局部放(fàng)電(diàn)的(de)在線監測方法

一(yī)、絕緣內(nèi)部局部放(fàng‍₽≈)電(diàn)在線監測的(de)基本方法

局部放(fàng)電(diàn)的(de)過程除了(le)伴随著(zhe)電(diàn)荷的♥↑(de)轉移和(hé)電(diàn)能(néng)的←←® (de)損耗之外(wài)，還(hái)會(huì)産生(shēng)↓‍≥電(diàn)磁輻射、超聲、發光(guāng)、•♣發熱(rè)以及出現(xiàn)新的(de)生(sh×↓←ēng)成物(wù)等。因此針對(duì)這(zhè)些(xiē)現(xiàn)象，局部放(≠γfàng)電(diàn)在線監測的(de)基本方> γ法有(yǒu)脈沖電(diàn)流測量、超聲波測量、光(guāng)測量、化(hλ"uà)學測量、超高(gāo)頻(pín)測量以及♥≥€π特高(gāo)頻(pín)測量等方法。其中脈沖電(diàn)流法放(fàng)÷←¥ 電(diàn)電(diàn)流脈沖信息含量豐富，可(kě)通(tōng)過電(diàn)流脈沖的(®×de)統計(jì)特征和(hé)實測波形來(lái)判定≠±放(fàng)電(diàn)的(de)嚴重程度，進而運用(y♦≠Ω×òng)現(xiàn)代分(fēn)析手段了(le)解絕緣劣化(huà‌α)的(de)狀況及其發展趨勢，對(duì)于突變信号反應也(yě)較靈敏，易于準确及時(shí)地δ©(dì)發現(xiàn)故障，且易于定量，因此，脈沖電(diàn)流法得(de)到(dào)廣泛應♦↔用(yòng)。目前，國(guó)內(nèi)不(&λ±bù)少(shǎo)單位研制(zhì)的(de)局部放(fàng)電(dià≥¶n)監測裝置普遍采用(yòng)這(zhè)種方法來(láε×¥↓i)提取放(fàng)電(diàn)信号。該方法通(tōng₽☆≠↔)過監測阻抗、接地(dì)線以及繞組中由于局部放(fàng)電(diàn)引起的(de)脈沖≠≤電(diàn)流，獲得(de)視(shì)在放(fàng)電(diàn)量。它是(sh ×★ì)研究最早、應用(yòng)最廣泛的(de)一(yī)÷→§φ種監測方法，也(yě)是(shì)國(guó)際上(shàng)‌₹¥唯一(yī)有(yǒu)标準(IEC60270)的(de)  局放(fàng)監測方法，所測得(de)的(de)信息具有(yǒu)可→≈(kě)比性。圖1－1為(wèi)比較典型的(de)局部放(f∑€≤àng)電(diàn)在線監測(以變壓器¥≥(qì)為(wèi)例，圖中CT表示電(diàn)流互♦♣©感器(qì))原理(lǐ)框圖。

圖1－1 脈沖電(diàn)流法監測變壓器‌φ(qì)局部放(fàng)電(diàn)原理(lǐ)♠™™∞框圖

随著(zhe)技(jì)術(shù)的(de)發展，針對(©​♦duì)不(bù)同的(de)監測對(duì)象，近(jìn)年(ni↕"án)來(lái)發展了(le)多(duō)種局部放(fàng)電(d≤♣→σiàn)在線監測方法。如(rú)光(guāng)測量、超高(gāo)$↓₹₩頻(pín)測量以及特高(gāo)頻(pín)測量法等§§。利用(yòng)光(guāng)電(diàn)監測₽α×技(jì)術(shù)，通(tōng)過光(guāng)λ£↔電(diàn)探測器(qì)接收的(de)來(lái)自(zì)放(fàng)電(​​diàn)源的(de)光(guāng)脈沖信号‍<γ¥，然後轉為(wèi)電(diàn)信号，再放(fàng)大(dà)處理(l ₹$ǐ)。不(bù)同類型放(fàng)電(d≠¶δ©iàn)産生(shēng)的(de)光(guāng)波波長(cháng)®ε®∏不(bù)同，小(xiǎo)電(diàn)暈光(guāng)波長(cháng)≤400nm呈  β紫色，大(dà)部為(wèi)紫外(wài)線；強火(huǒ)花(huā)™ →>放(fàng)電(diàn)光(guāng)波長(cháng)自(zì® ‌)＜400nm擴展至＞700nm，呈桔紅(hóng)色，大(dà)部為(wèi)可(kě✔ <)見(jiàn)光(guāng)，固體(tǐ)、介質表面放(f÷♥→àng)電(diàn)光(guāng)譜與放(fàng)電(diàn)區(q§$¶ū)域的(de)氣體(tǐ)組成、固體(tǐ)材料的(de)性質、表₩‌面狀态及電(diàn)極材料等有(yǒu)關。這(zhè)樣就(©Ωεjiù)可(kě)以實現(xiàn)局部放(fàng)©₽電(diàn)的(de)在線監測。同樣，由于脈沖放(fàng)電(diàn)是(shδ↑✘‍ì)一(yī)種較高(gāo)頻(pín)率的(✘★∑de)重複放(fàng)電(diàn)，這(zhè)種放(fàng)電(dλ​iàn)将産生(shēng)輻射電(diàn₩♥★÷)磁波，根據這(zhè)一(yī)原理(lǐ)，可(kě)以采用(yòn&σλg)超高(gāo)頻(pín)或特高(gāo)頻(pín)測量法監測輻射電(diàn)β®♠ε磁波來(lái)實現(xiàn)局部放(fàng)電(dα<Ω♦iàn)在線監測。

日(rì)本H.KAwada等人(rén)較早實現(xiàn)了(le)對(duì)電(←←diàn)力變壓器(qì)PD的(de)聲電(α βφdiàn)聯合監測(見(jiàn)圖1－2)。由于被測信号很(hěn)弱而變電(diΩ‍•♣àn)所現(xiàn)場(chǎng)又(yòu)具δπ©有(yǒu)多(duō)種的(de)電(diàn)磁幹擾源，使用(yφλ♣òng)同軸電(diàn)纜傳遞信号會(huì)接受多(duō)種幹擾，其中之一(yī ')是(shì)電(diàn)纜的(de)接地(dì)屏♣β蔽層會(huì)受到(dào)複雜(zá)的(✔♠£•de)地(dì)中電(diàn)流的(de)幹'✔♣擾，因此傳遞各路(lù)信号用(yòng)的(de)是(s≠™hì)光(guāng)纖。通(tōng)過∞® 電(diàn)容式高(gāo)壓套管末屏的(de)接地(dì)線、變壓器(δεσqì)中性點接地(dì)線和(hé)外(wài)殼₩<接地(dì)線上(shàng)所套裝的(de)帶鐵(tiě)氧體(tǐ)(高(≤φ™gāo)頻(pín)磁)磁心的(de)羅戈夫斯基線'​®圈供給PD脈沖電(diàn)流信号。通(tōng)過裝置在變壓器(qì)外≥₽∞✔(wài)殼不(bù)同位置的(de)超聲壓力傳感器(qì)，接受由$•¶←PD源産生(shēng)的(de)壓力信号，并由此轉變成電(diàn)信号。在自(ε§zì)動監測器(qì)中設置光(guāng)信号發生(shēng)器(qì)，并向圖®™ ™中所示的(de)CD及各個(gè)MC發出光(guāng)信号。最常用(yòng)的±‌×(de)是(shì)，用(yòng)PD所産生(shēng)的(d$↕♣ e)脈沖電(diàn)流來(lái)觸發監測器(qì)，在監測器(≤>♣qì)被觸發之後，才能(néng)監測到(dào)各¥$γ 超聲傳感器(qì)的(de)超聲壓力波信号。後由其中的(de)光(guāng)信号接收器(q✔₹ì)接收各個(gè)聲、電(diàn)信号。±÷♥§

綜合分(fēn)析各個(gè)傳感器(qì)信号的(de)幅值和(hé)時(shí)延，可(♠&♦kě)以初步判斷變壓器(qì)內(nèi)部PD源的(&★♦de)位置。如(rú)果像圖1－3所示的(de)波形及時(shí)延£‍情況，則可(kě)判斷PD源離(lí)MC2的(de)位置更近(jìn)一(®εyī)些(xiē)。

由于現(xiàn)場(chǎng)存在大(dà)量✔₩≤↓的(de)幹擾，故在線測量的(de)PD靈敏度要(yào)比屏"₹♥蔽的(de)實驗室條件(jiàn)下(xià)測量的(de)靈敏度低(dī)得(de)多(d♥©uō)。IEC要(yào)求新生(shēng)産的(de)≥30∑<0kV變壓器(qì)在制(zhì)造廠(chǎng)的(de)實驗室裡(lǐ)試驗時(shí)，P÷€₽δD的(de)視(shì)在放(fàng)電(diàn)量應小(xiǎo)于300p↔←λφC～500pC。一(yī)般認為(wèi)現(xiàn)場(chǎng)大(dà)變壓器(↕ε¥qì)的(de)PD量在≥10000₽£pC時(shí)，應引起嚴重關切。所以PD的(de)監測靈敏度至少(shǎ£↑☆®o)應達到(dào)5000pC。然而即使是(shì)這‍δ(zhè)樣一(yī)個(gè)要(yào)求，在進行(xíng)在線©πσγ測量時(shí)，也(yě)并非一(yī)定能(néng)夠實現(↓π♥xiàn)。

           &n∞®bsp;  圖1－2 電(diàn)力變壓器(qì)PD的(de)在線聲電(diàγ÷n)聯合監測      &nb₹®®sp;         &nb↑××sp;    圖1－3 電(diàn)力變壓器(qì)PD的(de)在線監測時(shí)獲得(de)的(¶εde)
            &nb★∏sp;     CD—電(dià₩✘&n)流脈沖檢測器(qì)；MC—π✘超聲壓力傳感器(qì)；       &nb∞‌sp;        &nbs×₽αp;          &n♥&¥≥bsp;  電(diàn)流脈沖及超聲信号     ¥£↔      &nbs✘→≥​p;        &nbs<←p; 
           ₽σ∞δ     RC—羅戈夫斯基׶線圈；NP—中性點套管    ←₩       &∑>"αnbsp;        'φγ   (a)來(lái)自(zì)某RC；(♦ ☆←b)來(lái)自(zì)MC2；(c) 來(lái)自(zì)MC5

二、局部放(fàng)電(diàn)在線監測中 ↓的(de)抗幹擾措施簡介

局部放(fàng)電(diàn)在線監測系統主要(yào)采用(y​δ<òng)脈沖電(diàn)流法，但(dàn)是(shì)，實際應用(yòng)效果往往不(bùπ↕‍)夠理(lǐ)想，因為(wèi)現(xiàn)場(c₩☆hǎng)環境中局部放(fàng)電(dià★  ↑n)信号的(de)提取較為(wèi)困難，幹擾有(yǒu)時(shí)比局§✔部放(fàng)電(diàn)脈沖信号強2～3個(gè)數(shù)量級，而且≤∑局部放(fàng)電(diàn)測量中的(de)幹擾信号是(shì)多(duō)種多($§→δduō)樣的(de)，按頻(pín)帶可(π♠±kě)分(fēn)為(wèi)窄帶幹擾和(hé)寬帶幹擾，而按其時(shí)>>™域波形特征可(kě)分(fēn)為(wèi)連續的(de)周期性幹擾、脈沖型幹λ♦≥↓擾和(hé)白(bái)噪聲3類，連續的(de)周期性<&幹擾包括：電(diàn)力系統載波通(tōng)信和(hé)高(gāo‍₹©)頻(pín)保護信号引起的(de)幹擾、無線電(diàn)幹擾。此類幹擾的(de)波形通(♠<↕tōng)常是(shì)高(gāo)頻(pín)正弦波，有(yǒu)固定的(de)頻(pín)率和↑↓(hé)頻(pín)帶寬度。脈沖型幹擾信号包括：供電(diàn)線路(lù)或高(gāo)壓¶♣λ端的(de)電(diàn)暈放(fàng)電(diàn)、電(diàn)網中≥>的(de)開(kāi)關及晶閘管整流設備☆¥閉合或開(kāi)斷引起的(de)脈沖幹擾、電(diàn)力系統中其他®δ(tā)非監測設備放(fàng)電(diàn)引起的(→ de)幹擾、試驗線路(lù)或鄰近(jìn)處的(de)接地(dì)不(bù)₽φ良引起的(de)幹擾、浮動電(diàn)位物(wù)體(tǐ)放(fàn↑&g)電(diàn)引起的(de)幹擾、設備的(de)本機(j∏'ī)噪音(yīn)和(hé)其他(tā)的(d"≈e)随機(jī)幹擾。此類幹擾在時(shí)域上(shà₩♣ng)是(shì)持續時(shí)間(jiān)很(hěn)短(duǎn)的(de)脈沖信号，而在‍¶¶頻(pín)域上(shàng)是(shì)包含多(duō)種頻(pín)★★♠γ率成分(fēn)的(de)寬帶信号，具有(yǒu)與局部放(fàng)電(diàn)信号相(xi± àng)似的(de)時(shí)域和(hé)頻(® ₽±pín)域特征。　　

白(bái)噪聲包括各種随機(jī)噪聲，如(rú)變壓器(qì)繞組的(de↑φ ₩)熱(rè)噪聲、配電(diàn)線路(lù)及變壓器(qì)繼電(diàn)保護信号線路(lù)÷♠γ中由于耦合進入的(de)各種噪聲以及監測線路(lù)中的(de)半導體(tǐ)$>器(qì)件(jiàn)的(de)散粒噪聲等。因此，如♦€β®(rú)何有(yǒu)效地(dì)識别和(hé)抑制(zhì)幹↑"α擾，獲得(de)可(kě)靠的(de)局部放(fàng)電(diàn)信号就(jiù)成為(wε¶>♥èi)局放(fàng)在線監測中需要(yào)解決的(de)問(wèn↔±≥)題。

局部放(fàng)電(diàn)在線監測抗幹擾措施已有(♠‌÷yǒu)很(hěn)多(duō)方法，有(yǒu)的(de)已應用(yòng)于監測系£ 統，由于幹擾是(shì)多(duō)樣的(de)，表現(xiàn)出的(de)特性也(yě)≠±不(bù)同，用(yòng)一(yī)種方法來(láiα₽)有(yǒu)效地(dì)抑制(zhì)所有(yǒu)&λ≤的(de)幹擾是(shì)不(bù)可(kě)能(néng)的(deΩ$)，針對(duì)不(bù)同的(de)幹擾源，需采取不(bù)同的(de)措施，綜合運用(y™λ↓→òng)，達到(dào)抗幹擾的(de)目的(de)。抑制(zhì)幹擾的(de)↔Ωλ措施有(yǒu)消除幹擾源、切斷幹擾途徑和(hé)幹擾的(de)後處理(lǐ)三種方法。↑₽↕≤對(duì)于因系統設計(jì)不(bù‍βλ✘)當引起的(de)各種噪聲，可(kě)以通(tōng)過改進系統結構、合理(lǐ)設計(₩&jì)電(diàn)路(lù)、增強屏蔽等加以消除；保證測試回路(lùσ&✘)各部分(fēn)良好(hǎo)連接，可(kě)以消除接觸不(b✘×ù)良帶來(lái)的(de)幹擾；提供一(yī)點 ≠δ接地(dì)，消除現(xiàn)場(chǎn ☆←g)的(de)孤立導體(tǐ)，可(kě)以消除浮動電(∏©♦×diàn)位物(wù)體(tǐ)帶來(lái)的(de←®✔)幹擾；通(tōng)過電(diàn)源濾波可(kě)以抑 ← σ制(zhì)電(diàn)源帶來(lái)的(de)幹擾；屏蔽測試儀器(qì)，可(kě)✘₹σγ以抑制(zhì)因空(kōng)間(jiān)耦合造成的(de)幹擾。而對(duì)于其他(tā®ε€)的(de)通(tōng)過測量傳感器(qì)進入監測系統的(de)幹擾 ↓✘，則需要(yào)通(tōng)過各種硬件(jiàn)和(hé)軟 ♠件(jiàn)的(de)方法，進行(xíng)幹擾的(de)後處∑↓Ω∞理(lǐ)來(lái)抑制(zhì)。這(zhè)些(xiē)措施主要(yào)包括頻★↔&(pín)域開(kāi)窗(chuāng)和(hé)時(shí)域開(kāi)窗(chuān​δ₩g)。頻(pín)域開(kāi)窗(chu≠>āng)利用(yòng)周期型幹擾在頻(pín)域上(shàng)離(lí)✘↔★散的(de)特點對(duì)其加以抑制(☆ ₽$zhì)；時(shí)域開(kāi)窗(chu​₩<āng)利用(yòng)脈沖幹擾在時(shí)域上(sh≤​àng)離(lí)散的(de)特點來(lái)消除。對(duì)于這(zhè)兩種處理(lǐ)方法∞±ε，應采用(yòng)頻(pín)域開(kāi)窗(chuāng)在₹×​Ω前、時(shí)域開(kāi)窗(chuāng)在後•$λ的(de)原則。近(jìn)年(nián)來(lái)，小(xiǎo)波分(fēn)析的(deδφ∏Ω)發展，又(yòu)開(kāi)辟了(le)通(tōng)過£✔≈時(shí)—頻(pín)分(fēn)析來(β®παlái)抑制(zhì)幹擾的(de)新思路(lù)。 ©

三、存在的(de)問(wèn)題

目前抑制(zhì)幹擾的(de)方法和(hé)思路(lù)雖很(hěn)多(duō)，但(>∏≠dàn)真正成功地(dì)用(yòng)于監測系統的(de)不(bù)多(duō)，有(yǒu)©≈ 的(de)效果并不(bù)理(lǐ)想。需要(yào)在理(lǐ)論和(hé)應用(yòng)方®₹≠面作(zuò)進一(yī)步的(de)研究，如(rú)噪聲幹擾的(de)特性，特®<>'别是(shì)對(duì)排除了(le)載波幹擾和(hé)無線電(diàn)幹擾等已知(zhīα≤β§)的(de)且較易排除的(de)強大(dà₽®')幹擾後的(de)其它幹擾的(de)特性、局部放(fàng)電(diàn)脈沖在♦‍λ電(diàn)力設備中的(de)傳播規律₩♠‍等。

近(jìn)年(nián)來(lái)，局部放(fàng ←γ)電(diàn)監測已廣泛用(yòng)于評定電(diàn≥♣)力設備的(de)絕緣狀态，但(dàn)由于現(xi₩♦àn)場(chǎng)存在大(dà)量幹擾信号，在線監測系統的(de)'δσ靈敏度和(hé)監測的(de)可(kě)靠性受到(dào)了(le)''✔嚴重的(de)影(yǐng)響。因此幹擾的(de)消除和(hé)抑制(zhì)是(shì)電(₩ ✘diàn)力設備局部放(fàng)電(diàn)在線監測的(de)一(yī)個(→®λ≥gè)關鍵技(jì)術(shù)問(wèn)題。