PD208讲稿20090416

1、GISGIS局放检测技术局放检测技术北京北京兴泰学成兴泰学成仪器有限公司仪器有限公司权威部门意见权威部门意见国际大电网国际大电网CIGRECIGRE认为：认为：声发射检测方法声发射检测方法( (又称超声方法又称超声方法) )与特高频检测方法均适与特高频检测方法均适用于用于GISGIS局部放电测量，二者均具有很好的灵敏度。局部放电测量，二者均具有很好的灵敏度。声发射局放测量方法已列入声发射局放测量方法已列入IECIEC和和CIGRECIGRE的标准局放测量方法中的标准局放测量方法中行业标准中的相关论述行业标准中的相关论述行业标准中的相关论述行业标准中的相关论述 超声方法测量原理超声方法测量原理P

2、D208PD208型型GISGIS局放检测仪的测量原理局放检测仪的测量原理为声发射原理为声发射原理( (俗称超声法俗称超声法):):电力设备中电力设备中, ,当有局放等缺陷发生时当有局放等缺陷发生时, ,会发射声会发射声信号信号. . 采集这些声音信号采集这些声音信号, ,根据实际应用经验根据实际应用经验加以分析，可以对加以分析，可以对SF6SF6电气设备的运行状况做电气设备的运行状况做出某种程度的安全评估。出某种程度的安全评估。PD208PD208可以检测出声信号的强度、频率成分、可以检测出声信号的强度、频率成分、频率与工频的相关性等，还可以观测声信号的频率与工频的相关性等，还可以观测声信号

3、的原始波形以及相位图谱；原始波形以及相位图谱；声发射局放测量方法已列入声发射局放测量方法已列入IECIEC和和CIGRECIGRE的标准局放测量方法中。的标准局放测量方法中。超声方法测量原理超声方法测量原理声声 源源材料中材料中传传 播播耦耦 合合界界 面面传感器传感器背景噪声背景噪声确定有效声源、位置和确定有效声源、位置和严重程度严重程度诊断诊断系统系统数数 据据显显 示示信信 号号处处 理理信信 号号放大器放大器其它辅其它辅助信息助信息导体导体压力波压力波传感器传感器放电源放电源行波行波接收接收10100KHz10100KHz的声信号；的声信号；能检测的缺陷种类更广泛，能检测的缺陷种类更广

4、泛，不仅限于局放；不仅限于局放；无损检测、现场被测试设备无损检测、现场被测试设备无需停运、不需要其他辅助无需停运、不需要其他辅助设备和设施；设备和设施；缺陷定位最方便，最精准；缺陷定位最方便，最精准；现场抗干扰性能好。现场抗干扰性能好。耦合电容耦合电容局放源局放源声波声波传感器传感器电测信号电测信号超声信号超声信号超声信号与电测信号非常接近！超声信号与电测信号非常接近！超声法与电测法的对比超声法与电测法的对比电测法作为试验室局放测量的常规方法，有着高灵敏度和局放量量度准电测法作为试验室局放测量的常规方法，有着高灵敏度和局放量量度准确的优点，通过与电测法对比可见超声法也具有很高的灵敏度。确的优点

5、，通过与电测法对比可见超声法也具有很高的灵敏度。超声法与特高频法的比较超声法与特高频法的比较u 特高频法特高频法(UHF)(UHF)是接收是接收0.30.33GHz3GHz频段的电磁波信号，因此频段的电磁波信号，因此 它只能检测局放缺陷。超声法不仅能检测局放缺陷，还能检测它只能检测局放缺陷。超声法不仅能检测局放缺陷，还能检测异物和机械类等不伴随局放或者放电信号非常微弱的缺陷。异物和机械类等不伴随局放或者放电信号非常微弱的缺陷。u 内置的特高频传感器对局放有非常高的灵敏度。但当特高内置的特高频传感器对局放有非常高的灵敏度。但当特高频传感器外置时，为了解决现场电磁干扰问题，灵敏度不能设频传感器外置

6、时，为了解决现场电磁干扰问题，灵敏度不能设计的很高。计的很高。u 0.33GHz频段虽然避开了主要电磁干扰，但是仍然存在频段虽然避开了主要电磁干扰，但是仍然存在很多的电磁信号无法避开，同时很多的电磁信号无法避开，同时GIS设备壳体往往充当了一个设备壳体往往充当了一个天线的角色。超声法则不担心干扰问题。天线的角色。超声法则不担心干扰问题。u 目前超声法与特高频法所测信号强度与局放量之间对应关目前超声法与特高频法所测信号强度与局放量之间对应关系还不明确。系还不明确。悬浮悬浮屏蔽屏蔽导体上的毛刺导体上的毛刺盆式绝缘子盆式绝缘子上的颗粒上的颗粒导体导体壳体上的毛刺壳体上的毛刺自由颗粒自由颗粒盆式绝缘子

7、盆式绝缘子内部缺陷内部缺陷壳体壳体盆式绝缘子盆式绝缘子GISGIS内部典型缺陷内部典型缺陷1：由于安装、维修时不注意，在壳体内留有导电微粒及其他杂物；：由于安装、维修时不注意，在壳体内留有导电微粒及其他杂物；2：电极表面有损伤、毛刺、刮伤，或安装、维修不善而出现台阶等；：电极表面有损伤、毛刺、刮伤，或安装、维修不善而出现台阶等；3：导电或接地部分接触不良；：导电或接地部分接触不良；4: 支撑绝缘子内部有气泡或劣化；支撑绝缘子内部有气泡或劣化；5：部件松动；：部件松动；6：气压下降或含水量增多等；：气压下降或含水量增多等；电场力电场力 F=QEF=QE重力重力 F=mgF=mg壳体壳体导体导体颗

8、粒颗粒颗粒撞击壳体颗粒撞击壳体壳体壳体电场电场传感器传感器导体导体GISGIS中的颗粒类故障分析中的颗粒类故障分析 颗粒在电场力与重力的作用下颗粒在电场力与重力的作用下,上下跳动。颗粒每碰撞上下跳动。颗粒每碰撞设备一次，就发射一个宽带瞬态声脉冲，它在壳体内来回设备一次，就发射一个宽带瞬态声脉冲，它在壳体内来回传播。来自这种颗粒的声信号一般是颗粒端部的局放和颗传播。来自这种颗粒的声信号一般是颗粒端部的局放和颗粒碰撞壳体的混合信号。粒碰撞壳体的混合信号。颗粒类故障信号特点颗粒类故障信号特点 信号峰值与有效值示数大；信号峰值与有效值示数大； 信号幅值波动范围较大；信号幅值波动范围较大； 峰值系数大峰

9、值系数大(峰值与有效值之比峰值与有效值之比); 原始波形中信号脉冲的上升沿原始波形中信号脉冲的上升沿与下降沿较陡；与下降沿较陡； 与工频及与工频及2倍工频弱相关；倍工频弱相关；信号特点：信号特点：颗粒类故障危险评估颗粒类故障危险评估u 体积越大、越细长的颗粒越危险体积越大、越细长的颗粒越危险;u 波峰间距波峰间距=飞行时间飞行时间 跳跃高度跳跃高度;u 颗粒的存在明显影响工频耐压水平颗粒的存在明显影响工频耐压水平,对对冲击电压水平影响较小；冲击电压水平影响较小；u 颗粒运动到盆式绝缘子颗粒运动到盆式绝缘子,破坏绝缘子表破坏绝缘子表 面易引发闪络。面易引发闪络。悬浮屏蔽类故障悬浮屏蔽类故障悬浮屏

10、蔽悬浮屏蔽导体导体壳体壳体传感器传感器u 机械的屏蔽松动可以引起悬浮电位；机械的屏蔽松动可以引起悬浮电位；u 相当于增加了一层电容耦合；相当于增加了一层电容耦合；u 近电极的悬浮屏蔽会使屏蔽与电极之间的放电增加；近电极的悬浮屏蔽会使屏蔽与电极之间的放电增加；u 此类故障一般信号水平较高此类故障一般信号水平较高,危害较大。危害较大。悬浮屏蔽类故障悬浮屏蔽类故障(局放局放)信号特点信号特点 信号峰值与有效值示数较高；信号峰值与有效值示数较高； 信号幅值波动范围较小信号幅值波动范围较小,信号水平较稳定；信号水平较稳定； 峰值系数较小峰值系数较小(峰值与有效值之比峰值与有效值之比)； 频率成分频率成分

11、1和和2均有示数均有示数, 但频率成分但频率成分2示数更高；示数更高； 原始波形中信号脉冲的上升沿与下降沿较缓原始波形中信号脉冲的上升沿与下降沿较缓,各波各波峰具有一定的规律性；峰具有一定的规律性； 相位图谱中可观测到声样点的区域性分布。相位图谱中可观测到声样点的区域性分布。毛刺类故障毛刺类故障导体上的毛刺导体上的毛刺导体导体壳体壳体u 毛刺的存在使局部场强增加；毛刺的存在使局部场强增加；u 主要表现为电晕放电；主要表现为电晕放电；u 由于电晕球的保护作用由于电晕球的保护作用, ,工频耐压水平不工频耐压水平不受影响，但是冲击电压水平会大幅下降；受影响，但是冲击电压水平会大幅下降；u 气压和毛刺

12、的尖锐程度对放电有影响；气压和毛刺的尖锐程度对放电有影响；u 毛刺大于毛刺大于1-2mm1-2mm就认为是有害的。就认为是有害的。毛刺类缺陷毛刺类缺陷( (电晕电晕) )信号特点信号特点 信号强度不高；信号强度不高； 峰值系数峰值系数(峰值与有效值之比峰值与有效值之比)较小；较小； 与工频及与工频及2倍工频均相关倍工频均相关,与工频相关与工频相关 性更强；性更强； 信号的频带较窄，一般小于信号的频带较窄，一般小于80KHz； 原始波形界面中各脉冲周期性较强。原始波形界面中各脉冲周期性较强。PD208PD208仪器介绍仪器介绍u超声法原理；超声法原理；u符合符合IEC和和CIGRE标准；标准；u

13、高灵敏度高灵敏度,可达可达1pc；u定位准确度达定位准确度达10cm；u独有的原始波形界面使故独有的原始波形界面使故障查找更直观障查找更直观,查找概率大大查找概率大大提高；提高；u真彩触摸液晶屏；真彩触摸液晶屏；u最小最轻最小最轻,仅仅2kg；前面板：前面板：液晶触摸显示屏；液晶触摸显示屏；超声传感探头接入端超声传感探头接入端;耳机插口；耳机插口；电源开关；电源开关；PD208仪器介绍仪器介绍PD208仪器介绍仪器介绍后面板：后面板：RS232串口串口(与电脑通讯与电脑通讯);充电端口充电端口(3针针)；同步端口同步端口(4针针)；同步选择开关同步选择开关(CT和市电和市电)；BNC端口端口(

14、外接放大器外接放大器)；铭牌。铭牌。PD208仪器介绍仪器介绍传感器：传感器：声发射传感器声发射传感器,默认接收默认接收频段频段10KHz100KHz;谐振频率谐振频率32KHz；高灵敏度；高灵敏度；美国原装美国原装,稳定可靠。稳定可靠。灵敏度与信号衰减灵敏度与信号衰减a图为一个图为一个300KV GIS中放电量与声信号的对应关系；中放电量与声信号的对应关系；b图为信号随传播距离的衰减关系。图为信号随传播距离的衰减关系。PD208PD208的基本功能的基本功能 PD208PD208提供三种测量方式：提供三种测量方式：连续测量连续测量( (信号的峰值、有效值、与工频的相信号的峰值、有效值、与工频

15、的相 关性、关性、与与2 2倍工频的相关性倍工频的相关性) )；原始波形原始波形( (连续几个工频周期内的信号脉冲图谱连续几个工频周期内的信号脉冲图谱) )；相位模式相位模式( (放电幅值与相位的关系放电幅值与相位的关系) )。l参数整定；参数整定；l数据存储与通讯。数据存储与通讯。PD208的测量方式的测量方式-连续测量连续测量本界面测量四项数据：本界面测量四项数据：有效值和周期峰值有效值和周期峰值(衡量信号强弱衡量信号强弱;峰值与有效峰值与有效值的比值以及其波动范围可参考来进行故障类值的比值以及其波动范围可参考来进行故障类型识别型识别);频率成分频率成分1(衡量信号与工频的相关性强弱衡量信

16、号与工频的相关性强弱)频率成分频率成分2(衡量信号与衡量信号与2倍工频的相关性强弱倍工频的相关性强弱)PD208的测量方式的测量方式-原始波形原始波形本界面可观测本界面可观测1 11212个工频周期内的信号图谱。个工频周期内的信号图谱。根据有无异常脉冲判断有无故障；根据有无异常脉冲判断有无故障；根据脉冲特征进行类型识别和严重程度分析。根据脉冲特征进行类型识别和严重程度分析。PD208的测量方式的测量方式-相位模式相位模式根据连续测量和原始波形提供的数据确认根据连续测量和原始波形提供的数据确认有局放或电晕类故障后，可使用本界面具有局放或电晕类故障后，可使用本界面具体观察放电发生的相位位置。体观察

17、放电发生的相位位置。注：使用本界面需先同步现场电源。注：使用本界面需先同步现场电源。几类典型故障的主要特征几类典型故障的主要特征颗粒类颗粒类电晕类电晕类局放类局放类松动类松动类峰值、有效峰值、有效值值高高低低较高较高高高峰值系数峰值系数大大小小小小大大频率成分频率成分1 1无无有有有，但比有，但比成分成分2 2小小有有频率成分频率成分2 2无无有，但比有，但比成分成分1 1小小有有有有原始波形原始波形有有有规律有规律有规律有规律间歇性间歇性测量点的选择及测量周期测量点的选择及测量周期两个法兰之间至少两个法兰之间至少1个点；个点；超过超过1.5m的气室应增加的气室应增加1个测量点；个测量点；某些

18、直径特别大的气室应沿圆周增加测量点；某些直径特别大的气室应沿圆周增加测量点；测量点一般选择气室的中下部；测量点一般选择气室的中下部；l新投运的新投运的GIS应进行一次测量，以后每应进行一次测量，以后每12年进年进行一次测量；行一次测量；l有异常但不严重的应缩短测量周期，做好数据有异常但不严重的应缩短测量周期，做好数据保存以方便比对，数值有增大趋势的应尽快解体保存以方便比对，数值有增大趋势的应尽快解体处理。处理。故障点定位故障点定位信号越强越接近故障点；信号越强越接近故障点；沿壳体沿壳体360360度度, ,观察信号是在特定区域强还观察信号是在特定区域强还是是360360度一样，一样则说明故障源在中央；度一样，一样则说明故障源在中央；声信号在声信号在SF6SF6气体中传播时气体中传播时, ,高频部分比低高频部分比低频衰减更快。据此调整仪器接收频段，根据频衰减更快。据此调整仪器接收频段，根据信号强度的变化情况可判断故障点是在壳体信号强度的变化情况可判断故障点是在壳体附近还是中心区域。附近