电气设备状态监测与故障诊断

电气气设设备备状状态态监监测测与与故故障障诊诊断断变压压器器局局部部放放电电在在线线监监测测技技术术局部部放放电电是是导导致致电电力力变变压压器器绝绝缘缘劣劣化化的的重重要要原原因因之之一一，，自自20世纪纪中中期期起起，，人人们们就就开开始始对对局局部部放放电电作作了了较较深深入入的的研研究究，，并并取取得得了了很很大大的的进进展展。。引言言通过过大大量量实验验表明明：：局部部放放电电试试验验是能能成成功功地地检检测测绝绝缘缘中中微微小小缺缺陷陷的的有有效效方方法法之之一一，，也也是是考考核核变变压压器器能能否否在在工工作作电电压压下下长长期期安安全全运运行行的的最最有有效效的的方方法法，，因因而而在在现现场场监监测测中中得得到到广广泛泛的的应应用用。。引言言引言言为了了提提高高变变压压器器的的产产品品质质量量，，必必须须对对变变压压器器局局部部放放电电实实施施在线线监监测测并及时时报报警警，这这对对预预防防重重大大事事故故的的发发生生、、保保障障变变压压器器稳稳定定运运行行具具有有重重要要意意义义引言言对运运行行中中的的电电力力变变压压器器进进行行局局部部放放电电监监测测，，在在线线分分析析处处理理相相关关数数据据，，以以期期对对变变压压器器进进行行绝绝缘缘诊诊断断，，必必要要时时提提供供报报警警。。局部放放电在在线监监测技技术，，系根根据超声波波原理将将高频声声波传传感器器放在油箱外外部，测取取局部放放电或电弧放放电所产生生的的的暂态态声波波信号号。引言局部放放电在在线监监测采采用高性能能传感感器，例如如，坡坡莫合合金或或铁氧氧体磁磁芯的的电流流电压压转换换型传传感器器，因因为这这种传传感器器可将将传感感信号号与变变压器器一次次侧有有效隔离。引言根据国国内外外运行行经验验，变变压器器若出出现几几千pC的局部部放电电量，，仍然然可以以继续续运行行。但但如果果局部部放电电量达达到10000pC以上时时，则则表明明变压压器绝绝缘的的缺陷陷已经经十分分严重重。从从变压压器内内部出出现局局部放放电到到绝缘缘击穿穿，有有一个个演变变过程程。引言对局部部放电电监测测的阈阈值报报警和和视在在放电电量的的历史史数据据的发发展趋趋势的的分析析，可可以判判断变变压器器内部部的绝绝缘状状况。。阈值报报警就是当当高频频信号号的幅幅值和和每周周期脉脉冲个个数达达到设设定的的阈值值，以以及脉脉冲波波形达达到脉脉冲宽宽度和和频度度时，，由局局部放放电监监测装装置自自动发发出的的阈值值报警警信号号。引言局部放放电机机理局部放放电又称游离，也就就是静静电荷荷流动动的意意思。。局部部放电电是电电介质质中的的一部部分原原子或或分子子产生生电离离和去去电离离的运运动形形式。。电离是从外外施电电场中中吸取取能量量，生生成正正、负负电荷荷，并并使电电荷运运动。。去电离离是正、、负电电荷中中和，，释放放能量量，生生成新新的原原子和和分子子。该过程程会产产生持持续时时间非非常短短的脉脉冲电电流，，发射射电磁磁波，，相应应地会会在电电介质质中出出现发发热、、发光光和振振动（（声波波和超超声波波）等等物理理现象象。局部放放电机机理由于电电压和和电流流作用用于电电介质质时可可能引引起局局部放放电，，所以以局部部放电电可以以分为为电场型型放电电和电流型型放电电。形成成电场型型局部部放电电的基基本条条件：作用用在电电介质质上的的电场场强度度，超超过该该电介介质的的耐受受电场场强度度。形形成电流型型局部部放电电的基基本条条件：受到到外力力（电电动力力或机机械力力）的的作用用，导导体中中的电电流被被迫进进入电电介质质。局部放放电机机理变压器器中的的局部部放电电主要要有气隙放放电、、悬浮浮放电电、夹夹层放放电、、尖端端放电电和“驱流流”放放电5种局部放放电的的种类类气隙放放电：又称称气泡放放电，变压压器中中的气气泡主主要以以少数数分子子聚集集成微微小气气泡为为主悬悬浮于于油中中，所所以产产生局局部放放电的的气泡泡是相相对静静止的的。主主要以以2种形式式存在在于变变压器器中：：一种是是密封封于固固体内内的气气泡；；另一一种是是油和和固体体（固固体绝绝缘或或金属属）包包围的的气泡泡气隙放放电在变压压器油油中，，由于于气体体的介介电常常数远远小于于油的的介电电常数数，而而电场场强度度与介介电常常数成成反比比，所所以气气体中中的电电场强强度比比油中中的大大很多多。而而气泡泡放电电量与与电场场强度度密切切相关关，因因此气气泡就就更加加容易易放电电。气隙放放电在做局局部放放电试试验时时，必必须将将视在在发电量量控制制在规规定范范围内内，不不然就就会转转换成成破坏坏性的的气泡泡放电电，从从而使使介质质受损损，而且且放电电的电电解作作用会会使绝绝缘加加速氧氧化，，并腐腐蚀绝绝缘，，从而而降低低变压压器的的使用用寿命命气隙放放电悬浮放放电对于变变压器器内部部不固固定电电位的的导体体称为为悬浮体体，由它它引起起的放放电称称为悬悬浮放放电。。导致致悬浮浮放电电必须须具备备2个基本本条件件：一是是悬浮浮导体体处于于电场场中，，根据据电容容分压压机理理，必必须取取得一一定的的电位位并能能积蓄蓄一定定的能能量。。二是是由于于悬浮浮导体体引起起电场场畸变变作用用，使使局部部绝缘缘的作作用电电场强强度超超过其其耐受受电场场强度度。变压器器在运运行中中，由由于受受力而而引起起部件件松动、、脱落落，很容容易引引起悬悬浮放放电。。所以以在变变压器器固定定器件件的小小支板板与螺螺栓连连接处处的夹夹件上上不需需要涂涂漆，，避免免金属属连接接件接接触不不良而而导致致悬浮浮放电电，影影响变变压器器正常常运行行悬浮放放电夹层放放电变压器器绝缘缘结构构中有有许多多夹层层，夹夹层有有集积积水分分或其其他极极性分分子的的作用用，该该现象象被称称为夹层效效应。由夹夹层效效应引引起的的局部部放电电，简简称夹夹层放放电。。当发生生夹层层放电电后，，会出出现线线匝绝绝缘间间、段段间绝绝缘间间贯穿穿性放放电、、低压压绕组组引线线夹表表面贯贯穿性性放电电、沿沿围屏屏贯穿穿性树树枝状状放电电和沿沿纸板板非贯贯穿性性树枝枝状放放电，，如图图1所示。。做夹夹层试试验时时候，，必须须确保保只处处于非贯穿穿性树树枝状状放电电。夹层放放电夹层放放电尖端放放电尖端是是尖形电电极的简称称，位位于电电场中中的尖尖端，，不论论其本本身的的电位位高低低，包包括处处于地地电位位，都都会引引起电电场畸畸变，，使尖尖端附附近的的电场场强度度增大大，该该作用用被称称为尖端效效应。由尖尖端效效应引引起的的局部部放电电，简简称尖尖端放放电该放电电能深深入到到绝缘缘纸板板的层层间和和深处处，最最终导导致变压器器被击击穿。设计计制造造时，，厂家家把尖尖端圆圆形化化或加加均压罩罩，其目目的就就是为为了防防止尖尖端放放电。。尖端放放电“驱流流”放放电“驱流流”放放电是是电流型型放电电，是电电流从从导体体被驱驱逐到到电介介质中中的一一种物物理现现象，，平常常使用用的电电焊，，其原原理和和“驱驱流””放电电的原原理相相同。。虽然然该放放电的的几率率比较较小，，但是是由于于“驱驱流””放电电造成成的影影响非非常大大，因因此同同样不不能忽忽视局部放电定定位局部放电定定位是根据据局部放电电过程中产产生的电磁波、声声、光、热热和化学变化等现象来实实现定位，，其定位方方法有超声波定位位、电气定位、、电-声联合定位位、光定位位和热定位等。目前国国内外主要要以超声波定位位、电气定定位和电-声联合定位位方法为主。超声波定位位超声波定位位主要是根根据在局部部放电过程程中产生的的超声波传传播的方向和时间来确定放电位置的。包括电-声定位和声-声定位，当发生局局部放电时时，由于超超声波通过过不同介质质向外传播播，到达油油箱壁的时时间就不同同，在变压压器油箱外外壳安装多多个超声波波传感器，，由于空间位置不同，检测到局局部放电产产生的超声声波信号时间不同，通过测量量超声波传传播的延时时时间就能能确定局部部放电源的的空间位置置。超声波定位位电气定位可可以分为几何定位法法和基于模型分分析法。当变压器器发生局部部放电时，，产生的放放电脉冲沿沿绕组传播播到达测量量端，该放放电脉冲包包含了放电电特性和局局部放电定定位所需的的有用信息息，通过对对放电脉冲冲进行分析析，可以确确定局部放放电源的空空间位置。电气定位虽然目前适适用于纠结结式绕组，，但是它的的精度非常常高，定位位精度可以以达到不大大于绕组长长度的2%电气定位电-声联合定位位法电-声联合定位位法主要在在电-声联合检测测法的基础础上利用超超声波在变压器油和箱壁中的传播速速度低于电电信号传播播速度的特特点来实现现定位。当变压器内内部发生局局部放电时时，速度较较快的电信信号先触发发监测器，，监测器再再根据随后后超声信号号到达的时时差大小，，推测变压压器内部局局部放电的的位置。电-声联合定位位法局部放电在在线检测方方法局部放电检检测是以发发生局部放放电时产生生的电、光等现象为依依据来判断断局部放电电的状态。。目前有脉冲电流法法、超声波检测测法、气相色谱检检测法、超高频检测测法、电磁波检测测法、光检检测法、红红外热像法法、射频检检测法等多种检测测方法。脉冲电流法法脉冲电流法法主要通过过检测阻抗来检测变压压器套管末端接接地线、外壳接地线线、中性点接地地线、铁心接地线线以及绕组中中由于局部放电引起的脉冲电流，获得一些些基本放电电量。该检测方法法灵敏度会随着试品品电容的增增加而下降，而且易受外界干干扰噪声（f＜10MHz）的影响，，抗干扰能力力差，因此无法法有效应用用于现场在在线监测。脉冲电流法法超声波检测测法变压器在发发生局部放放电时，会会同时发出出电信号和声信号，超声波检检测法测量量的是放电电时产生的的声波信号号。超声波波检测法是是用固定在在变压器箱箱壁上的超超声波传感感器接收变变压器内部部局部放电电产生的超超声波，以以检测局部部放电量的的大小和位位置。超声传感器器的频带约约为70～150kHz（或300kHz），大量研研究表明：：局部放电电产生的声声波信号的的频谱大都都集中在150kHz左右。目前前的超声波波传感器灵敏度低、、抗干扰能能力差，无法在现现场有效地地检测信号号。因此，，主要用于于定性地判判断局部放放电信号的的有无，以以及结合脉脉冲电流法法对局部放放电源进行行物理定位位。超声波检测测法气体色谱检检测法油中气体色色谱分析法法（DGA）是检测局局部放电最最有效的工工具之一。。DGA主要是以三比值法为依据，对对三比值进进行编码，，各种事故故对应不同同的编码，，而局部放放电对应比比值所对应应的编码组组合是0，1，0。DGA是建立在变变压器多年年积累的DGA数据库基础础上的，目前，该方方法已广泛泛用于变压压器在线故故障诊断。。由于油气气分离时间间过长，对对于突发性性的局部放放电很难发发现，所以以DGA主要对变压压器局部放放电进行定性分析，而无无法进行定位分析。气体色谱检检测法超高频检测测法超高频法（（UHF法）是通过过超高频信信号传感器器接收局部部放电过辐辐射的超高高频电磁波波，实现局局部放电的的检测。变变压器油—隔板结构的的绝缘强度度比较高，，因此变压压器中的局部放电能能够辐射很很高频率的的电磁波。变压器局部部放电测量量时，现场干扰信信号的频谱谱一般