变压器局放 可研报告(共15页)

1、可行性报告(bogo)（XX专业(zhuny)）项目(xingm)：变压器局放技术改造可行性研究报告XXXX技术改造可行性研究报告XXXX技术改造可行性研究报告 XXXXX2012年12月7日预算编号申报单位XXXXX计划完成时间201X年XX月项目名称：1.变压器局放在线监测装置技术改造技术改造必要性： HYPERLINK /info/2372.html t _blank 电力变压器作为电力系统中的主要组成设备，它的正常运行情况关乎整个电网的正常运行，一旦变压器发生故障，将会导致大范围停电，由此造成巨大的经济损失，而局部放电目前已经成为引发变压器故障的重要原因之一。对于油浸式变压器，在其制造

2、过程中，由于油漆、干燥和真空处理不彻底，在产品所用的电木筒内、绝缘纸板内、绝缘纸层间等就不可避免地会形成一些空腔时，空腔内就会存在一些气泡。当外施电压达到某一定值时，这些气隙就会首先发生局部放电。另外，油纸绝缘内的油膜，油隔板绝缘结构中的油隙，特别是“锲型”油隙，金属部件、导线等处的尖角、毛刺，电场集中、场强过高的局部区域等也都是容易产生局部放电。局放的产生对绝缘的破坏有两种情况：一是放电点对绝缘的直接轰击，造成局部绝缘破坏，逐步扩大，使绝缘击穿；二是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，电导增加后导致击穿。局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显

3、现。它既是变压器绝缘劣化的征兆和表现形式，又是绝缘进一步劣化的原因，很有可能使变压器过早的发生损坏，影响变压器的使用寿命。因此，对于变压器局部放电进行检测已是保证该设备安全可靠运行的重要措施。 技术改造可行性：一般情况下，为了解变压器等高压设备的绝缘状况，保证高压电气设备在运行中保持良好的绝缘性能,会定期对高压设备做一系列的停电检修，最常见的是做电气设备绝缘预防性试验,通过试验,掌握设备绝缘状况,及时发现绝缘内部隐藏的缺陷,并通过检修加以消除,严重者必须予以更换,以免设备在运行中发生绝缘击穿,造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。但这些试验的缺点是，不能实时监测并且必须停电，对变压器进行局部放电

4、在线检测能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高变压器的可靠性，它还可以弥补耐压试验的不足，通过局部放电在线监测能发现变压器制造和安装的“清洁度，能发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定故障位置，从而进行有效的处理，确保设备的安全运行。因此，开展变压器局部放电在线监测研究具有十分重要的现实意义。ZF800-13变压器局部放电在线监测系统提供三种检测方法：特高频（UHF）法；超声波（AE）法和脉冲电流（HFCT）法原理，具有内置式和外置式两种传感器可供选择。该设备具有灵敏度高、抗干扰能力强，定位准确，使用方便等特点。设备通过采用软硬的多结合重滤波等最新

5、技术有效解决了现场干扰环境下局部放电信号检测的灵敏度问题。该产品适用于对运行中的油浸式变压器、电抗器等设备进行局部放电缺陷检测及定位，检测结果极为可靠。该监测系统实时的采集各种监测数据，就地进行智能分析诊断，并能够通过IEC61850标准，实现与站内的在线监测后台实现数据通讯，通过综合数据通信网，还能与远方的状态监测主站系统通讯，实现远程监控和运行状态分析。系统能够在第一时间内发现变压器等高压电气设备内部潜伏性故障，根据综合监测数据的分析结果，估算出变压器的运行特性和寿命损失，为设备安全运行提供可靠依据。为实现真正意义上的无人值守，避免事故发生，减少维护费用，起到积极促进的作用。审查意见：（是

6、否同意立项；费用确认）项目(xingm)经费预算 单位(dnwi)：万元科目金 额申请资助自 筹备 注（一）直接费用1.人员费（1）研究机构人员费（2）临时工工资2.设备及软件费（1）购置（2）试制3.业务费（1）材料费（2）资料费（3）外协测试试验及加工费（4）会议费（5）差旅费4.其他直接费用（二）间接费用1.现有仪器设备使用费2.直接管理费用3.其他间接费用（三）协作研究支出协作支出1合 计XXXX技术(jsh)改造(gizo)项目可行性研究报告一、前言(qin yn)1.项目名称： XXXX技术改造项目2.项目性质： 技术改造3.编制人： 4.项目负责部门： 5.项目负责人： 二、项目

7、提出的背景及改造的必要性：1.项目提出的背景：大型变压器作为电力生产和输送的主要设备，是整个发电系统的核心设备之一，其安全性能至关重要。由于诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，一旦出现严重故障，必须停电检修，严重影响了电网的安全稳定运行，必将造成重大经济损失。因此，为确保大型变压器的安全运行，变大型变压器的定期检修为状态维护，是今后变压器维护方式的发展方向。变压器局部放电在线监测装置可对大型变压器进行状态实施在线监控，能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高变压器的可靠性，它还可以弥补耐压试验的不足，通过局部放电在线监测能发现变压器制造和安装的“清洁度，能发

8、现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定故障位置，从而进行有效的处理，确保设备的安全运行。2.进行技术改造的必要性：局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。通常情况下局部放电是不会造成绝缘体穿透性击穿的，但是却有可能使机电介质的局部发生损坏。如果局部放电存在的时间过长，放电会使油产生分解，其分解生成物将导致油质劣化，使油中的静电带电现象显著，从而危及油的绝缘性能。油的含气量越大， 油的绝缘强度越低，越容易产生放电局部放电。总结对绝缘的破坏有两种情况：一是放电点对绝缘的直接轰击，造成局部绝缘破坏，逐步扩大，使绝缘击穿；二是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用

9、，使局部绝缘受到腐蚀，电导增加后导致击穿。这些情况对于高压电气设备来讲是一种隐患。所以监测局部放电是必要及重要采用特高频(UHF)检测技术(jsh)，不受电晕干扰的影响，并可灵活选择检测频带，避开(b ki)通讯信号的干扰；通过放油阀安装UHF传感器，不需要变压器退出(tuch)运行；智能诊断技术，可自动识别放电类型，并提供三维PRPD和PRPS等最先进的分析图谱；采用嵌入式结构，就地进行测量和处理，解决了以往工控机结构不适合现场运行的问题。灵敏度高，抗干扰能力强；传感器采用全密封多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力；特高频法和超声波法在检测灵敏度及抗二扰能力方面具有较强的互补性。

10、采用电信号、超声信号联合的检测方法，能对变压器的内部局部放民进行定量和定位分析。3.调查研究的主要依据、过程及结论：依据国家电网公司变电设备在线监测系统技术导则要求，基于在线监测技术的发展水平、在线监测系统应用效果以及变电设备重要程度，在线监测系统配置原则为750 千伏及以上电压等级油浸式变压器、 电抗器应配置油中溶解气体在线监测装置； 400 千伏及以上电压等级换流变压器、 500 千伏油浸式变压器应配置油中溶解气体在线监测装置； 500 千伏（ 330 千伏） 电抗器、 330 千伏、 220 千伏油浸式变压器宜配置油中溶解气体在线监测装置； 对于 110 千伏（ 66 千伏） 电压等级油

11、浸式变压器（电抗器） 存在以下情况之一的宜配置： 存在潜伏性绝缘缺陷； 存在严重家族性绝缘缺陷； 运行时间超过 15 年； 运行位置特别重要。根据此配置原则的规定作出XXXX变压器加装油色谱在线监测系统可行性报告。4.原系统的基本情况：XXXXX现有220KV变压器X台，目前都没有安装在线装置。三、方案(fng n)论证：早期(zoq)，为了解(lioji)变压器等高压设备绝缘状况，保证高压电气设备在运行中保持良好的绝缘性能,会定期对高压设备做一系列的停电检修，最常见的是做电气设备绝缘预防性试验,通过试验,掌握设备绝缘状况,及时发现绝缘内部隐藏的缺陷,并通过检修加以消除,严重者必须予以更换,以

12、免设备在运行中发生绝缘击穿,造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。但这些试验的缺点是，不能实时监测并且必须停电，变压器局部放电在线监测单元是公司依托多年的变电站在线监测相关产品开发经验，利用了传感器技术、高速数据采集技术、电磁抗干扰技术、数字信号处理技术等先进技术，其采用特高频(UHF)检测原理，具有内置式和外置式两种传感器可供选择。该设备具有灵敏度高、抗干扰能力强、定位准确、使用方便等特点，通过采用软硬结合的多重滤波等最新技术有效地解决了现场强干扰环境下局部放电信号检测的灵敏度问题。该产品适用于对运行中的油浸式变压器、互感器等设备进行局部放电缺陷检测及定位，检测结果极为可靠，可广泛应用于装备电

13、力变压器、互感器的110KV以上大型变电站与供电企业，保证电力变压器正常工作，维护电网的正常运行。采用各传感器直接数字化转换后再进行数字信号传输，可以实现分布式安装，然后将所有传感器数字化后的信号通过光纤传输到变压器附近的集控单元，由现场集控单元对传感器采集到的信号进一步压缩调理后通过光纤传输到后台。全新设计的超宽频传感器：传感器采用全密封多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力，同时运用数字滤波、动态耙值、时域开窗等综合抗干扰技术，几乎能完全去除空间电磁干扰，实现强干扰环境下局部放电在线监测。保证测量数据的可靠性；通过对油色谱（DGA）异常的运行变压器进行UHF信号检测和分析，可进一

14、步了解DGA异常的原因，便于决定是否需立即退出运行、安排检修；对UHF信号连续监测，可及时发现运行变压器的突发性故障，弥补油色谱（DGA）反应速度较慢的缺点。在线监测数据的自动采集(cij)软件，实时自动连续采集局部放电数据、监测报警显示，通过后台分析处理数据，显示提取的局部放电信号特征量，并在数据分析界面显示分析结果。若设备发生异常，则软件能自动报警。四、项目(xingm)规模和科研(k yn)主要内容：1、检测原理局部放电测量的方法很多，都是根据局部放电过程中所发生的物理和化学效应，通过测量局部放电所产生的电荷交换、能量的损失、发射的电磁波、发出的声和光以及生成一些新的生成物等信息，来表征

15、局 部放电的状态。这些信息总结起来有电信息和非电信息两大类，由此局部放电测量方法可以分为电测法和非电测法两大类，其具体主要可分为以下几种方法脉冲电流检测法这种方法是目前国内使用较为广泛的变压器局部放电检测方法，其主要是通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流，并以此获得视在放电量。该方法原理是在产生一次局部放电时，试品Cx两端产生一个瞬时电压变化u，此时若经过电Ck耦合到一检测阻抗Zd上，回路就会产生一脉冲电流I，将脉冲电流经检测阻抗产生的脉冲电压信息，予以检测、放大和显示等处理，就可以测定局部放电的一些基本参量（主要是放电量q）。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁

16、干扰能力强、脉冲分辨率高等；缺点是测试频率较低、信息量少。超声波检测法这种方法主要测量的是变压器局部放电时所产生的超声波信号。通过利用安装在变压器油箱上的超声传感器对变压器局部放电产生的超声波进行接收，并以此来确定变压器局部放电的位置和大小。该方法可以同时适应在线和离线检测，且检测结果相同；其缺点是不能进行定量判断，只能作为辅助测量。化学检测法化学检测法又被称为气相色谱法。变压器出现局部放电时，会导致 HYPERLINK /info/1828.html t _blank 绝缘材料被分解破坏，在这一过程中会出现新的生成物，通过对这些生成物的成分和浓度进行检测，能够有效的判断出局部放电的状态。这种

17、方法的优点是抗电磁干扰较强，基本上能够达到不受电磁干扰的程度，也比较经济便捷，还具有自动识别功能；但该检测方法也存在一些缺点：由于生成物的产生过程时间较长，故此延长了检测周期，只能发现早期故障，无法检测突发故障，并且该方法只能进行定性分析，无法实现定量判断。另外现在使用的 HYPERLINK /product/searchfile/1968.html t _blank 气体传感器对检测到的所有气体都较为敏感，致使检测的准确性不是很高 HYPERLINK /info/3361.html t _blank 射频(sh pn)检测法该方法主要是通过利用电流互感线圈从变压器的中性点进行测量(cling

18、)获取信号，测量的信号频率通常能够达到3万kHz，从很大程度提高了局部放电(fng din)的测量频率。主要优点是射频 HYPERLINK /product/searchfile/4152.html t _blank 检测系统安装方便， HYPERLINK /product/searchfile/6323.html t _blank 检测设备不会改变变压器的运行方式；其缺点是由于射频检测只能对单一的信号进行分辨，无法准确的判断 HYPERLINK /product/searchfile/1790.html t _blank 三相变压器局部放电信号的总和，因此，不适合三 HYPERLINK /p

19、roduct/searchfile/12092.html t _blank 相变压器的局部放电检测。特高频UHF检测原理变压器在发生局部放电时都会出现正负电荷中和的现象，并且伴随这一现象都会形成一个陡的电流脉冲向周围辐射电磁波。该方法主要是通过对变压器内部产生局部放电时所发射的超高频电磁波进行接收，从而达到对局部放电的定位和检测。这种检测方法的主要优点是测量频率比较高、检测频率范围可以调节、抗电磁波干扰性能强、灵敏度较高等。通过对上面方法的比较，我们可以得出以下结论：在对变压器中产生的局部放电信号的监测方法中，UHF法是比较适用可行的方法，变压器局放在线监测系统是基于特高频（UHF）法体外检测

20、变压器内部局部放电的原理：特高频探头接收变压器内部由局部放电辐射出的特高频波段的电磁波。当变压器内部局部放电发生时，局部放电过程会产生宽频带的电磁暂态和电磁波。不同类型局部放电的电击穿过程不尽相同，从而产生不同幅值和陡度的脉冲电流，因此产生不同频率成分的电磁暂态和电磁波。如上所述，局部放电能够产生宽频带的电磁暂态和电磁波，在不同频段均可进行局部放电信号传感，之所以要采用UHF传感(0.3-3GHz)，是因为特高频电磁波信号在变压器内部传播衰减较小，有利于局部放电信号的检测，另外在特高频范围内（4003000 MHz）提取局部放电产生的电磁波信号，大大减少了外界干扰信号（干扰信号的频率多在400

21、Mhz以下），可以极大地提高变压器局部放电检测（特别是在线检测）的可靠性和灵敏度。2、局放定位(dngwi)原理UHF传感的局部放电定位基于以下两个(lin )原理：UHF信号传播过程中衰减比较快，离开放电源的距离不同(b tn)，放电信号的幅值显著不同，因此，通过比较UHF放电信号的幅值可以进行放电的粗略定位。局部放电的UHF电磁脉冲具有ns时间量级的起始沿，采用多个UHF传感器同时测量，能够得到ns量级准确度的脉冲时差，基于此时差测量，可实现m量级准确度的放电源定位。3、结构特征系统主要由传感器、现场局放数据采集处理单元、高频电缆或光纤、后台工控机等组成。特高频（UHF）传感器及脉冲电流（

22、HFCT）传感器，特高频传感器又分为人（手）孔传感器和放油阀传感器。现场局放数据采集处理单元主要安装于现场数据采集端子箱内，传感器将局部放电电磁波信号就地数字化处理，采用定制的光纤跳线将数据信号传输到现场数据采集端子箱内的数据采集处理电路模块中进行数模转换与放大，并通过通讯模块单元传输到后台工控机软件中进行数据分析。该监测单元一般有两种测量方式的传感器，特高频（UHF）传感器及脉冲电流（HFCT）传感器，特高频传感器又分为人（手）孔传感器和放油阀传感器。一台变压器一般配置23只特高频（UHF）传感器，传感器的类型一般遵循招标方要求。安装于变压器人（手）孔的盖板内或者变压器球阀和闸阀型的放油阀孔

23、内。一台单相变压器配2只脉冲电流传感器（HFCT），1只安装于变压器高压套管上，1只安装于变压器铁心接地扁铁上。一台三相变压器配4只脉冲电流传感器（HFCT），3只分别安装于变压器3只高压套管上，1只安装于变压器铁心接地扁铁上。采用特高频(UHF)检测技术，不受电晕干扰的影响(yngxing)，并可灵活选择检测频带，避开通讯信号的干扰；通过放油阀安装UHF传感器，不需要(xyo)变压器退出运行；智能诊断(zhndun)技术，可自动识别放电类型，并提供三维PRPD和PRPS等最先进的分析图谱；采用嵌入式结构，就地进行测量和处理，解决了以往工控机结构不适合现场运行的问题。灵敏度高，抗干扰能力强；传

24、感器采用全密封多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力；特高频法和超声波法在检测灵敏度及抗二扰能力方面具有较强的互补性。采用电信号、超声信号联合的检测方法，能对变压器的内部局部放民进行定量和定位分析。4、通讯系统的实现通讯模板采取良好隔离，防止由于异常干扰电压损坏主机，有防止主机死机的良好措施，具备自启动功能及远方启动功能，并能对系统、软件和数据进行备份和恢复。抗干扰性解决方案在局部放电的在线监测中，主要存在两个问题：一个是抗干扰的问题，另一个是数据的解释和绝缘故障模式识别问题。(一)抗干扰问题 由于干扰的种类是多样的，表现出的特性也不同，找出一种有效的方法来抑制所有的干扰是很难的，因

25、此需要针对不同的干扰源，采取不同的措施，综合运 用，达到抗干扰的目的。干扰信号主要通过2种途径进入检测系统：一是通过电磁耦合进入检测系统，因此检测系统应有很好的屏蔽，采用隔离或光电光纤系统传输监测信号也可抑制干扰；另外检测系统本身产生的噪声，它和局部放电信号混叠在一起，用上述方法不可能抑制这种干扰通道，而需采取其它措施。(二)数据的解释和绝缘故障模式识别实际应用中，人们不仅关注能否从局部放电信号中诊断出变压器综合绝缘状况， 还希望能从中获取更为详细的信息，例如绝缘劣化原因、故障类型、严重程度以 及故障点位置等等。因此必须识别出各种放电类型的特点，估算出放电强度，并进行局部放电点定位。如何从检测

26、到的PD信号中判断局部放电类型以及变压器的绝 缘状况是在线监测技术的难点之一。这方面国内外己经做了大量的研究工作，但 是仍然没有很好的解决这个问题。6、监控(jin kn)系统的实现变压器局部放电(fng din)在线监测系统(xtng)后台采用统一的界面和后台中文管理软件，共用一台监控主机，可实现真正意义上的用户配置。每个标准监测系统自成一个在线监测子系统，可以独立运行。系统采用满足监测数据传输所需要的、标准的、可靠的以太网络总线结构。系统支持省调主站要求的通讯规约及接口，支持IEC61850标准及规约，可无条件开放接口及协议文本，必要时能进行转换，便于系统的扩展和兼容；在统一的平台接入前，能通过内部局域网实现数据上传。后台系统配置完整的、安全的、可靠的操作系统、应用软件和