特高頻局部放電檢測技術

特高頻局部放電檢測技術現(xiàn)在是1頁\一共有47頁\編輯于星期三主要內容

特高頻局部放電檢測的原理1特高頻局部放電檢測儀器及工具2特高頻局部放電檢測方法及注意事項3數(shù)據(jù)、圖譜的分析及診斷4典型案例分析5現(xiàn)在是2頁\一共有47頁\編輯于星期三一、特高頻局部放電檢測的原理電力設備絕緣體中絕緣強度和擊穿場強都很高，當局部放電在很小的范圍內發(fā)生時，擊穿過程很快，將產(chǎn)生很陡的脈沖電流，其上升時間小于1ns，并激發(fā)頻率高達數(shù)GHz的電磁波。應用寬帶高頻天線（300MHz-1.5GHz傳感器）檢測GIS內部局放電流激發(fā)的電磁波信號，從而反應GIS內部局部放電的類型及大體位置。根據(jù)傳感器安裝位置不同，該方法分為內置法與外置法兩種。由于現(xiàn)場的暈干擾主要集中在300MHz頻段以下，因此特高頻法能有效地避開現(xiàn)場的電暈等干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現(xiàn)局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等優(yōu)點?，F(xiàn)在是3頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是4頁\一共有47頁\編輯于星期三內置式特高頻傳感器外置式特高頻傳感器現(xiàn)在是5頁\一共有47頁\編輯于星期三UHF信號在GIS中的傳播衰減GIS的金屬同軸結構可視為一個良好的電磁波導，放電所形成的高階電磁波TE和TM（f>300MHz），可沿波導方向無衰減地進行轉播； 絕緣屏障會造成2dB信號衰減轉角結構會造成6dB信號分散現(xiàn)在是6頁\一共有47頁\編輯于星期三(-6dB)(-2dB)0dB特高頻電磁波傳輸與衰減示意圖現(xiàn)在是7頁\一共有47頁\編輯于星期三二、特高頻局部放電檢測儀器及工具特高頻局部檢測儀的基本要求特高頻局放檢測儀的組成特高頻局放檢測其它常用工具GIS特高頻局放儀常用譜圖現(xiàn)在是8頁\一共有47頁\編輯于星期三二、特高頻局部放電檢測儀的基本要求能夠有效抑制或排除干擾；可根據(jù)現(xiàn)場實際情況調整局部放電的檢測周期、檢出閾值和報警閾值等參數(shù)；可用外施高壓電源進行同步（外同步），并可通過移相的方式，對測量信號進行觀察和分析；測試線長度滿足要求，且接頭牢固不易損壞（最好N型接頭）局部放電檢測應提供局部放電信號的幅值、相位、放電頻次等信息中的一種或幾種，并可采用PRPS、PRPD等常用譜圖進行展示。現(xiàn)在是9頁\一共有47頁\編輯于星期三二、特高頻局部放電檢測儀的組成特高頻傳感器：耦合器，感應300M-1.5GHz的特高頻無線電信號；信號放大器（可選）：某些局放檢測儀會包含信號放大器，對來自前端的局放信號做放大處理；濾波器（可選）：如果現(xiàn)場檢測在某一頻段存在較強干擾，可使用特定的濾波器將其濾掉，從而達到抗干擾目的；檢測儀器主機：接收、處理耦合器采集到的特高頻局部放電信號；分析主機（筆記本電腦）：運行局放分析軟件，對采集的數(shù)據(jù)進行處理，識別放電類型，判斷放電強度；現(xiàn)在是10頁\一共有47頁\編輯于星期三特高頻局放測試儀組成示意圖現(xiàn)在是11頁\一共有47頁\編輯于星期三3、特高頻局放檢測其它常用工具高速示波器：一般2G以上采樣速率，可對特高頻原始信號進行觀察，并利用各個通道采集信號的時間差來進行定位；頻譜儀：根據(jù)頻譜特性進一步確認是放電還是干擾，如果是干擾可分析干擾信號頻段，通過使用濾波器來過濾掉干擾信號；屏蔽帶：屏蔽外部干擾最基本的工具，一般用金屬布制成，同時能起到增強檢測信號及固定傳感器的作用?，F(xiàn)在是12頁\一共有47頁\編輯于星期三4、GIS特高頻局放儀兩種常用譜圖PRPS（脈沖序列相位分布）譜圖現(xiàn)在是13頁\一共有47頁\編輯于星期三PRPD（局部放電相位分解）譜圖現(xiàn)在是14頁\一共有47頁\編輯于星期三3、特高頻局部放電檢測方法及注意事項檢測條件要求檢測周期安全注意事項檢測接線傳感器放置部位部位及要求操作流程常見注意事項現(xiàn)在是15頁\一共有47頁\編輯于星期三1、檢測條件要求被檢設備是帶電運行設備，絕緣盆子為非金屬封閉或內置有ＵＨＦ傳感器；ＧＩＳ設備為額定氣體壓力，在ＧＩＳ設備上無各種外部作業(yè)；在檢測時應最大限度保持測試周圍信號的干凈，盡量減少人為制造出的干擾信號，例如：手機信號、照相機閃光燈信號、照明燈信號等；進行室外檢測避免雨、雪、霧、露等相對濕度大于80％的天氣條件。現(xiàn)在是16頁\一共有47頁\編輯于星期三2、檢測周期投運后及大修后1個月內應對本體進行一次局部放電檢測；正常情況下，半年至一年檢測一次；檢測到GIS有異常信號但不能完全判定時，可根據(jù)GIS設備的運行工況，應縮短檢測周期，增加檢測次數(shù)，應并分析信號的特點和發(fā)展趨勢；必要時，對重要部件（如斷路器、隔離開關、母線等）進行局部放電重點檢測；對于運行年限超過15年以上的GIS設備，宜考慮縮短檢測周期，迎峰度夏（冬）、重大保電活動前應增加檢測次數(shù)。現(xiàn)在是17頁\一共有47頁\編輯于星期三3、安全注意事項為確保安全生產(chǎn)，特別是確保人身安全，除嚴格執(zhí)行電力相關安全標準和安全規(guī)定之外,還應注意以下幾點:檢測時應勿碰勿動其它帶電設備；防止傳感器墜落到GIS管道上，避免發(fā)生事故；保證待測設備絕緣良好，以防止低壓觸電；在狹小空間中使用傳感器時，應盡量避免身體觸碰GIS管道；行走中注意腳下，避免踩踏設備管道；在進行檢測時，要防止誤碰誤動GIS其它部件；在使用傳感器進行檢測時，應戴絕緣手套，避免手部直接接觸傳感器金屬部件?，F(xiàn)在是18頁\一共有47頁\編輯于星期三4、檢查接線

在采用特高頻法檢測局部放電的過程中，應按照所使用的特高頻局放檢測儀操作說明，連接好傳感器、信號放大器、檢測儀器主機等各部件，通過綁帶（或人工）將傳感器固定在盆式絕緣子上，必要的情況下，可以接入信號放大器。現(xiàn)在是19頁\一共有47頁\編輯于星期三特高頻局放檢測儀連接示意圖現(xiàn)在是20頁\一共有47頁\編輯于星期三5、傳感器放置部位部位及要求GIS內部局部放電產(chǎn)生的特高頻信號在GIS腔體內以橫向電磁波方式傳播，只有在GIS殼的金屬非連續(xù)部位才能泄漏出來。在GIS上只有無金屬法蘭的絕緣子、觀察窗、接地開關的外露絕緣件、內置式CT、PT二次接線盒等部位才能測量到信號，特高頻傳感器需安置在這些部位；傳感器應與盆式絕緣子緊密接觸，且應放置于兩根禁錮盆式絕緣子螺栓的中間，以減少螺栓對內部電磁波的屏蔽及傳感器與螺栓產(chǎn)生的外部靜電干擾；在測量時應盡可能保證傳感器與盆式絕緣子的接觸，不要因為傳感器移動引起的信號而干擾正確判斷；

現(xiàn)在是21頁\一共有47頁\編輯于星期三6、特高頻局部放電檢測操作流程在采用特高頻法檢測局部放電時，典型的操作流程如下：1）設備連接：按照設備接線圖連接測試儀各部件，將傳感器固定在盆式絕緣子上，將檢測儀主機及傳感器正確接地，電腦、檢測儀主機連接電源，開機。2）工況檢查：開機后，運行檢測軟件，檢查主機與電腦通信狀況、同步狀態(tài)、相位偏移等參數(shù)；進行系統(tǒng)自檢，確認各檢測通道工作正常。3）設置檢測參數(shù)：設置變電站名稱、檢測位置并做好標注。根據(jù)現(xiàn)場噪聲水平設定各通道信號檢測閾值。4）信號檢測：打開連接傳感器的檢測通道，觀察檢測到的信號。如果發(fā)現(xiàn)信號無異常，保存少量數(shù)據(jù)，退出并改變檢測位置繼續(xù)下一點檢測；如果發(fā)現(xiàn)信號異常，則延長檢測時間并記錄多組數(shù)據(jù)，進入異常診斷流程。必要的情況下，可以接入信號放大器?，F(xiàn)在是22頁\一共有47頁\編輯于星期三7、常見注意事項1、在檢測過程中，必須保證電源零線火線的正確性。通常要求插座為左側零線，右側火線；2、使用內同步時，必須要從現(xiàn)場檢修電源箱或室內墻上插座去電，不能使用逆變電源或發(fā)電機供電；3、對每個GIS間隔進行檢測時，在無異常局放信號的情況下只需存儲斷路器倉盆式絕緣子的三維信號，其它盆式絕緣子必須檢測但可不用存儲數(shù)據(jù)。在檢測到異常信號時，必須對該間隔每個絕緣盆子進行檢測并存儲相應的數(shù)據(jù)；4、在開始檢測時，不需要加裝放大器進行測量。若發(fā)現(xiàn)有微弱的異常信號時，可接入放大器將信號放大以方便判斷。5、絕緣缺陷并非一定導致局部放電或持續(xù)的局部放電。局部放電經(jīng)常是斷續(xù)發(fā)生的。投運前和檢修后的GIS交接試驗中進行局部放電帶電檢測時，建議用橡膠錘敲擊GIS殼體，激發(fā)懸浮電位局部放電以增加檢測的有效性。6、局部放電類型識別的準確程度取決于經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的不斷積累，檢測結果和檢修結果確定以后，應保留波形和譜圖數(shù)據(jù)，作為今后局部放電類型識別的依據(jù)?，F(xiàn)在是23頁\一共有47頁\編輯于星期三識別并排除干擾對放電類型進行識別對放電源進行定位對放電信號危險性評估，制定檢修策略四、數(shù)據(jù)、圖譜的分析與診斷現(xiàn)在是24頁\一共有47頁\編輯于星期三1、識別并排除干擾的方法1）排除法：在開始測試前，盡可能排除干擾源的存在，比如關閉熒光燈和關閉手機，檢查周圍有無懸浮放電的金屬部件；現(xiàn)在是25頁\一共有47頁\編輯于星期三2）屏蔽帶法抗干擾；3）信號識別抗干擾：現(xiàn)場最常見的干擾信號雷達噪聲，移動電話噪聲，熒光噪聲和馬達噪聲。下面簡明列舉了上述幾種信號的典型譜圖現(xiàn)在是26頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是27頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是28頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是29頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是30頁\一共有47頁\編輯于星期三4)背景測量抗干擾背景傳感器設備傳感器

測量設備現(xiàn)在是31頁\一共有47頁\編輯于星期三定位測量抗干擾-平面分法P傳感器A’’傳感器B’傳感器B傳感器A’傳感器AP’現(xiàn)在是32頁\一共有47頁\編輯于星期三6）利檢測頻段選擇和濾波抗干擾：針對固定存在信號較強的干擾，可通過頻譜儀分析干擾存在的頻段，使用濾波器將其過濾掉達到抗干擾目的現(xiàn)在是33頁\一共有47頁\編輯于星期三2、放電類型識別

排除掉干擾，確定為內部放電后，需要對放電類型進行識別。GIS內部放電主要有4類：電暈放電，空穴放電和懸浮電位放電，自由金屬顆粒放電，以及絕緣沿面放電。下面簡明列舉了上述幾種信號的典型譜圖，包括各類信號的PRPS圖譜、PRPD圖譜和峰值檢測圖譜現(xiàn)在是34頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是35頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是36頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是37頁\一共有47頁\編輯于星期三現(xiàn)在是38頁\一共有47頁\編輯于星期三

3、放電源定位幅值定位，依靠各個檢測部位檢測信號大小定位，是最常用定位方法，但只能大概確定某一氣室或區(qū)域，且有時幾個檢測部位信號幅值差別很小無法判斷，甚至某些情況會出現(xiàn)離信號遠的部位幅值比離信號源近的部位還要大。時差定位，通過可分辨納秒高速示波器比較兩個檢測部位檢測信號的時間差來對信號進行定位，如分辨率能達到1納秒，則定位精度可達30cm，定位可靠，需要好的儀器及經(jīng)驗現(xiàn)在是39頁\一共有47頁\編輯于星期三xL-xS1,t1S2,t2L2x

ct

t2

t1

Lct

2x

時差定位原理

L優(yōu)點：原理簡單、運用方便、定位較為準確。缺點：信號的時差在ns量級，因此不僅需要測量設備具有很高的采樣率和頻寬，還要求被測信號的起始脈沖清晰，以讀取信號的起始時間。現(xiàn)在是40頁\一共有47頁\編輯于星期三4、信號危險性評估及檢修策略

當前無相關的標準依據(jù)，特高頻無法簡單通過信號大小來判斷危害性。根據(jù)信號幅值、放電源位置、放電類型初步評估危害性，觀察信號變化趨勢，并可采取其它手段輔助分析。從檢修結果到指導檢修策略目前仍有較大鴻溝；在局部放電帶電檢測中，如果檢測到放電信號，同時定位結果位于重要設備如斷路器、電壓互感器、隔離開關、接地刀閘或盆式絕緣子處，則應盡快安排停電檢修。如果放電源位于非關鍵部位，則應縮短檢測周期，關注放電信號的強度和放電模式的變化。檢測到信號為絕緣內部放電或絕緣表面放電，則應盡快安排停電檢修，刀閘屏蔽罩懸浮放電可通過操作后觀察信號趨勢來決定是否檢修；細小的尖刺放電可通過跟蹤檢測，關注信號強度變化來決定是否檢修現(xiàn)在是41頁\一共有47頁\編輯于星期三5、異常局放信號診斷注意事項

當在空氣中也能檢測到異常信號時，首先要觀察分析壞境中可能的干擾源。能去除的應先去除干擾后在進行檢測、分析；當傳感器放置于盆式絕緣子后檢測出異常信號，此時拿開傳感器再查看在空氣中檢測到的圖譜是否與置于盆式絕緣子上檢測到的圖譜是否一致。若一致并且信號更大，則基本可判斷為外部干擾；若不一樣或變小，則需進一步檢測判斷；當該間隔檢測出異常信號時，可檢測該間隔相鄰間隔的信號?？词欠褚泊嬖谙嘟漠惓Ｐ盘枺魶]有異常信號存在，則該間隔的異常信號可能為內部信號；檢測出異常信號時，查看人工智能分析軟件給出的結論是否為放電，但不能完全依賴軟件自動分析結果；當檢測出異常信號時，必要時可使用工具把傳感器綁置于盆式絕緣子處進行長時間檢測。時間至少長于15分鐘，可通過分析峰值監(jiān)測圖譜、放電重復率圖譜等局放圖譜來進行判斷?，F(xiàn)在是42頁\一共有47頁\編輯于星期三2010年3月22日，江蘇省電力試驗研究院使用特高頻法、超聲波