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开关柜局部放电检测技术研究现状

发布时间:2020-09-15 09:44人气:

(1)暂态地电压检测法

暂态地电压(Transient Earth Voltage,TEV)检测技术由英国的Dr.John Reeves于1974年首次提出,他发现电力设备内部局部放电脉冲激发的电磁波能在设备金属壳体上产生一个瞬时的对地电压,这些瞬时的电压脉冲可由设备外壳安装的特质电容传感器检测到,从而判断设备内部绝缘状态。

开关柜内部局部放电会产生电磁波,在金属壁形成趋肤效应并沿金属表面进行传播,同时在金属表面感应出暂态地电压。局部放电的暂态地电压信号的大小与局部放电的强度与放电点的位置有很大的关系。因此可以利用电容性传感器对暂态地电压信号进行检测,以判断开关柜内部的局部放电缺陷,同时可以利用同一放电源产生的暂态地电压信号到达不同位置传感器的时间差或幅值差对局部放电进行定位。在暂态地电波领域,英国的TECHMP公司开展了相关的研究,并研制出包含两个电容性探测元件的暂态地电压传感器,该传感器有很高的灵敏度,且带宽可以达到0.1 M-300MHz。


(2)超声波检测法

超声波局部放电检测技术凭借其抗干扰能力与定位能力的优势,在众多的检测法中占有非常重要的地位。超声波法最先用于变压器局部放电检测,但由于当时灵敏度低,易受外界干扰等原因一直没得到广泛的应用。上世纪80年代随着微电子技术和信号处理技术的快速发展,超声波法的灵敏度和抗干扰能力得到了很大的提高,其在实际中重新得到重视。现阶段国内方面,清华大学、华北电力大学、西安交通大学、武汉高压所逐渐开展了超声波局部放电检测的研究。西安交通大学提出了相控定位方法,先通过延时算出放电的距离,再根据相控阵扫描角度确定放电的空间位置。武汉高压所开发了JFD系列超声定位系统,其对一般的放电定位误差可小于10cm。

经过几十年的发展,目前超声波检测法己成为局部放电检测的主要方法之一,特别是在带电检测定位方面,该方法具有可以避免电磁干扰的影响与方便实施的优点。


(3)高频电流检测法

高频局部放电检测方法是用于电力设备缺陷检测与定位的常用测量方法之一,其检测频率范围通常在3-30MHz之间。高频局部放电检测技术可广泛应用于高压电力电缆、变压器、开关柜等电力设备的局放检测,其高频脉冲电流可以由电感式耦合传感器或电容式耦合传感器进行耦合,其中,电感型传感器中高频电流传感器(High Frequency Current Transformer,HFCT)因具有便携性强、安装方便、现场抗干扰能力较好等优点被广泛应用。HFCT传感器的工作方式是对流经电力设备的接地线、中性点接线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测,其多采用罗科夫斯基线圈结构。

罗科夫斯基线圈(Rogowski coils,简称罗氏线圈)用于电流检测领域己有几十年历史。20世纪中期以来,国外一些专家学者和公司纷纷对罗氏线圈在电力上的应用进行了大量的研究,并取得了显著的成果,如法国的ALSTHOM公司有一些基于罗氏线圈电流互感器产品问世,罗氏线圈检测技术被英国公立电力公司(CEGB)用在名为“E1-Cid"的新技术里,用于测试发电机和电动机的定子。近些年来国内的一些科研院所和企业均开始研制基于罗氏线圈传感器以及高频局放检测装置,虽然起步较晚,但有些技术已处于跟上国外大公司的水平。

基于以上三种局部放电的检测方法,国内外对局部放电的定位主要分为幅值差法与时延估计法。幅值差法的原理是通过观察传感器检测到的局部放电信号幅值大小来估计位置,幅值大的地方传感器距离放电点近,随着传感器到放电点距离的增大,检测到的幅值逐渐减小。但是幅值差法只能粗略的估计出放电位置,不能对其精确地计算。时延估计法又分为声声法与声电法,声声定位通过采用多路超声波传感器,以一路超声波信号作为触发源,根据不同超声波信号到触发源的时间差进行定位,因为超声波传感器的抗电磁干扰能力强,声声定位法能比较清晰地检测出放电信号的波形。但由于超声波传播速度相对比较慢,超声波信号之间提取到的时间延迟误差较大,国内外尽管采用精确地定位算法效果也不是很理想。声电定位同样根据提取到的延迟时间进行定位,国外方面,澳大利亚西门子研发中心利用超声波和射频电磁波联合定位的技术对局部放电进行检测,检测的原理为:由于电磁波信号传播速度快而且电磁波信号受电磁干扰的影响,需要把电磁波信号作为基准信号,触发超声波信号作为延迟信号进行定位。国内方面,西安交通大学提出基于超声波和超高频相控接收阵的定位方法,这种方法和澳大利亚西门子研发中心提出的“声电”联合定位技术有很大的相似性,主要的区别在于超声波和超高频相控接收阵构成的是平面传感器,通过控阵的方位角和仰角采用算法计算出放电点的空间位置。

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