某电厂变压器进行运行状态下的局部放电在线检测。（如下图）3、变压器局放带电（在线）监测检测波形如下图所示：检测结果：通过对检测波形及数据分析判断，检测到的脉冲信号为典型局部放电信号，由此判断，该变压器内部已发生局部放电现象，变压器已出现绝缘缺陷。3、变压器局放带电（在线）监测（二）开关柜局部放电基础知识检测原理在线监测主要案例带电（在线）检测1、开关柜局放带电（在线）检测基础知识（1）开关柜局部放电传播途径：1）脉冲电流（LC传输回路）局放信号由分布电容对接地引线构成回路传输（见下图）。1、开关柜局放带电（在线）检测基础知识2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：（1）脉冲电流法脉冲电流法检测原理图（2）超声波法开关柜在放电过程中会产生声波。放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十Hz到几MHz，其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：（3）地电波法（对地瞬变电压法）开关柜内部发生局部放电现象时，电磁波产生的电压脉冲在金属外壳内表面传播，电压脉冲通过金属箱体的接缝处等传播出去，同时在开关柜的金属箱体上产生一个暂态对地电压（一般在几十毫伏到几伏，而且时间只能维持几纳秒）2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：（4）超高频法开关柜在放电过程中会产生高频电磁波。由于开关柜金属柜体的屏蔽，导致这些高频信号很难传到开关柜外部，因此在检测时需将传感器固定到开关柜内壁，使用该方法检测需在柜壁开孔，故本法常用于在线监测，不推荐使用本方法进行巡回检测。2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：2、开关柜局部放电在线检测原理及方法：3、开关柜局放在线检测主要案例案例一：检测方法：使用地电波传感器对某电厂高压六号开关柜进行运行状态下的局部放电在线检测。地电波传感器检测波形如下图所示：检测结果：检测过程中未发现明显脉冲放电信号，且检测到的信号幅值很小。据此判断，被测开关柜内部绝缘状态良好，未发生明显局部放电现象。3、开关柜局放在线检测主要案例案例二：（图片需要更换）检测方法：使用地电波传感器对某电厂十五号高压开关柜进行运行状态下的局部放电在线检测。地电波传感器3、开关柜局放在线检测主要案例检测波形如下图所示：检测结果：通过对检测波形及数据分析判断，检测到的脉冲信号为典型局部放电信号，由此判断，该开关柜内部已发生局部放电现象。3、开关柜局放在线检测主要案例（三）GIS局部放电基础知识检测原理在线监测主要案例带电（在线）检测1、GIS局放带电（在线）检测基础知识（1）GIS放电信号的传输途径（见下页图）1）脉冲电流2）电磁波辐射3）超声波辐射（2）放电信号在GIS中传输的特点1）金属外壳屏蔽2）超声波传输介质衰减率高3）外壳多点接地1、GIS局放带电（在线）检测基础知识2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法1)脉冲电流法该方法的优点是可以对测量回路进行校准，从而对视在电荷进行定量，存在的主要问题是解决抗干扰问题比较麻烦，目前能达到的灵敏度约5PC，这对检测一些缺陷显然是不够的。特别是对于测量附着在高压导体上的颗粒和固体绝缘表面上的颗粒，其检测灵敏度还有待于改善。脉冲电流法检测原理图2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法2）UHF测量法也就是所谓超高频测量法，其下限频率在300MHz以上，因而可把电晕放电引起的干扰排除掉，其抗干扰性能是最优越的。它的上限频率在1000MHz或以上。UHF测量一般要求在GIS上安装内部耦合器，因为UHF信号最好从内部耦合器取出，但若没有内部耦合器，也可在开窗处或者屏障的暴露边缘处设外部耦合器。当用宽带数字存储显示器一起测量时，可以根据从相邻耦合器到达的信号之间的时间差对故障准确定位，只要测得两耦合器之间的距离，就可根据简单的计算求出故障的位置。虽然在校准上还存在问题，但TF15/3303、05联席会议确认，UHF方法比IEC60270的方法灵敏。2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法UHF法检测原理图2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法3）超声诊断法超声诊断法就是在GIS外部安放传感器，传感器的灵敏范围为20-100KHz。用该方法可以检测，识别和定位GIS中的故障，而不需要预先在GIS上安装内部耦合器和传感器。提高频率可降低环境噪声的影响，采用大于100KHz的较高频率测量可明显提高抗干扰性。这种方法的灵敏度对于绝大多数常见故障是比较高的。对于移动中的颗粒，这个方法比传统的局放测量法和UHF、VHF的优越。对检测来自位于绝缘子上颗粒引起的放电时，这个方法还存在一些问题，由于在环氧树脂绝缘中超声信号衰减很大，所以这种方法不能测量环氧树脂绝缘中的缺陷（例如气泡)。（新的发展证明可部分检测出此类缺陷）2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法超声波法检测原理图2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法4）具有可检测性的内部缺陷（1）颗粒:自由颗粒和盆式绝缘子上的固定颗粒雷电冲击电压影响很小，工频耐压会有很大的降低（取决于颗粒所在的位置）在盆式绝缘子上的颗粒是非常危险的–可能造成盆式绝缘子表面损坏。（2）悬浮屏蔽（由于电气或机械松动）机械的屏蔽松动可以引起悬浮电位接近电极的悬浮屏蔽会使屏蔽与电极之间的放电增加。2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法（3）导体和壳体上的毛刺局部场强增加由于电晕球的保护作用，工频耐压水平不受影响雷电冲击电压水平会大幅度下降毛刺如果大于1-2mm就认为是有害的（4）盆式绝缘子内部缺陷盆式绝缘子内部的缺陷会产生放电，形成电树，最终产生击穿放电这类缺陷应该在GIS出厂试验中检查。应该避免出现在投运的GIS中。2.GIS局放带电（在线）检测原理及检测方法3、GIS局部放电带电（在线）监测GIS局放在线监测网络组成4、GIS局放带电（在线）检测主要案例案例一：检测方法：使用超高频传感器对某330kVGIS变电站进行运行状态下的局部放电在线检测。UHF传感器检测波形如下图所示：4、GIS局放带电（在线）检测主要案例检测结果：检测过程中发现多处明显局部放电脉冲信号，通过对检测到的脉冲波形，数值及检测位置的综合分析，发现放电脉冲幅值呈如下关系：据此判断，3308号C相主变开关内部可能存在局部放电现象。4、GIS局放带电（在线）检测主要案例案例二：检测方法：对某330kVGIS变