变压器超声局放技术交流

1、 变压器超声局放测试技术变压器超声局放测试技术2014年年06月月目录目录:一、一、 局部放电定义局部放电定义 二、局部放电产生的原因二、局部放电产生的原因 三、检测局部放电的意义三、检测局部放电的意义四、局部放电测量方法现状和发展方向四、局部放电测量方法现状和发展方向五、超声波法检测变压器局部放电原理五、超声波法检测变压器局部放电原理六、超声波法检测变压器局部放电优点六、超声波法检测变压器局部放电优点七、检测设备介绍七、检测设备介绍八、检测变压器局部放电的判断标准八、检测变压器局部放电的判断标准九、现场检测和定位原则九、现场检测和定位原则十、测试时注意事项十、测试时注意事项十一、应用实例介绍

2、十一、应用实例介绍 一、局部放电定义一、局部放电定义 电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其他地方以发生在导体附近，也可以发生在其他地方 内部局部放电：发生在绝缘体内部的放电内部局部放电：发生在绝缘体内部的放电 表面局部放电：发生在绝缘体表面的放电表面局部放电：发生在绝缘体表面的放电 电晕电晕 ：发生在被气体包围的导体附件的放电：发生在被气体包围的导体附件的放电 二、局部放电产生的原因二、局部放电产生的原因1 绝缘材料不同绝缘材料不同2 绝缘老化绝缘老化3 设计不合理设计不合理4 制造工艺不严谨制造工艺不严谨 三、检测局部放

3、电的意义三、检测局部放电的意义1 常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷这类绝缘缺陷2 局部放电将导致变压器绝缘的劣化和缺陷的局部放电将导致变压器绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故 3 检测局部放电可以避免变压器在运行中发生检测局部放电可以避免变压器在运行中发生突发性绝缘损坏事故突发性绝缘损坏事故 四、局部放电测量方法现状和发展方向四、局部放电测量方法现状和发展方向 局部放电测量方法主要有：脉冲电流法、油色谱分析法、超声局部放电测量方法主要有：脉冲电流法、油色谱分析法、超声波法、超高频法等。波

4、法、超高频法等。 脉冲电流法脉冲电流法 ：一般在停电条件下进行，有相应的测试规程和标：一般在停电条件下进行，有相应的测试规程和标准，能够定性定量测量局放量，设备出厂和交接试验常用的局放测量准，能够定性定量测量局放量，设备出厂和交接试验常用的局放测量方法；方法； 油色谱分析法油色谱分析法 ：定性判断局部放电，已经作为预试项目开展；：定性判断局部放电，已经作为预试项目开展； 超声波法：定性判断局部放电，并可以对放电源进行定位，是查超声波法：定性判断局部放电，并可以对放电源进行定位，是查找故障点的有效方法，目前正推广应用；找故障点的有效方法，目前正推广应用； 超高频法：定性判断局部放电，发展较快，使

5、用方便，是今后开超高频法：定性判断局部放电，发展较快，使用方便，是今后开展现场局部放电带电检测的一个方向。展现场局部放电带电检测的一个方向。 五、超声波法检测变压器局部放电原理五、超声波法检测变压器局部放电原理 1 变压器内部发生局部放电时，伴随着有超声波变压器内部发生局部放电时，伴随着有超声波信号的产生信号的产生; 2 安装在变压器金属箱壁上的超声波检测元件安装在变压器金属箱壁上的超声波检测元件（传感器）将接收到变压器内部放电产生的超声波信（传感器）将接收到变压器内部放电产生的超声波信号号,并通过信号电缆把信号传输到主机，由主机对信号并通过信号电缆把信号传输到主机，由主机对信号进行采集、处理

6、和显示；进行采集、处理和显示； 3 分析所采集到的超声波信号的特征信息，判断变分析所采集到的超声波信号的特征信息，判断变压器内部是否有放电产生；压器内部是否有放电产生； 4 根据不同位置传感器（至少四个）接收信号的根据不同位置传感器（至少四个）接收信号的时间差计算变压器内部放电源的具体位置。其中超声时间差计算变压器内部放电源的具体位置。其中超声波信号在油中传播的速度是波信号在油中传播的速度是1390米米/秒秒 六、超声波法检测变压器局部放电优点六、超声波法检测变压器局部放电优点 1 受电气干扰少受电气干扰少 ；2 在带电的状态下进行检测，也可实现在线监测，在带电的状态下进行检测，也可实现在线监

7、测，具有很高的灵敏度，变压器不需要停电，需要具有很高的灵敏度，变压器不需要停电，需要的人力物力较少的人力物力较少 ，操作简单；，操作简单；3 可以随时进行检测，随时跟踪分析绝缘缺陷可以随时进行检测，随时跟踪分析绝缘缺陷 ；4 可以识别多个局放源；可以识别多个局放源；5 可以对变压器内部的局部放电源进行准确定位可以对变压器内部的局部放电源进行准确定位 ，指导检修工作。指导检修工作。 七、检测设备（七、检测设备（DISP-24）介绍）介绍 该系统配置了该系统配置了24通道通道,超声波传感器灵敏度高超声波传感器灵敏度高; 信号处理和分析功能强大，可以对信号进行滤波、波信号处理和分析功能强大，可以对信

8、号进行滤波、波形分析、聚类分析和定位分析等形分析、聚类分析和定位分析等; 测试软件界面友好、直观，可以通过二维或三维图形测试软件界面友好、直观，可以通过二维或三维图形显示超声波信号的特征信息；显示超声波信号的特征信息； 自动化程度高，操作方便。自动化程度高，操作方便。 图图1 DISP-241 DISP-24局放测试系统局放测试系统 图图2 2 传感器、信号电缆、磁性吸座等传感器、信号电缆、磁性吸座等图图3 MICRO-3 MICRO- 局放测试系统局放测试系统 图图4 4 无线超声局放系统无线超声局放系统 八、检测变压器局部放电的判断标准八、检测变压器局部放电的判断标准1 判断局部放电的特征

9、信息及图谱判断局部放电的特征信息及图谱 图图5 超声波信号超声波信号 幅值（幅值（Amplitude）：）： 传感器检测到超声波信号的最高峰值，传感器检测到超声波信号的最高峰值，用分贝（用分贝（dB）值表示。）值表示。幅值幅值 20 log (Vs/Vo) dB （1）这里的这里的Vs是指传感器的输出值（单位是是指传感器的输出值（单位是V）；）；Vo是参考电压，是参考电压，相当于相当于1微伏传感器输出电压值。微伏传感器输出电压值。持续时间（持续时间（Duration）：从信号第一次越过门槛值开始到信号）：从信号第一次越过门槛值开始到信号最后一次由门槛值之上跌落到门槛值之下之间的时间间隔。持续时

10、间最后一次由门槛值之上跌落到门槛值之下之间的时间间隔。持续时间的长短与信号的强弱和门槛值的大小有关。的长短与信号的强弱和门槛值的大小有关。门槛值（门槛值（Threshold）：控制信号能否被采集进来的阀值，用）：控制信号能否被采集进来的阀值，用户可以根据需要随时调节门槛值。户可以根据需要随时调节门槛值。能量能量(Energy)： 越过门槛值分界线的波形面积总和。能量的大越过门槛值分界线的波形面积总和。能量的大小与信号的强弱和门槛值的大小有关。小与信号的强弱和门槛值的大小有关。 图图6 信号特征指数图信号特征指数图 图图7 信号撞击谱图信号撞击谱图信号特征指数图：该图表示每个通道接收到与工频信号

11、有关的信信号特征指数图：该图表示每个通道接收到与工频信号有关的信号特征随时间的变化。号特征随时间的变化。信号撞击谱图：该图表示每个通道接收到与工频信号有关的信号信号撞击谱图：该图表示每个通道接收到与工频信号有关的信号个数，它是判断有无局放的主要依据之一。个数，它是判断有无局放的主要依据之一。 2 判断依据判断依据根据实践经验总结，变压器局部放电产生的超声波信号有如下几个根据实践经验总结，变压器局部放电产生的超声波信号有如下几个特征特征 ：（1）超声波信号幅值介于）超声波信号幅值介于40-90dB之间；能量值介于之间；能量值介于0-500之间；持之间；持续时间介于续时间介于10-3000S之间，

12、不排除某些局放产生的超声波信号的特征之间，不排除某些局放产生的超声波信号的特征信息值在此范围之外。幅值在信息值在此范围之外。幅值在40dB以下的信号一般是噪声。以下的信号一般是噪声。（2）超声波信号的波形应表现为开始幅值较大，然后持续振荡衰减）超声波信号的波形应表现为开始幅值较大，然后持续振荡衰减成三角形状。成三角形状。（3）用）用PDD-MATE局放软件分析得到的超声波信号特征指数图和局放软件分析得到的超声波信号特征指数图和撞击谱图应表现为与标准的图谱一致。撞击谱图应表现为与标准的图谱一致。（4）对放电源进行定位得到的定位点相对集中，不排除存在多点放）对放电源进行定位得到的定位点相对集中，不

13、排除存在多点放电现象。电现象。 3 标准图谱标准图谱（1）存在强局部放电标准图谱）存在强局部放电标准图谱 幅值：幅值：62dB, 能量：能量：17， 持续时间：持续时间：1084S （2）存在弱局部放电标准图谱）存在弱局部放电标准图谱 幅值：幅值：43dB, 能量：能量：1， 持续时间：持续时间：95S 九、现场检测和定位原则九、现场检测和定位原则1 传感器布置原则传感器布置原则 将将8-12个传感器分别安装在变压器个传感器分别安装在变压器箱壁四周，如右图所示。箱壁四周，如右图所示。2 采集参数设置原则采集参数设置原则门槛值：门槛值：35-40dB 信号频率：信号频率：100kHz-400kH

14、z 采样率：采样率：1MSPS3 数据采集原则数据采集原则 经过一段时间，当在同一位置测得的超经过一段时间，当在同一位置测得的超声波信号无异常时，合理移动传感器一次，声波信号无异常时，合理移动传感器一次，再次进行测试，全面检测变压器局部放电超声波信号。再次进行测试，全面检测变压器局部放电超声波信号。 图图16 传感器布置位置示意图传感器布置位置示意图 4 定位时坐标原点及坐标轴选定原则定位时坐标原点及坐标轴选定原则 图图17 三相变压器坐标示意图三相变压器坐标示意图图图18 单相变压器坐标示意图单相变压器坐标示意图 十、测试时注意事项十、测试时注意事项 1 在进行局部放电检测前，检测人员应详细

15、了解应检测在进行局部放电检测前，检测人员应详细了解应检测变压器近期的油色谱数据以及其运行情况。变压器近期的油色谱数据以及其运行情况。2 在变压器箱壁布置传感器时，应把传感器布置在变压在变压器箱壁布置传感器时，应把传感器布置在变压器绝缘薄弱点相对应的位置，例如对应的高低压线圈的引器绝缘薄弱点相对应的位置，例如对应的高低压线圈的引出线、分接开关和两相线圈之间的部位。出线、分接开关和两相线圈之间的部位。3 布置好传感器后，应先检测现场的背景噪声，正式进布置好传感器后，应先检测现场的背景噪声，正式进行局部放电检测时，应把信号的门槛值设定在背景噪声值行局部放电检测时，应把信号的门槛值设定在背景噪声值之上

16、。统计分析所检测变压器的背景噪声值，大部分在之上。统计分析所检测变压器的背景噪声值，大部分在35dB以下，一般不超过以下，一般不超过40dB。 4、在检测过程中，当检测到信号比较强时，持续监测一、在检测过程中，当检测到信号比较强时，持续监测一段时间，记录哪些传感器接收到的信号比较强、多，然后段时间，记录哪些传感器接收到的信号比较强、多，然后用用PDD-Mate分析软件对数据进行分析，看其特征指数图分析软件对数据进行分析，看其特征指数图和撞击谱图是否表现局部放电信号的特征。经过分析后，和撞击谱图是否表现局部放电信号的特征。经过分析后，如果检测到的信号是局部放电信号，应把其他没有检测到如果检测到的

17、信号是局部放电信号，应把其他没有检测到信号的传感器移到有检测到信号的传感器附近，看其是否信号的传感器移到有检测到信号的传感器附近，看其是否也检测到强的局部放电信号。然后选定好原点，测量出每也检测到强的局部放电信号。然后选定好原点，测量出每个传感器在变压器箱壁上对应的坐标，对放电源进行准确个传感器在变压器箱壁上对应的坐标，对放电源进行准确定位。定位。5、对于检测到有局部放电的变压器时，熟悉变压器结构、对于检测到有局部放电的变压器时，熟悉变压器结构的检测人员应对所得到的定位点与变压器相对应的结构联的检测人员应对所得到的定位点与变压器相对应的结构联系起来，分析造成变压器局部放电的原因。系起来，分析造

18、成变压器局部放电的原因。 十一、应用实例十一、应用实例1 1 广州蓄能电厂广州蓄能电厂500k500k主变压器主变压器变压器型号：变压器型号：ODWF-18/525kV-340MVAODWF-18/525kV-340MVA，出厂日期：，出厂日期：1991-101991-10 在在20052005年预试时被发现本体油中乙炔含量严重超标，年预试时被发现本体油中乙炔含量严重超标，并有上升趋势；并有上升趋势； 2006 2006年年1 1月，对该变压器在空载状态下进行超声波局放月，对该变压器在空载状态下进行超声波局放带电测试，以确定其局放严重程度及放电位置。带电测试，以确定其局放严重程度及放电位置。

19、图图1919特征信息图特征信息图 图图2020撞击谱图撞击谱图 信号连续不断信号连续不断, ,幅值达到幅值达到65dB65dB；放电明显，而且比较严重。；放电明显，而且比较严重。现场检测图谱现场检测图谱 图图21 21 定位图定位图 变压器放电源主要变压器放电源主要集中集中A A相和相和C C相绕组的上相绕组的上半部分，而且半部分，而且C C相绕组相绕组上半部分的定位点比上半部分的定位点比A A相的密集。相的密集。C相相 图图22 22 低压低压c c相线圈端部严重过热相线圈端部严重过热 图图23 23 低压低压c c相线圈变形和放电痕迹相线圈变形和放电痕迹 变压器返厂解体检查时相关照片变压器

20、返厂解体检查时相关照片: : 2 2 惠州变电站惠州变电站500kV500kV变压器组变压器组B B相相变压器型号：变压器型号：ODFSZ9-250000/500 ODFSZ9-250000/500 ，出厂日期：，出厂日期：2003-032003-03 变压器在变压器在20032003年投产后便发现油中有乙炔含量存在，年投产后便发现油中有乙炔含量存在，并逐步缓慢增长；运行至并逐步缓慢增长；运行至20062006年年 8 8月月2020日，本体油中的乙日，本体油中的乙炔含量达到炔含量达到7.6L/L7.6L/L，严重超出标准规定值，变压器被迫，严重超出标准规定值，变压器被迫临时停运。临时停运。

21、为查找缺陷，为查找缺陷，20062006年年 8 8月月3030日，对该变压器在外施电日，对该变压器在外施电压下同时采用压下同时采用“脉冲电流法脉冲电流法”、“超高频法超高频法”和和“超声波超声波法法”进行局部放电检测，并利用进行局部放电检测，并利用 DISP-24DISP-24测试系统进行超测试系统进行超声波局部放电定位，以确定故障性质和查找故障点。声波局部放电定位，以确定故障性质和查找故障点。 现场检测图谱现场检测图谱 图图2424特征信息图特征信息图 图图2525撞击谱图撞击谱图 本次局部放电检测是在停电加压状态下进行的，超声本次局部放电检测是在停电加压状态下进行的，超声波法与脉冲电流法

22、检测得到的结果一致，检测结果显示该波法与脉冲电流法检测得到的结果一致，检测结果显示该主变有悬浮放电现象。主变有悬浮放电现象。 变压器局部放电信号变压器局部放电信号主要集中是在沿高压套主要集中是在沿高压套管往下到变压器中间的管往下到变压器中间的位置。位置。 图图26 26 定位图定位图高压套管高压套管 现场检查情况现场检查情况 图图28 28 处理后的图片处理后的图片 图图27 27 检查时的图片检查时的图片 高压线圈静电屏的引线漏接造成悬浮放电。高压线圈静电屏的引线漏接造成悬浮放电。处理后恢复正常。处理后恢复正常。 3 3 楚雄换流站楚雄换流站500kV500kV变压器组变压器组C C相相变压器型号：变压器型号：ZZDFPZ-250000/600KHD ，出厂日期：，出厂日期：20102010 该变压器该变压器在投入运行（在投入运行（2010年年6月月18日投运，期间属于日投运，期间属于调试阶段）后短时间内油中乙炔增长迅速，调试阶段）后短时间内油中乙炔增长迅速，6月月21日，该换日，该换流变油中乙炔达到流变油中乙炔达到22.89L/L。 6月月24日，对该主变进行局放超声波检测与定位。通过日，对该主变进行局放超声波检测与定位。通过