熱門關(guān)鍵詞: 高壓開關(guān)動(dòng)作特性測(cè)試儀 斷路器特性測(cè)試儀 變壓器綜合測(cè)試系統(tǒng) 承裝承試設(shè)備選型 高壓開關(guān)測(cè)試儀 變壓器綜合測(cè)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(huì)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(duì)這些現(xiàn)象,局部放電在線監(jiān)測(cè)的基本方法有脈沖電流測(cè)量、超聲波測(cè)量、光測(cè)量、化學(xué)測(cè)量、超高頻測(cè)量以及特高頻測(cè)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(jì)特征和實(shí)測(cè)波形來判定放電的嚴(yán)重程度,進(jìn)而運(yùn)用現(xiàn)代分析手段了解絕緣劣化的狀況及其發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于突變信號(hào)反應(yīng)也較靈敏,易于準(zhǔn)確及時(shí)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(guó)內(nèi)不少單位研制的局部放電監(jiān)測(cè)裝置普遍采用這種方法來提取放電信號(hào)。該方法通過監(jiān)測(cè)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(cè)方法,也是國(guó)際上唯一有標(biāo)準(zhǔn)(IEC60270)的局放監(jiān)測(cè)方法,所測(cè)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(cè)(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(duì)不同的監(jiān)測(cè)對(duì)象,近年來發(fā)展了多種局部放電在線監(jiān)測(cè)方法。如光測(cè)量、超高頻測(cè)量以及特高頻測(cè)量法等。利用光電監(jiān)測(cè)技術(shù),通過光電探測(cè)器接收的來自放電源的光脈沖信號(hào),然后轉(zhuǎn)為電信號(hào),再放大處理。不同類型放電產(chǎn)生的光波波長(zhǎng)不同,小電暈光波長(zhǎng)≤400nm呈紫色,大部為紫外線;強(qiáng)火花放電光波長(zhǎng)自<400nm擴(kuò)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(shí)現(xiàn)局部放電的在線監(jiān)測(cè)。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(cè)量法監(jiān)測(cè)輻射電磁波來實(shí)現(xiàn)局部放電在線監(jiān)測(cè)。
日本H.KAwada等人較早實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力變壓器PD的聲電聯(lián)合監(jiān)測(cè)(見圖1-2)。由于被測(cè)信號(hào)很弱而變電所現(xiàn)場(chǎng)又具有多種的電磁干擾源,使用同軸電纜傳遞信號(hào)會(huì)接受多種干擾,其中之一是電纜的接地屏蔽層會(huì)受到復(fù)雜的地中電流的干擾,因此傳遞各路信號(hào)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(diǎn)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(hào)。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(hào),并由此轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。在自動(dòng)監(jiān)測(cè)器中設(shè)置光信號(hào)發(fā)生器,并向圖中所示的CD及各個(gè)MC發(fā)出光信號(hào)。最常用的是,用PD所產(chǎn)生的脈沖電流來觸發(fā)監(jiān)測(cè)器,在監(jiān)測(cè)器被觸發(fā)之后,才能監(jiān)測(cè)到各超聲傳感器的超聲壓力波信號(hào)。后由其中的光信號(hào)接收器接收各個(gè)聲、電信號(hào)。
綜合分析各個(gè)傳感器信號(hào)的幅值和時(shí)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(shí)延情況,則可判斷PD源離MC2的位置更近一些。
由于現(xiàn)場(chǎng)存在大量的干擾,故在線測(cè)量的PD靈敏度要比屏蔽的實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)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(shí)驗(yàn)室里試驗(yàn)時(shí),PD的視在放電量應(yīng)小于300pC~500pC。一般認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)大變壓器的PD量在≥10000pC時(shí),應(yīng)引起嚴(yán)重關(guān)切。所以PD的監(jiān)測(cè)靈敏度至少應(yīng)達(dá)到5000pC。然而即使是這樣一個(gè)要求,在進(jìn)行在線測(cè)量時(shí),也并非一定能夠?qū)崿F(xiàn)。
二、局部放電在線監(jiān)測(cè)中的抗干擾措施簡(jiǎn)介
局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用脈沖電流法,但是,實(shí)際應(yīng)用效果往往不夠理想,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中局部放電信號(hào)的提取較為困難,干擾有時(shí)比局部放電脈沖信號(hào)強(qiáng)2~3個(gè)數(shù)量級(jí),而且局部放電測(cè)量中的干擾信號(hào)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(shí)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(hù)信號(hào)引起的干擾、無(wú)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(hào)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(cè)設(shè)備放電引起的干擾、試驗(yàn)線路或鄰近處的接地不良引起的干擾、浮動(dòng)電位物體放電引起的干擾、設(shè)備的本機(jī)噪音和其他的隨機(jī)干擾。此類干擾在時(shí)域上是持續(xù)時(shí)間很短的脈沖信號(hào),而在頻域上是包含多種頻率成分的寬帶信號(hào),具有與局部放電信號(hào)相似的時(shí)域和頻域特征?! ?/span>
白噪聲包括各種隨機(jī)噪聲,如變壓器繞組的熱噪聲、配電線路及變壓器繼電保護(hù)信號(hào)線路中由于耦合進(jìn)入的各種噪聲以及監(jiān)測(cè)線路中的半導(dǎo)體器件的散粒噪聲等。因此,如何有效地識(shí)別和抑制干擾,獲得可靠的局部放電信號(hào)就成為局放在線監(jiān)測(cè)中需要解決的問題。
局部放電在線監(jiān)測(cè)抗干擾措施已有很多方法,有的已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)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(duì)不同的干擾源,需采取不同的措施,綜合運(yùn)用,達(dá)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(duì)于因系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的各種噪聲,可以通過改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)電路、增強(qiáng)屏蔽等加以消除;保證測(cè)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(diǎn)接地,消除現(xiàn)場(chǎng)的孤立導(dǎo)體,可以消除浮動(dòng)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(cè)試儀器,可以抑制因空間耦合造成的干擾。而對(duì)于其他的通過測(cè)量傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾,則需要通過各種硬件和軟件的方法,進(jìn)行干擾的后處理來抑制。這些措施主要包括頻域開窗和時(shí)域開窗。頻域開窗利用周期型干擾在頻域上離散的特點(diǎn)對(duì)其加以抑制;時(shí)域開窗利用脈沖干擾在時(shí)域上離散的特點(diǎn)來消除。對(duì)于這兩種處理方法,應(yīng)采用頻域開窗在前、時(shí)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(shí)—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(cè)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(jìn)一步的研究,如噪聲干擾的特性,特別是對(duì)排除了載波干擾和無(wú)線電干擾等已知的且較易排除的強(qiáng)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(cè)已廣泛用于評(píng)定電力設(shè)備的絕緣狀態(tài),但由于現(xiàn)場(chǎng)存在大量干擾信號(hào),在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度和監(jiān)測(cè)的可靠性受到了嚴(yán)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(cè)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。