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局放检测对电力系统的安全稳定的意义

发布时间:2020-09-10 09:39:22人气:

电能是推动科学技术、国民经济和社会发展的主要动力。一个安全、稳定、高效的供电系统对社会的发展、国家的经济建设以及人们的日常生活都具有重要的意义。电力变压器是整个供电系统的核心设备,其运行可靠性和安全性直接关系到整个电力系统的安全和稳定。运行中的电力变压器如果发生故障,电力系统将会立即遭到破坏从而导致大面积停电的后果产生,事故不仅仅给人们的日常生活带来诸多不便,还会导致国民经济遭受重大损失。为保证电力变压器的安全可靠运行,相关制造厂商及电力运行部门采取了多重措施进行保护,比如外加避雷器,内用气体差动保护等等。尽管如此,由于电力变压器本身内部绝缘结构比较复杂,加上设计本身的缺陷、不尽完善的制造工艺和恶劣的工作环境,其发生事故的概率仍相当高。对我国从1970年到1984年110kV及以上等级的电力变压器绝缘事故进行相关统计,结果显示:从1970年到1974年平均事故率为12.6台次/年,从1975年到1976年平均事故率是18.6台次/年,从1977年到1979年平均事故率是21.0台次/年,从1980年到1984年平均事故率是16.2台次/年。由此可见,监测电力变压器的运行状态,及早发现它的潜伏性故障,保证供电系统安全可靠运行具有重要的意义。
 
电力变压器内部的绝缘结构非常复杂,避免不了要存在一些缺陷,这些缺陷往往会致使电力变压器发生故障。对110kV以上等级的电力变压器所发生的93次故障进行统计分析,结果显示由于绝缘材料的老化和损坏引起的故障占到总故障数的81%。多种绝缘材料构成的绝缘结构、理论与实际的差别和制造工艺的缺陷会致使绝缘结构中留下不可避免的缺陷,当电力变压器处于运行状态时,这些存在缺陷的绝缘结构会出现电场分布不均匀的现象,电场强度分布不均匀的缺陷区域本征击穿强度一般较低,容易首先被击穿而形成局部放电。局部放电会侵蚀绝缘结构,相关研究表明:电力变压器在发生局部放电的过程中会释放能量,并伴随电流脉冲、电磁辐射、发光、超声波传输以及化学反应等现象产生,这些现象如得不到有效扼制会反过来加剧局部放电的产生,增加电力变压器发生故障的可能性。总而言之,局部放电是造成电力变压器内部绝缘材料老化和损坏的主要原因,及时监测电力变压器的局部放电水平,可以了解其内部绝缘结构局部放电的发展情况和绝缘材料的老化程度,对确保电力变压器安全运行,以及实现预知性维修具有指导性意义。

局部放电作为电力变压器的一个重要指标,长期以来受到电力系统部门、电力变压器制造厂商以及相关科研机构的重视,制定了相关标准。通过检测局部放电过程中所伴随的声、光、电及化学变化等现象可以实现电力变压器的局部放电的检测。目前,依据局部放电过程中所伴随的现象提出相应检测技术主要有4种,即脉冲电流检测技术、超声波检测技术、气相色谱检测技术和超高频检测技术。脉冲电流检测法技术相对简单,相比而言实现起来较为容易,但在实际应用中它的局限性也较为突出。其一是检测信号的频率较低,一般不超过1 MHz;其二是容易受变电站背景噪声和空气电晕的干扰,检测灵敏度及信噪比不高。这种检测方法更多是在电力变压器出厂测试或者离线测试中使用。气相色谱检测技术近来发展成熟,相关企业和研究机构都有产品投入现场使用,主要有北京华电云通电力技术有限公司的MT6000、宁波理工监测股份有限公司的MGA2000、河南中分科技有限公司的中分3000以及中南大学的变压器油中气体在线监测系统等。这种检测方法的优势在于电力变压器故障类型和故障程度的诊断,但在局部放电检测方面表现出来局限性也同样明显:一方面这种检测方法只能断定电力变压器内部是否有局部放电产生,无法了解局部放电的发展程度;另一方面此方法所采用的油气分析技术需要一定的时间周期,因此无法反映突发性故障。由于错开频率,超声波检测方法几乎不受电气的干扰,但此方法无法避开机械振动所带来的影响;另外,与气相色谱检测技术一样存在无法定量分析的问题;还有,超声波在传输过程中受不同介质的影响不一样,实现检测难度较大。在实际应用中,超声波检测方法更多的只是作为辅助检测使用,最常见的是与电脉冲信号一起解决局部放电源的定位问题。以上三种局部放电检测方法在实际应用中都表现出了明显缺陷,相关的科研机构和企事业单位已经更多的目光放在超高频检测技术上,一方面通过检测、分析局部放电过程中所辐射电磁波信号的频谱,可以了解局部放电源的几何形状及放电间隙的绝缘强度;另一方面超高频局部放电检测技术具有抗干扰能力强和灵敏度高的优势,在超高频段内(300-3000MHz )提取局部放电信号,可以避开变电站背景噪音和空气电晕等千扰信号的影响。

研究电力变压器局部放电机理,特别是局部放电辐射电磁波的机理,设计超高频传感器接收电力变压器局部放电所产生的电磁波信号,对电力变压器局部放电的监测,变压器的维修,维护电力系统的安全稳定具有重要的意义。

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