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高壓開關櫃局部放電監(jiān)測的研究現狀

發布時間:2020-08-18 02:33:17人氣:

開關櫃局放巡檢
開關櫃局放巡檢
目前局部放電的檢測依據是發生局放時產生的物理化學現象,通(tōng)過對這些現(xiàn)象(xiàng)產生的物理量進行檢測來判斷局放是(shì)否存在以及嚴重程度,檢測方(fāng)法相應的分為(wéi)電檢測法和非電檢測法兩大類。其中電檢測法包括脈衝電流法、特高頻(UHF )檢測法和暫(zàn)態對地電壓(TEV)檢測法(fǎ)等(děng);非電檢測法主(zhǔ)要包括超聲波檢測法、溫度檢測法等。下麵(miàn)分別對這些開關櫃局放檢測方法進行說明。

1. 脈衝電流法(fǎ)

脈衝電流(liú)法的(de)檢測對象是局部(bù)放電(diàn)發生時(shí)產生(shēng)的脈衝電流,通(tōng)過檢測阻抗可以得到與(yǔ)脈衝電流成比例的脈衝電(diàn)壓(yā)信號(hào),從而獲(huò)得相關放電基本信息。脈衝電流法(fǎ)是最基礎的局部放電檢(jiǎn)測方法(fǎ),具有(yǒu)國際通用標準,在局部放電領域得到(dào)了廣泛應用,能夠用於(yú)其他檢測方法的標定。該(gāi)方(fāng)法結構簡單,便於實現,檢測頻(pín)率一般在10MHz以下,得到的放電脈衝含有(yǒu)豐富(fù)的信息(xī),可以用來進行數學統計(jì)和標準製定,用於分析不同放(fàng)電下的(de)數學規律,對於脈衝信號反應靈敏,並且可以根據國家標準進(jìn)行校準,易於定量(liàng)分析。但是在現場測試時,測量回路容易受到電磁幹擾,受環境影響嚴重,測(cè)量(liàng)信號頻帶較窄,當有用信號與現場噪聲混雜在一起時不容易進行識別,容易(yì)湮沒在環境背(bèi)景噪聲中。因此這種方法在使用推廣上受到限製,難以應(yīng)用於現場環境的測量。

2. 特高頻(UHF)檢測法

由(yóu)於傳統的局部放電測量方法存在(zài)頻帶較(jiào)窄,抗噪聲能力(lì)弱等問題,因此近(jìn)年來能夠(gòu)有效解決上述問題的特(tè)高頻(UHF)檢測法得(dé)到了快速發(fā)展。UHF法是在上世紀80年代由英國的Boggs和Stone最早提出(chū)並應用在氣體絕緣開關設(shè)備(Gas Insulated Switchgear,GIS)的局(jú)部放電檢(jiǎn)測中。特高頻法的理(lǐ)論依據是開關櫃內發生局放時激發出的電磁波,其頻率(lǜ)最高可能達到GHz級別,這一頻率的電(diàn)磁信號可以通過設置在開關櫃內的天線傳感器接收到(dào),從而對信號進行進一步的(de)分析,判斷出故障類型和故障距離等由於UHF法測(cè)量頻率高達GHz,遠遠超過一般情況下電氣設備所處環境中(zhōng)的幹擾信(xìn)號的(de)頻率,因此能很好(hǎo)的避(bì)開常規情況下的低頻幹擾(rǎo)噪聲,獲得優質的放電信息,同時UHF法靈敏度較高,對(duì)局部放電反應準確,有效檢測(cè)範圍廣泛(fàn),是(shì)一種比較先進的監測手段,因此得到(dào)了廣泛的關注和發展。但也要(yào)注意,UHF檢測法隻能對局部放電進行定性分析,不(bú)像脈(mò)衝(chōng)電流法那樣能(néng)對局部放電的放電量進行標定。同(tóng)時(shí)在開關櫃中(zhōng)安(ān)裝特高頻檢測天線的成(chéng)本較高,這些缺陷影響(xiǎng)了UHF檢測法在高壓開關櫃局部放電檢測
方麵的應用。


3. 暫態對地電壓(yā)(TEV)檢(jiǎn)測法

暫態對地電壓(TEV)法是由英(yīng)國的Dr.John Reeves在1974年首次提出(chū);近年來得到(dào)了國內外局放測量(liàng)領(lǐng)域的重視。暫態對地電(diàn)壓檢(jiǎn)測法認為根據麥克斯韋電(diàn)磁場理論,當高壓開關櫃發生局部放電時,會產生出交替變化的電磁場並激發產生電磁波(bō),而電磁波信號(hào)會在櫃體內部進行(háng)傳播並在屏蔽不連續的地方泄露到(dào)櫃體外(wài)殼。泄露的電磁(cí)波信號會在外殼上感應出一個(gè)感(gǎn)應電流,並通過設備(bèi)表麵存在的波阻抗(kàng)形成脈衝電壓,這個電壓(yā)即暫態對地電壓信號,簡(jiǎn)稱(chēng)TEV。將TEV信號(hào)通過傳感器進行接收(shōu),就能由此對開關櫃內部的放電信息進(jìn)行推測判(pàn)斷。該(gāi)方法不能作為定量測量手段(duàn),通(tōng)常(cháng)用於比較性測量。

以上(shàng)是通常采用的電檢測法,他們(men)的共同點是通(tōng)過對電極間電荷移動產生的物理現象進行檢測。在局部放電發(fā)生過程中,除了發生電荷移動,同時也會產生各種非電信號,對這些非電信號的檢測就(jiù)形成了非電檢測法。非電檢測(cè)法在檢測過程中(zhōng)受電氣設備幹擾較小,但隻能定性檢測局部放電,難以定量檢測放電強度,因此(cǐ)通(tōng)常(cháng)作為現場測量的輔助手(shǒu)段。非電檢測法主要有以下幾種:


4. 超聲波檢(jiǎn)測法

局部放電發生時間較(jiào)短,其瞬時功率較高(gāo),釋放的能(néng)量會以熱能(néng)的形式(shì)被周圍的(de)介質吸收,分子被加熱後會(huì)形(xíng)成一個聲源,產生超聲波信號(hào),由於放電時間短,所以(yǐ)產生(shēng)的聲(shēng)波(bō)具有很寬的頻譜範圍。超聲波信號(hào)在開(kāi)關櫃櫃體中傳播(bō),被傳感器的壓電晶體接收轉換為電信號,並通過進(jìn)一步(bù)放大采集後進行後續的分析(xī)。典型的超聲波傳感器的中心頻率約在(zài)40kHz附近,檢(jiǎn)測頻帶(dài)在10Hz-100MHz,因此超聲波檢測法能夠有效避開現場音頻(20Hz-20000Hz)幹(gàn)擾源產生的幹擾(rǎo)噪聲,接收到局部放電產生的超聲波信號。超(chāo)
聲波檢測法的靈敏(mǐn)度在低頻段的檢測效果甚至好於(yú)電測法。該方法不影響電氣設備(bèi)的安全運行,不受電(diàn)磁信號的幹擾,同時超聲信(xìn)號明顯的方向性使(shǐ)得(dé)通過多傳感器檢測陣列對局放進行定位成為可能。但需要指出的是,超聲波信(xìn)號在傳播過程中嚴重受到開關櫃(guì)內複雜結(jié)構的(de)限製,櫃內金屬板的存在會造成信號衰減,同時開關櫃內部介(jiè)質對超聲波的反射和吸收都會進一步加大超聲波檢測的難度。因此超聲波檢測法通常是(shì)作(zuò)為局部放電的輔助檢測手(shǒu)段出現。


5. 溫度檢測法

溫度檢測法是利用溫度(dù)測量(liàng)對(duì)開關櫃的運行狀態進(jìn)行監控,主要是檢測放電引起的觸頭(tóu)溫度升高,檢測方法主要包括非接觸式(shì)的紅外測溫和接觸(chù)式的光纖傳感器測溫,紅外測溫是通過紅外成(chéng)像儀或紅外探頭來對觸頭的溫度進行監控,對開關櫃的結構要求較高,當開關櫃內的結構複雜時,紅外線會被開(kāi)關櫃內的元件遮擋,靈敏(mǐn)度下(xià)降,難以獲得觸頭處的準確溫(wēn)度數據。並且由於紅外測溫會受到多利(lì),因素的影響,因此測量(liàng)得到的結果可信度較低,一般(bān)隻能(néng)作為輔助測(cè)量措施。光纖傳感器是種接觸式測量設備,是在開關櫃的觸頭表麵貼裝溫度(dù)傳感器,獲得的(de)溫度數據通過光纜傳輸到櫃體外部的解(jiě)調器上進行輸(shū)出。這種(zhǒng)檢測方法得到的結果可靠,因此得到了較為廣泛的應用。但整體設備尺寸較大,需要單獨劃分安裝區域,對空間要求高。此外,兩種溫測法(fǎ)都是反映觸頭的溫度變化,由於局部放電引起的溫升較弱,溫度檢測法的(de)靈(líng)敏度口(kǒu)前(qián)還不高。

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