變壓器超聲局放技術(shù)交流

變壓器超聲局放測(cè)試技術(shù)2014年06月目錄:一、局部放電定義二、局部放電產(chǎn)生的原因三、檢測(cè)局部放電的意義四、局部放電測(cè)量方法現(xiàn)狀和發(fā)展方向五、超聲波法檢測(cè)變壓器局部放電原理六、超聲波法檢測(cè)變壓器局部放電優(yōu)點(diǎn)七、檢測(cè)設(shè)備介紹八、檢測(cè)變壓器局部放電的判斷標(biāo)準(zhǔn)九、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和定位原則十、測(cè)試時(shí)注意事項(xiàng)十一、應(yīng)用實(shí)例介紹

一、局部放電定義電力設(shè)備絕緣中部分被擊穿的電氣放電，可以發(fā)生在導(dǎo)體附近，也可以發(fā)生在其他地方內(nèi)部局部放電：發(fā)生在絕緣體內(nèi)部的放電表面局部放電：發(fā)生在絕緣體表面的放電電暈：發(fā)生在被氣體包圍的導(dǎo)體附件的放電

二、局部放電產(chǎn)生的原因1絕緣材料不同2絕緣老化3設(shè)計(jì)不合理4制造工藝不嚴(yán)謹(jǐn)

三、檢測(cè)局部放電的意義1常規(guī)的非耐壓和耐壓試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)局部放電這類絕緣缺陷2局部放電將導(dǎo)致變壓器絕緣的劣化和缺陷的惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致絕緣事故3檢測(cè)局部放電可以避免變壓器在運(yùn)行中發(fā)生突發(fā)性絕緣損壞事故

四、局部放電測(cè)量方法現(xiàn)狀和發(fā)展方向

局部放電測(cè)量方法主要有：脈沖電流法、油色譜分析法、超聲波法、超高頻法等。脈沖電流法：一般在停電條件下進(jìn)行，有相應(yīng)的測(cè)試規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，能夠定性定量測(cè)量局放量，設(shè)備出廠和交接試驗(yàn)常用的局放測(cè)量方法；油色譜分析法：定性判斷局部放電，已經(jīng)作為預(yù)試項(xiàng)目開(kāi)展；超聲波法：定性判斷局部放電，并可以對(duì)放電源進(jìn)行定位，是查找故障點(diǎn)的有效方法，目前正推廣應(yīng)用；超高頻法：定性判斷局部放電，發(fā)展較快，使用方便，是今后開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)局部放電帶電檢測(cè)的一個(gè)方向。

五、超聲波法檢測(cè)變壓器局部放電原理

1變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，伴隨著有超聲波信號(hào)的產(chǎn)生;2

安裝在變壓器金屬箱壁上的超聲波檢測(cè)元件（傳感器）將接收到變壓器內(nèi)部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào),并通過(guò)信號(hào)電纜把信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)，由主機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、處理和顯示；3分析所采集到的超聲波信號(hào)的特征信息，判斷變壓器內(nèi)部是否有放電產(chǎn)生；4根據(jù)不同位置傳感器（至少四個(gè)）接收信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算變壓器內(nèi)部放電源的具體位置。其中超聲波信號(hào)在油中傳播的速度是1390米/秒

六、超聲波法檢測(cè)變壓器局部放電優(yōu)點(diǎn)

1受電氣干擾少；2在帶電的狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，也可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，具有很高的靈敏度，變壓器不需要停電，需要的人力物力較少，操作簡(jiǎn)單；3可以隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，隨時(shí)跟蹤分析絕緣缺陷；4可以識(shí)別多個(gè)局放源；5可以對(duì)變壓器內(nèi)部的局部放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，指導(dǎo)檢修工作。

七、檢測(cè)設(shè)備（DISP-24）介紹１該系統(tǒng)配置了24通道,超聲波傳感器靈敏度高;２信號(hào)處理和分析功能強(qiáng)大，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、波形分析、聚類分析和定位分析等;３測(cè)試軟件界面友好、直觀，可以通過(guò)二維或三維圖形顯示超聲波信號(hào)的特征信息；４自動(dòng)化程度高，操作方便。

圖1DISP-24局放測(cè)試系統(tǒng)圖2傳感器、信號(hào)電纜、磁性吸座等圖3MICRO-Ⅱ局放測(cè)試系統(tǒng)圖4無(wú)線超聲局放系統(tǒng)

八、檢測(cè)變壓器局部放電的判斷標(biāo)準(zhǔn)1判斷局部放電的特征信息及圖譜圖5超聲波信號(hào)

幅值（Amplitude）：傳感器檢測(cè)到超聲波信號(hào)的最高峰值，用分貝（dB）值表示。幅值＝20log(Vs/Vo)dB（1）這里的Vs是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鲋担▎挝皇荲）；Vo是參考電壓，相當(dāng)于1微伏傳感器輸出電壓值。持續(xù)時(shí)間（Duration）：從信號(hào)第一次越過(guò)門(mén)檻值開(kāi)始到信號(hào)最后一次由門(mén)檻值之上跌落到門(mén)檻值之下之間的時(shí)間間隔。持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與信號(hào)的強(qiáng)弱和門(mén)檻值的大小有關(guān)。門(mén)檻值（Threshold）：控制信號(hào)能否被采集進(jìn)來(lái)的閥值，用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)節(jié)門(mén)檻值。能量(Energy)：越過(guò)門(mén)檻值分界線的波形面積總和。能量的大小與信號(hào)的強(qiáng)弱和門(mén)檻值的大小有關(guān)。

圖6信號(hào)特征指數(shù)圖圖7信號(hào)撞擊譜圖信號(hào)特征指數(shù)圖：該圖表示每個(gè)通道接收到與工頻信號(hào)有關(guān)的信號(hào)特征隨時(shí)間的變化。信號(hào)撞擊譜圖：該圖表示每個(gè)通道接收到與工頻信號(hào)有關(guān)的信號(hào)個(gè)數(shù)，它是判斷有無(wú)局放的主要依據(jù)之一。

2判斷依據(jù)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)有如下幾個(gè)特征：（1）超聲波信號(hào)幅值介于40-90dB之間；能量值介于0-500之間；持續(xù)時(shí)間介于10-3000μS之間，不排除某些局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的特征信息值在此范圍之外。幅值在40dB以下的信號(hào)一般是噪聲。（2）超聲波信號(hào)的波形應(yīng)表現(xiàn)為開(kāi)始幅值較大，然后持續(xù)振蕩衰減成三角形狀。（3）用PDD-MATE局放軟件分析得到的超聲波信號(hào)特征指數(shù)圖和撞擊譜圖應(yīng)表現(xiàn)為與標(biāo)準(zhǔn)的圖譜一致。（4）對(duì)放電源進(jìn)行定位得到的定位點(diǎn)相對(duì)集中，不排除存在多點(diǎn)放電現(xiàn)象。

3標(biāo)準(zhǔn)圖譜（1）存在強(qiáng)局部放電標(biāo)準(zhǔn)圖譜

幅值：62dB,能量：17，持續(xù)時(shí)間：1084μS

（2）存在弱局部放電標(biāo)準(zhǔn)圖譜

幅值：43dB,能量：1，持續(xù)時(shí)間：95μS

九、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和定位原則1傳感器布置原則將8-12個(gè)傳感器分別安裝在變壓器箱壁四周，如右圖所示。2采集參數(shù)設(shè)置原則門(mén)檻值：35-40dB信號(hào)頻率：100kHz-400kHz采樣率：1MSPS3數(shù)據(jù)采集原則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，當(dāng)在同一位置測(cè)得的超聲波信號(hào)無(wú)異常時(shí)，合理移動(dòng)傳感器一次，再次進(jìn)行測(cè)試，全面檢測(cè)變壓器局部放電超聲波信號(hào)。圖16傳感器布置位置示意圖

4定位時(shí)坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)軸選定原則

圖17三相變壓器坐標(biāo)示意圖圖18單相變壓器坐標(biāo)示意圖

十、測(cè)試時(shí)注意事項(xiàng)

1在進(jìn)行局部放電檢測(cè)前，檢測(cè)人員應(yīng)詳細(xì)了解應(yīng)檢測(cè)變壓器近期的油色譜數(shù)據(jù)以及其運(yùn)行情況。2在變壓器箱壁布置傳感器時(shí)，應(yīng)把傳感器布置在變壓器絕緣薄弱點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置，例如對(duì)應(yīng)的高低壓線圈的引出線、分接開(kāi)關(guān)和兩相線圈之間的部位。3布置好傳感器后，應(yīng)先檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的背景噪聲，正式進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，應(yīng)把信號(hào)的門(mén)檻值設(shè)定在背景噪聲值之上。統(tǒng)計(jì)分析所檢測(cè)變壓器的背景噪聲值，大部分在35dB以下，一般不超過(guò)40dB。

4、在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)比較強(qiáng)時(shí)，持續(xù)監(jiān)測(cè)一段時(shí)間，記錄哪些傳感器接收到的信號(hào)比較強(qiáng)、多，然后用PDD-Mate分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，看其特征指數(shù)圖和撞擊譜圖是否表現(xiàn)局部放電信號(hào)的特征。經(jīng)過(guò)分析后，如果檢測(cè)到的信號(hào)是局部放電信號(hào)，應(yīng)把其他沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)的傳感器移到有檢測(cè)到信號(hào)的傳感器附近，看其是否也檢測(cè)到強(qiáng)的局部放電信號(hào)。然后選定好原點(diǎn)，測(cè)量出每個(gè)傳感器在變壓器箱壁上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，對(duì)放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。5、對(duì)于檢測(cè)到有局部放電的變壓器時(shí)，熟悉變壓器結(jié)構(gòu)的檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)所得到的定位點(diǎn)與變壓器相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，分析造成變壓器局部放電的原因。

十一、應(yīng)用實(shí)例1廣州蓄能電廠500kＶ主變壓器變壓器型號(hào)：ODWF-18/525kV-340MVA，出廠日期：1991-10在2005年預(yù)試時(shí)被發(fā)現(xiàn)本體油中乙炔含量嚴(yán)重超標(biāo)，并有上升趨勢(shì)；2006年1月，對(duì)該變壓器在空載狀態(tài)下進(jìn)行超聲波局放帶電測(cè)試，以確定其局放嚴(yán)重程度及放電位置。

圖19特征信息圖圖20撞擊譜圖

信號(hào)連續(xù)不斷,幅值達(dá)到65dB；放電明顯，而且比較嚴(yán)重。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖譜

圖21定位圖

變壓器放電源主要集中A相和C相繞組的上半部分，而且C相繞組上半部分的定位點(diǎn)比A相的密集。C相

圖22低壓c相線圈端部嚴(yán)重過(guò)熱

圖23低壓c相線圈變形和放電痕跡

變壓器返廠解體檢查時(shí)相關(guān)照片:

2惠州變電站500kV變壓器組B相變壓器型號(hào)：ODFSZ9-250000/500，出廠日期：2003-03變壓器在2003年投產(chǎn)后便發(fā)現(xiàn)油中有乙炔含量存在，并逐步緩慢增長(zhǎng)；運(yùn)行至2006年8月20日，本體油中的乙炔含量達(dá)到7.6μL/L，嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，變壓器被迫臨時(shí)停運(yùn)。為查找缺陷，2006年8月30日，對(duì)該變壓器在外施電壓下同時(shí)采用“脈沖電流法”、“超高頻法”和“超聲波法”進(jìn)行局部放電檢測(cè)，并利用DISP-24測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行超聲波局部放電定位，以確定故障性質(zhì)和查找故障點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖譜

圖24特征信息圖圖25撞擊譜圖

本次局部放電檢測(cè)是在停電加壓狀態(tài)下進(jìn)行的，超聲波法與脈沖電流法檢測(cè)得到的結(jié)果一致，檢測(cè)結(jié)果顯示該主變有懸浮放電現(xiàn)象。

變壓器局部放電信號(hào)主要集中是在沿高壓套管往下到變壓器中間的位置。

圖26定位圖高壓套管

現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

圖28處理后的圖片

圖27檢查時(shí)的圖片

高壓線圈靜電屏的引線漏接造成懸浮放電。處理后恢復(fù)正常。

3楚雄換流站500kV變壓器組C相變壓器型號(hào)：ZZDFPZ-250000/600KHD

，出廠日期：2010該變壓器在投入運(yùn)行（2010年6月18日投運(yùn)，期間屬于調(diào)試階段）后短時(shí)間內(nèi)油中乙炔增長(zhǎng)迅速，6月21日，該換流變油中乙炔達(dá)到22.89μL/L。6月24日，對(duì)該主變進(jìn)行局放超聲波檢測(cè)與定位。通過(guò)連續(xù)兩天對(duì)其進(jìn)行局放超聲波檢測(cè)和定位，發(fā)現(xiàn)在大負(fù)荷狀態(tài)下（6月26日，單閥組最高833MW），局放超聲波系統(tǒng)在換流變下半部分檢測(cè)到幅值在35dB~70dB之間的局放信號(hào)，并存在一定的間歇性。局放源定位在換流變鐵芯下夾件中部區(qū)域（閥側(cè)出線裝置附近）。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖譜

圖29特征信息圖圖30撞擊譜圖

在大負(fù)荷狀態(tài)下（6月26日，單閥組最高833MW），局放超聲波系統(tǒng)在換流變下半部分檢測(cè)到幅值在35dB~70dB之間的局放信號(hào)。

變壓器局部放電信號(hào)主要集中在換流變鐵芯下夾件中部區(qū)域（閥側(cè)出線裝置附近）

圖