熱門關(guān)鍵詞: 高壓開關(guān)動作特性測試儀 斷路器特性測試儀 變壓器綜合測試系統(tǒng) 承裝承試設(shè)備選型 高壓開關(guān)測試儀 變壓器綜合測試 串聯(lián)諧振
局部放電的過程除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外,還會產(chǎn)生電磁輻射、超聲、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等。因此針對這些現(xiàn)象,局部放電在線監(jiān)測的基本方法有脈沖電流測量、超聲波測量、光測量、化學(xué)測量、超高頻測量以及特高頻測量等方法。其中脈沖電流法放電電流脈沖信息含量豐富,可通過電流脈沖的統(tǒng)計特征和實測波形來判定放電的嚴重程度,進而運用現(xiàn)代分析手段了解絕緣劣化的狀況及其發(fā)展趨勢,對于突變信號反應(yīng)也較靈敏,易于準確及時地發(fā)現(xiàn)故障,且易于定量,因此,脈沖電流法得到廣泛應(yīng)用。目前,國內(nèi)不少單位研制的局部放電監(jiān)測裝置普遍采用這種方法來提取放電信號。該方法通過監(jiān)測阻抗、接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流,獲得視在放電量。它是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種監(jiān)測方法,也是國際上唯一有標準(IEC60270)的局放監(jiān)測方法,所測得的信息具有可比性。圖1-1為比較典型的局部放電在線監(jiān)測(以變壓器為例,圖中CT表示電流互感器)原理框圖。
隨著技術(shù)的發(fā)展,針對不同的監(jiān)測對象,近年來發(fā)展了多種局部放電在線監(jiān)測方法。如光測量、超高頻測量以及特高頻測量法等。利用光電監(jiān)測技術(shù),通過光電探測器接收的來自放電源的光脈沖信號,然后轉(zhuǎn)為電信號,再放大處理。不同類型放電產(chǎn)生的光波波長不同,小電暈光波長≤400nm呈紫色,大部為紫外線;強火花放電光波長自<400nm擴展至>700nm,呈桔紅色,大部為可見光,固體、介質(zhì)表面放電光譜與放電區(qū)域的氣體組成、固體材料的性質(zhì)、表面狀態(tài)及電極材料等有關(guān)。這樣就可以實現(xiàn)局部放電的在線監(jiān)測。同樣,由于脈沖放電是一種較高頻率的重復(fù)放電,這種放電將產(chǎn)生輻射電磁波,根據(jù)這一原理,可以采用超高頻或特高頻測量法監(jiān)測輻射電磁波來實現(xiàn)局部放電在線監(jiān)測。
日本H.KAwada等人較早實現(xiàn)了對電力變壓器PD的聲電聯(lián)合監(jiān)測(見圖1-2)。由于被測信號很弱而變電所現(xiàn)場又具有多種的電磁干擾源,使用同軸電纜傳遞信號會接受多種干擾,其中之一是電纜的接地屏蔽層會受到復(fù)雜的地中電流的干擾,因此傳遞各路信號用的是光纖。通過電容式高壓套管末屏的接地線、變壓器中性點接地線和外殼接地線上所套裝的帶鐵氧體(高頻磁)磁心的羅戈夫斯基線圈供給PD脈沖電流信號。通過裝置在變壓器外殼不同位置的超聲壓力傳感器,接受由PD源產(chǎn)生的壓力信號,并由此轉(zhuǎn)變成電信號。在自動監(jiān)測器中設(shè)置光信號發(fā)生器,并向圖中所示的CD及各個MC發(fā)出光信號。最常用的是,用PD所產(chǎn)生的脈沖電流來觸發(fā)監(jiān)測器,在監(jiān)測器被觸發(fā)之后,才能監(jiān)測到各超聲傳感器的超聲壓力波信號。后由其中的光信號接收器接收各個聲、電信號。
綜合分析各個傳感器信號的幅值和時延,可以初步判斷變壓器內(nèi)部PD源的位置。如果像圖1-3所示的波形及時延情況,則可判斷PD源離MC2的位置更近一些。
由于現(xiàn)場存在大量的干擾,故在線測量的PD靈敏度要比屏蔽的實驗室條件下測量的靈敏度低得多。IEC要求新生產(chǎn)的≥300kV變壓器在制造廠的實驗室里試驗時,PD的視在放電量應(yīng)小于300pC~500pC。一般認為現(xiàn)場大變壓器的PD量在≥10000pC時,應(yīng)引起嚴重關(guān)切。所以PD的監(jiān)測靈敏度至少應(yīng)達到5000pC。然而即使是這樣一個要求,在進行在線測量時,也并非一定能夠?qū)崿F(xiàn)。
二、局部放電在線監(jiān)測中的抗干擾措施簡介
局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要采用脈沖電流法,但是,實際應(yīng)用效果往往不夠理想,因為現(xiàn)場環(huán)境中局部放電信號的提取較為困難,干擾有時比局部放電脈沖信號強2~3個數(shù)量級,而且局部放電測量中的干擾信號是多種多樣的,按頻帶可分為窄帶干擾和寬帶干擾,而按其時域波形特征可分為連續(xù)的周期性干擾、脈沖型干擾和白噪聲3類,連續(xù)的周期性干擾包括:電力系統(tǒng)載波通信和高頻保護信號引起的干擾、無線電干擾。此類干擾的波形通常是高頻正弦波,有固定的頻率和頻帶寬度。脈沖型干擾信號包括:供電線路或高壓端的電暈放電、電網(wǎng)中的開關(guān)及晶閘管整流設(shè)備閉合或開斷引起的脈沖干擾、電力系統(tǒng)中其他非監(jiān)測設(shè)備放電引起的干擾、試驗線路或鄰近處的接地不良引起的干擾、浮動電位物體放電引起的干擾、設(shè)備的本機噪音和其他的隨機干擾。此類干擾在時域上是持續(xù)時間很短的脈沖信號,而在頻域上是包含多種頻率成分的寬帶信號,具有與局部放電信號相似的時域和頻域特征。
白噪聲包括各種隨機噪聲,如變壓器繞組的熱噪聲、配電線路及變壓器繼電保護信號線路中由于耦合進入的各種噪聲以及監(jiān)測線路中的半導(dǎo)體器件的散粒噪聲等。因此,如何有效地識別和抑制干擾,獲得可靠的局部放電信號就成為局放在線監(jiān)測中需要解決的問題。
局部放電在線監(jiān)測抗干擾措施已有很多方法,有的已應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng),由于干擾是多樣的,表現(xiàn)出的特性也不同,用一種方法來有效地抑制所有的干擾是不可能的,針對不同的干擾源,需采取不同的措施,綜合運用,達到抗干擾的目的。抑制干擾的措施有消除干擾源、切斷干擾途徑和干擾的后處理三種方法。對于因系統(tǒng)設(shè)計不當引起的各種噪聲,可以通過改進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計電路、增強屏蔽等加以消除;保證測試回路各部分良好連接,可以消除接觸不良帶來的干擾;提供一點接地,消除現(xiàn)場的孤立導(dǎo)體,可以消除浮動電位物體帶來的干擾;通過電源濾波可以抑制電源帶來的干擾;屏蔽測試儀器,可以抑制因空間耦合造成的干擾。而對于其他的通過測量傳感器進入監(jiān)測系統(tǒng)的干擾,則需要通過各種硬件和軟件的方法,進行干擾的后處理來抑制。這些措施主要包括頻域開窗和時域開窗。頻域開窗利用周期型干擾在頻域上離散的特點對其加以抑制;時域開窗利用脈沖干擾在時域上離散的特點來消除。對于這兩種處理方法,應(yīng)采用頻域開窗在前、時域開窗在后的原則。近年來,小波分析的發(fā)展,又開辟了通過時—頻分析來抑制干擾的新思路。
三、存在的問題
目前抑制干擾的方法和思路雖很多,但真正成功地用于監(jiān)測系統(tǒng)的不多,有的效果并不理想。需要在理論和應(yīng)用方面作進一步的研究,如噪聲干擾的特性,特別是對排除了載波干擾和無線電干擾等已知的且較易排除的強大干擾后的其它干擾的特性、局部放電脈沖在電力設(shè)備中的傳播規(guī)律等。
近年來,局部放電監(jiān)測已廣泛用于評定電力設(shè)備的絕緣狀態(tài),但由于現(xiàn)場存在大量干擾信號,在線監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度和監(jiān)測的可靠性受到了嚴重的影響。因此干擾的消除和抑制是電力設(shè)備局部放電在線監(jiān)測的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。