局部放電檢測方法對(duì)比

徐肖偉，徐先新，王科

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；2.華北電力大學(xué)，河北 保定 071000)

局部放電檢測方法對(duì)比

徐肖偉1，徐先新2，王科1

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；2.華北電力大學(xué)，河北 保定 071000)

圍繞典型的局部放電類型進(jìn)行了試驗(yàn)平臺(tái)的搭建，設(shè)計(jì)了空氣及油中尖-板、板-板、沿面、氣隙等多種常見放電模型，通過不同的檢測方法對(duì)局部放電進(jìn)行了測試。結(jié)合基于脈沖電流法的放電圖譜，通過示波器多通道采集的方法，對(duì)脈沖電流法、特高頻法、超聲波法傳感器的性能對(duì)比，得出了這三種不同的檢測方法中測試靈敏度不同的特點(diǎn)。

局放；脈沖電流法；特高頻法；超聲波法

0 前言

在局部放電的過程中，除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外，同時(shí)也產(chǎn)生了各種非電的信息，如產(chǎn)生聲波、發(fā)光、發(fā)熱、以及出現(xiàn)新的生成物等。通過檢測這些現(xiàn)象所產(chǎn)生的脈沖電流、電磁波、聲波、光波等物理量可以判斷出局部放電的狀態(tài)，由此相應(yīng)地出現(xiàn)了脈沖電流法、超聲檢測法、特高頻檢測法、光測法、紅外檢測法等多種檢測方法[1-5]。

不同的檢測手段和不同廠家的檢測設(shè)備有其明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，如何合理安排檢測手段以選用最優(yōu)廠家的檢測設(shè)備和最優(yōu)的局放檢測方式進(jìn)行檢測，成為了局放檢測研究領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)注點(diǎn)[6-11]。

1 常用局放檢測方法原理

超聲及特高頻檢測法與脈沖電流法相比有一定的局限性，由于超聲及特高頻檢測方法為非電氣接觸式，無法獲取局放回路的參考電壓相位，無法繪制出局放脈沖所對(duì)應(yīng)的電壓相位。超聲傳感器的安裝位置為緊貼局放模型的外殼，屬于探測聲波段的探測器，其容易受到變壓器鐵芯振動(dòng)、或外界機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的超聲等影響。局放所產(chǎn)生的超聲在空氣或油中傳遞的過程中衰減過程很快，傳感器所貼合的位置也直接到其采集的幅值大小。特高頻法是通過特高頻天線對(duì)局放所產(chǎn)生的電磁脈沖的采集，然后在進(jìn)行放大發(fā)送至設(shè)備，由于局放所產(chǎn)生的脈沖在空氣中的傳播同樣也存在衰減的問題，特高頻天線的開口方向也影響到信號(hào)的幅值大小[6-13]。

因此，就三種方法相比而言，脈沖電流法以其較高的靈敏度、準(zhǔn)確度、傳輸穩(wěn)定性且不易受到空間干擾等優(yōu)點(diǎn)，目前在電力系統(tǒng)中使用的最為普遍。而特高頻與超聲波屬于非電氣接觸式檢測手段，其優(yōu)越性在于對(duì)大量的開關(guān)柜、或GIS的檢測中有一定的方便靈活性，可在不影響電網(wǎng)及設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行帶電測試，目前在電網(wǎng)設(shè)備的局放測試中的應(yīng)用范圍也越來越大。

1.1 局放試驗(yàn)平臺(tái)與試驗(yàn)方法

局部放電試驗(yàn)平臺(tái)接線如圖1所示，由加壓系統(tǒng)、耦合電容、典型缺陷模型和多種檢測方法組成。加壓系統(tǒng)為無暈工頻試驗(yàn)電源和耦合電容構(gòu)成，加壓及測量系統(tǒng)的整體局放量＜2 pc。

圖1 電氣連接原理圖

針對(duì)不同的放電類型，設(shè)計(jì)了不同的缺陷模型，主要有尖板間隙、板板間隙、沿面、介質(zhì)氣隙，分別在空氣及油中對(duì)不同的放電類型進(jìn)行了局放的檢測。

檢測方法選為常見的脈沖電流法、特高頻法和超聲檢法。為了更深入并直觀的對(duì)比三種測試方法的測量靈敏度及測試效果，使用多通道示波器，同時(shí)對(duì)脈沖電流法檢測阻抗、超聲及超高頻傳感器所采集的信號(hào)進(jìn)行了直接波形顯示。以便在同一時(shí)間坐標(biāo)系下對(duì)不同傳感器的響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比。

1.2 放電譜圖分析

對(duì)不同放電類型的放電譜圖進(jìn)行了分析，即通過放電信號(hào)與工頻相位的關(guān)聯(lián)性統(tǒng)計(jì)譜圖對(duì)放電特性進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同的放電類型，空氣中的放電譜圖 (圖2)有明顯的差異性，而對(duì)比c圖與e圖可看出，同種放電類型在空氣和油中的放電譜圖，也存在明顯的差別。

圖2 不同的局放缺陷類型脈沖電流法的放電圖譜

經(jīng)過對(duì)不同的局放缺陷類型比對(duì)，得出比較容易在穩(wěn)定局放放電狀態(tài)下的缺陷類型排序?yàn)榧獍濉⒓饧?、夾板沿面、板板、板板沿面。而同樣的缺陷，在空氣中比在油中更容易產(chǎn)生穩(wěn)定的放電，在油中的局放特性為：放電電壓比空氣中高，且不容易穩(wěn)定，一旦產(chǎn)生局放，即使局放量很低(200 pc以內(nèi))就很容易過渡到擊穿或沿面閃絡(luò)放電。而空氣間隙中的局放缺陷模型可以在維持在穩(wěn)定的電暈放電，例如，空氣中的尖板間隙穩(wěn)定的保持在5 nc以上的局放強(qiáng)度，這也說明了在電氣設(shè)備中，油浸式的局放檢測難度比敞開式空氣絕緣的局放檢測難度更大。

1.3 不同的檢測方法靈敏度

通過多通道示波器同時(shí)采集多種傳感器波形，分析到的圖譜如圖5和圖6所示。對(duì)于同一局放缺陷類型，使用脈沖電流法所捕捉到的一個(gè)局放脈沖信號(hào) (通道2)與特高頻傳感器所捕捉的(通道1)對(duì)比可得出，脈沖電流法的檢測阻抗的靈敏度要比特高頻法傳感器的靈敏度高，同一放電脈沖下，脈沖電流檢測阻抗 (通道1)所采集的幅值為600 mV，而特高頻傳感器 (通道2)所采集到的脈沖幅值約為100 mV。

圖4是油中尖板沿面的模型在22.5 kV電壓下的放電脈沖圖，在一個(gè)完整的周波范圍內(nèi)，示波器能夠清晰的分辨出脈沖電流法檢測阻抗所采集到的局放脈沖，其靈敏度均高于特高頻及超聲波法所采集到的脈沖幅值。

圖3 脈沖電流法與特高頻傳感器所采集信號(hào)強(qiáng)度的比較

圖4 脈沖電流法、特高頻法、超聲法傳感器采樣幅值比較

2 結(jié)束語

1)通過搭建局放研究試驗(yàn)平臺(tái)，分析了不同類型缺陷下的局放特征，繪制了幾種典型的局放缺陷在脈沖電流法的圖譜。

2)對(duì)目前常用的脈沖電流法、特高頻法、超聲波法三種局放檢測方法，進(jìn)行了性能對(duì)比，得出了脈沖電流法較為穩(wěn)定可靠的結(jié)論。

目前非電氣接觸式的特高頻法、超聲波法以其靈活、在電網(wǎng)設(shè)備不停電的條件下進(jìn)行測試等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)中也開始了應(yīng)用與研究，但是其準(zhǔn)確度和相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程的制定還有待更全面的發(fā)展與完善。

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Performance Comparison of Different Partial Discharge Detection Methods

XU Xiaowei1，XU Xianxin2，WANG Ke1
(1.Yunnan Electric Power Research Institute，Kunming 640217，China；2.North China Electric Power University，Baoding，Hebei 071000，China)

Aiming at typical partial discharge(PD)，this paper build PD test platform.Designed severl common PD model which in oil and air，those model include point-point，plate-plate，surface discharge.Test the PD signal through different methods.Integrate the PD map of pulsating current，by using multiple channel oscillograph acquisition，analyzed the performance of pulsating current sensor，UHF sensor and ultrasonic sensor.This paper reached the peculiarity of three different PD detection methods.

partial discharge，pulsating current，UHF，ultrasonic wave

TM83

B

1006-7345(2015)03-0091-03

2015-01-09

徐肖偉 (1983)，男，工程師，碩士，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)研究工作 (e-mail) 40858480＠qq.com。

徐先新 (1987)，男，碩士研究生。研究方向電氣設(shè)備局放檢測與狀態(tài)評(píng)估 (e-mail)274236664＠qq.com

王科 (1981)，男，工程師，碩士，從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)、電網(wǎng)配網(wǎng)管理工作 (e-mail)41872645＠qq.com