特高頻局部放電檢測(cè)技術(shù).ppt

特高頻局部放電檢測(cè)技術(shù) 主要內(nèi)容 一 特高頻局部放電檢測(cè)的原理 電力設(shè)備絕緣體中絕緣強(qiáng)度和擊穿場(chǎng)強(qiáng)都很高 當(dāng)局部放電在很小的范圍內(nèi)發(fā)生時(shí) 擊穿過(guò)程很快 將產(chǎn)生很陡的脈沖電流 其上升時(shí)間小于1ns 并激發(fā)頻率高達(dá)數(shù)GHz的電磁波 應(yīng)用寬帶高頻天線 300MHz 1 5GHz傳感器 檢測(cè)GIS內(nèi)部局放電流激發(fā)的電磁波信號(hào) 從而反應(yīng)GIS內(nèi)部局部放電的類(lèi)型及大體位置 根據(jù)傳感器安裝位置不同 該方法分為內(nèi)置法與外置法兩種 由于現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)現(xiàn)場(chǎng)的電暈等干擾 具有較高的靈敏度和抗干擾能力 可實(shí)現(xiàn)局部放電帶電檢測(cè) 定位以及缺陷類(lèi)型識(shí)別等優(yōu)點(diǎn) 內(nèi)置式特高頻傳感器 外置式特高頻傳感器 UHF信號(hào)在GIS中的傳播衰減 GIS的金屬同軸結(jié)構(gòu)可視為一個(gè)良好的電磁波導(dǎo) 放電所形成的高階電磁波TE和TM f 300MHz 可沿波導(dǎo)方向無(wú)衰減地進(jìn)行轉(zhuǎn)播 絕緣屏障會(huì)造成2dB信號(hào)衰減轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)會(huì)造成6dB信號(hào)分散 特高頻電磁波傳輸與衰減示意圖 二 特高頻局部放電檢測(cè)儀器及工具 特高頻局部檢測(cè)儀的基本要求特高頻局放檢測(cè)儀的組成特高頻局放檢測(cè)其它常用工具GIS特高頻局放儀常用譜圖 二 特高頻局部放電檢測(cè)儀的基本要求 能夠有效抑制或排除干擾 可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整局部放電的檢測(cè)周期 檢出閾值和報(bào)警閾值等參數(shù) 可用外施高壓電源進(jìn)行同步 外同步 并可通過(guò)移相的方式 對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行觀察和分析 測(cè)試線長(zhǎng)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(cè)應(yīng)提供局部放電信號(hào)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(jìn)行展示 二 特高頻局部放電檢測(cè)儀的組成 特高頻傳感器 耦合器 感應(yīng)300M 1 5GHz的特高頻無(wú)線電信號(hào) 信號(hào)放大器 可選 某些局放檢測(cè)儀會(huì)包含信號(hào)放大器 對(duì)來(lái)自前端的局放信號(hào)做放大處理 濾波器 可選 如果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)在某一頻段存在較強(qiáng)干擾 可使用特定的濾波器將其濾掉 從而達(dá)到抗干擾目的 檢測(cè)儀器主機(jī) 接收 處理耦合器采集到的特高頻局部放電信號(hào) 分析主機(jī) 筆記本電腦 運(yùn)行局放分析軟件 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 識(shí)別放電類(lèi)型 判斷放電強(qiáng)度 特高頻局放測(cè)試儀組成示意圖 3 特高頻局放檢測(cè)其它常用工具 高速示波器 一般2G以上采樣速率 可對(duì)特高頻原始信號(hào)進(jìn)行觀察 并利用各個(gè)通道采集信號(hào)的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行定位 頻譜儀 根據(jù)頻譜特性進(jìn)一步確認(rèn)是放電還是干擾 如果是干擾可分析干擾信號(hào)頻段 通過(guò)使用濾波器來(lái)過(guò)濾掉干擾信號(hào) 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(shí)能起到增強(qiáng)檢測(cè)信號(hào)及固定傳感器的作用 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 PRPD 局部放電相位分解 譜圖 3 特高頻局部放電檢測(cè)方法及注意事項(xiàng) 檢測(cè)條件要求檢測(cè)周期安全注意事項(xiàng)檢測(cè)接線傳感器放置部位部位及要求操作流程常見(jiàn)注意事項(xiàng) 1 檢測(cè)條件要求 被檢設(shè)備是帶電運(yùn)行設(shè)備 絕緣盆子為非金屬封閉或內(nèi)置有 傳感器 設(shè)備為額定氣體壓力 在 設(shè)備上無(wú)各種外部作業(yè) 在檢測(cè)時(shí)應(yīng)最大限度保持測(cè)試周?chē)盘?hào)的干凈 盡量減少人為制造出的干擾信號(hào) 例如 手機(jī)信號(hào) 照相機(jī)閃光燈信號(hào) 照明燈信號(hào)等 進(jìn)行室外檢測(cè)避免雨 雪 霧 露等相對(duì)濕度大于80 的天氣條件 2 檢測(cè)周期 投運(yùn)后及大修后1個(gè)月內(nèi)應(yīng)對(duì)本體進(jìn)行一次局部放電檢測(cè) 正常情況下 半年至一年檢測(cè)一次 檢測(cè)到GIS有異常信號(hào)但不能完全判定時(shí) 可根據(jù)GIS設(shè)備的運(yùn)行工況 應(yīng)縮短檢測(cè)周期 增加檢測(cè)次數(shù) 應(yīng)并分析信號(hào)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì) 必要時(shí) 對(duì)重要部件 如斷路器 隔離開(kāi)關(guān) 母線等 進(jìn)行局部放電重點(diǎn)檢測(cè) 對(duì)于運(yùn)行年限超過(guò)15年以上的GIS設(shè)備 宜考慮縮短檢測(cè)周期 迎峰度夏 冬 重大保電活動(dòng)前應(yīng)增加檢測(cè)次數(shù) 3 安全注意事項(xiàng) 為確保安全生產(chǎn) 特別是確保人身安全 除嚴(yán)格執(zhí)行電力相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)定之外 還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 檢測(cè)時(shí)應(yīng)勿碰勿動(dòng)其它帶電設(shè)備 防止傳感器墜落到GIS管道上 避免發(fā)生事故 保證待測(cè)設(shè)備絕緣良好 以防止低壓觸電 在狹小空間中使用傳感器時(shí) 應(yīng)盡量避免身體觸碰GIS管道 行走中注意腳下 避免踩踏設(shè)備管道 在進(jìn)行檢測(cè)時(shí) 要防止誤碰誤動(dòng)GIS其它部件 在使用傳感器進(jìn)行檢測(cè)時(shí) 應(yīng)戴絕緣手套 避免手部直接接觸傳感器金屬部件 4 檢查接線 在采用特高頻法檢測(cè)局部放電的過(guò)程中 應(yīng)按照所使用的特高頻局放檢測(cè)儀操作說(shuō)明 連接好傳感器 信號(hào)放大器 檢測(cè)儀器主機(jī)等各部件 通過(guò)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(hào)放大器 特高頻局放檢測(cè)儀連接示意圖 5 傳感器放置部位部位及要求 GIS內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的特高頻信號(hào)在GIS腔體內(nèi)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(lái) 在GIS上只有無(wú)金屬法蘭的絕緣子 觀察窗 接地開(kāi)關(guān)的外露絕緣件 內(nèi)置式CT PT二次接線盒等部位才能測(cè)量到信號(hào) 特高頻傳感器需安置在這些部位 傳感器應(yīng)與盆式絕緣子緊密接觸 且應(yīng)放置于兩根禁錮盆式絕緣子螺栓的中間 以減少螺栓對(duì)內(nèi)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(cè)量時(shí)應(yīng)盡可能保證傳感器與盆式絕緣子的接觸 不要因?yàn)閭鞲衅饕苿?dòng)引起的信號(hào)而干擾正確判斷 6 特高頻局部放電檢測(cè)操作流程 在采用特高頻法檢測(cè)局部放電時(shí) 典型的操作流程如下 1 設(shè)備連接 按照設(shè)備接線圖連接測(cè)試儀各部件 將傳感器固定在盆式絕緣子上 將檢測(cè)儀主機(jī)及傳感器正確接地 電腦 檢測(cè)儀主機(jī)連接電源 開(kāi)機(jī) 2 工況檢查 開(kāi)機(jī)后 運(yùn)行檢測(cè)軟件 檢查主機(jī)與電腦通信狀況 同步狀態(tài) 相位偏移等參數(shù) 進(jìn)行系統(tǒng)自檢 確認(rèn)各檢測(cè)通道工作正常 3 設(shè)置檢測(cè)參數(shù) 設(shè)置變電站名稱 檢測(cè)位置并做好標(biāo)注 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)噪聲水平設(shè)定各通道信號(hào)檢測(cè)閾值 4 信號(hào)檢測(cè) 打開(kāi)連接傳感器的檢測(cè)通道 觀察檢測(cè)到的信號(hào) 如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)無(wú)異常 保存少量數(shù)據(jù) 退出并改變檢測(cè)位置繼續(xù)下一點(diǎn)檢測(cè) 如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常 則延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間并記錄多組數(shù)據(jù) 進(jìn)入異常診斷流程 必要的情況下 可以接入信號(hào)放大器 7 常見(jiàn)注意事項(xiàng) 1 在檢測(cè)過(guò)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(cè)零線 右側(cè)火線 2 使用內(nèi)同步時(shí) 必須要從現(xiàn)場(chǎng)檢修電源箱或室內(nèi)墻上插座去電 不能使用逆變電源或發(fā)電機(jī)供電 3 對(duì)每個(gè)GIS間隔進(jìn)行檢測(cè)時(shí) 在無(wú)異常局放信號(hào)的情況下只需存儲(chǔ)斷路器倉(cāng)盆式絕緣子的三維信號(hào) 其它盆式絕緣子必須檢測(cè)但可不用存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 在檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí) 必須對(duì)該間隔每個(gè)絕緣盆子進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù) 4 在開(kāi)始檢測(cè)時(shí) 不需要加裝放大器進(jìn)行測(cè)量 若發(fā)現(xiàn)有微弱的異常信號(hào)時(shí) 可接入放大器將信號(hào)放大以方便判斷 5 絕緣缺陷并非一定導(dǎo)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(yùn)前和檢修后的GIS交接試驗(yàn)中進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)時(shí) 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(cè)的有效性 6 局部放電類(lèi)型識(shí)別的準(zhǔn)確程度取決于經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的不斷積累 檢測(cè)結(jié)果和檢修結(jié)果確定以后 應(yīng)保留波形和譜圖數(shù)據(jù) 作為今后局部放電類(lèi)型識(shí)別的依據(jù) 識(shí)別并排除干擾對(duì)放電類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別對(duì)放電源進(jìn)行定位對(duì)放電信號(hào)危險(xiǎn)性評(píng)估 制定檢修策略 四 數(shù)據(jù) 圖譜的分析與診斷 1 識(shí)別并排除干擾的方法 1 排除法 在開(kāi)始測(cè)試前 盡可能排除干擾源的存在 比如關(guān)閉熒光燈和關(guān)閉手機(jī) 檢查周?chē)袩o(wú)懸浮放電的金屬部件 2 屏蔽帶法抗干擾 3 信號(hào)識(shí)別抗干擾 現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的干擾信號(hào)雷達(dá)噪聲 移動(dòng)電話噪聲 熒光噪聲和馬達(dá)噪聲 下面簡(jiǎn)明列舉了上述幾種信號(hào)的典型譜圖 4 背景測(cè)量抗干擾 定位測(cè)量抗干擾 平面分法 6 利檢測(cè)頻段選擇和濾波抗干擾 針對(duì)固定存在信號(hào)較強(qiáng)的干擾 可通過(guò)頻譜儀分析干擾存在的頻段 使用濾波器將其過(guò)濾掉達(dá)到抗干擾目的 2 放電類(lèi)型識(shí)別 排除掉干擾 確定為內(nèi)部放電后 需要對(duì)放電類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別 GIS內(nèi)部放電主要有4類(lèi) 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(jiǎn)明列舉了上述幾種信號(hào)的典型譜圖 包括各類(lèi)信號(hào)的PRPS圖譜 PRPD圖譜和峰值檢測(cè)圖譜 3 放電源定位 幅值定位 依靠各個(gè)檢測(cè)部位檢測(cè)信號(hào)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(shí)幾個(gè)檢測(cè)部位信號(hào)幅值差別很小無(wú)法判斷 甚至某些情況會(huì)出現(xiàn)離信號(hào)遠(yuǎn)的部位幅值比離信號(hào)源近的部位還要大 時(shí)差定位 通過(guò)可分辨納秒高速示波器比較兩個(gè)檢測(cè)部位檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間差來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行定位 如分辨率能達(dá)到1納秒 則定位精度可達(dá)30cm 定位可靠 需要好的儀器及經(jīng)驗(yàn) 4 信號(hào)危險(xiǎn)性評(píng)估及檢修策略 當(dāng)前無(wú)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) 特高頻無(wú)法簡(jiǎn)單通過(guò)信號(hào)大小來(lái)判斷危害性 根據(jù)信號(hào)幅值 放電源位置 放電類(lèi)型初步評(píng)估危害性 觀察信號(hào)變化趨勢(shì) 并可采取其它手段輔助分析 從檢修結(jié)果到指導(dǎo)檢修策略目前仍有較大鴻溝 在局部放電帶電檢測(cè)中 如果檢測(cè)到放電信號(hào) 同時(shí)定位結(jié)果位于重要設(shè)備如斷路器 電壓互感器 隔離開(kāi)關(guān) 接地刀閘或盆式絕緣子處 則應(yīng)盡快安排停電檢修 如果放電源位于非關(guān)鍵部位 則應(yīng)縮短檢測(cè)周期 關(guān)注放電信號(hào)的強(qiáng)度和放電模式的變化 檢測(cè)到信號(hào)為絕緣內(nèi)部放電或絕緣表面放電 則應(yīng)盡快安排停電檢修 刀閘屏蔽罩懸浮放電可通過(guò)操作后觀察信號(hào)趨勢(shì)來(lái)決定是否檢修 細(xì)小的尖刺放電可通過(guò)跟蹤檢測(cè) 關(guān)注信號(hào)強(qiáng)度變化來(lái)決定是否檢修 5 異常局放信號(hào)診斷注意事項(xiàng) 當(dāng)在空氣中也能檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí) 首先要觀察分析壞境中可能的干擾源 能去除的應(yīng)先去除干擾后在進(jìn)行檢測(cè) 分析 當(dāng)傳感器放置于盆式絕緣子后檢測(cè)出異常信號(hào) 此時(shí)拿開(kāi)傳感器再查看在空氣中檢測(cè)到的圖譜是否與置于盆式絕緣子上檢測(cè)到的圖譜是否一致 若一致并且信號(hào)更大 則基本可判斷為外部干擾 若不一樣或變小 則需進(jìn)一步檢測(cè)判斷 當(dāng)該間隔檢測(cè)出異常信號(hào)時(shí) 可檢測(cè)該間隔相鄰間隔的信號(hào) 看是否也存在相近的異常信號(hào) 若沒(méi)有異常信號(hào)存在 則該間隔的異常信號(hào)可能為內(nèi)部信號(hào) 檢測(cè)出異常信號(hào)時(shí) 查看人工智能分析軟件給出的結(jié)論是否為放電 但不能完全依賴軟件自動(dòng)分析結(jié)果 當(dāng)檢測(cè)出異常信號(hào)時(shí) 必要時(shí)可使用工具把傳感器綁置于盆式絕緣子處進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè) 時(shí)間至少長(zhǎng)于15分鐘 可通過(guò)分析峰值監(jiān)測(cè)圖譜 放電重復(fù)率圖譜等局放圖譜來(lái)進(jìn)行判斷 2010年3月22日 江蘇省電力試驗(yàn)研究院使用特高頻法 超聲波法和SF6氣體成分檢測(cè)法在對(duì)某220kVGIS帶電檢測(cè)時(shí) 在某間隔B相出線的三個(gè)盆式絕緣子處均測(cè)量到較強(qiáng)的特高頻局放信號(hào) 超聲波法和SF6氣體成分分析法均為測(cè)量到可疑信號(hào) 隨著信號(hào)的逐步變大 對(duì)存在疑似信號(hào)的絕緣子進(jìn)行了解體更換處理 由于處理及時(shí)準(zhǔn)確 避免了重大事故的發(fā)生 1 特高頻檢測(cè)GIS盆式絕緣子內(nèi)部氣隙缺陷 案件經(jīng)過(guò) 特高頻法測(cè)量到的信號(hào)如圖 通過(guò)對(duì)局放信號(hào)傳播衰減比較法進(jìn)行初步判斷 結(jié)果表明 位置G處的異常信號(hào)幅