變壓器超聲局放技術(shù)交流

變壓器超聲局放測試技術(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、檢測局部放電的意義四、局部放電測量方法現(xiàn)狀和發(fā)展方向五、超聲波法檢測變壓器局部放電原理六、超聲波法檢測變壓器局部放電優(yōu)點(diǎn)七、檢測設(shè)備介紹八、檢測變壓器局部放電的判斷標(biāo)準(zhǔn)九、現(xiàn)場檢測和定位原則十、測試時(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、局部放電測量方法現(xiàn)狀和發(fā)展方向

局部放電測量方法主要有：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)的測試規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，能夠定性定量測量局放量，設(shè)備出廠和交接試驗(yàn)常用的局放測量方法；油色譜分析法：定性判斷局部放電，已經(jīng)作為預(yù)試項(xiàng)目開展；超聲波法：定性判斷局部放電，并可以對放電源進(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，是今后開展現(xiàn)場局部放電帶電檢測的一個(gè)方向。

五、超聲波法檢測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的產(chǎn)生;2

安裝在變壓器金屬箱壁上的超聲波檢測元件（傳感器）將接收到變壓器內(nèi)部放電產(chǎn)生的超聲波信號,并通過信號電纜把信號傳輸?shù)街鳈C(jī)，由主機(jī)對信號進(jìn)行采集、處理和顯示；3分析所采集到的超聲波信號的特征信息，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。其中超聲波信號在油中傳播的速度是1390米/秒

六、超聲波法檢測變壓器局部放電優(yōu)點(diǎn)

1受電氣干擾少；2在帶電的狀態(tài)下進(jìn)行檢測，也可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，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，操作簡單；3可以隨時(shí)進(jìn)行檢測，隨時(shí)跟蹤分析絕緣缺陷；4可以識別多個(gè)局放源；5可以對變壓器內(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信號處理和分析功能強(qiáng)大，可以對信號進(jìn)行濾波、波形分析、聚類分析和定位分析等;３測試軟件界面友好、直觀，可以通過二維或三維圖形顯示超聲波信號的特征信息；４自動(dòng)化程度高，操作方便。

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

八、檢測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

幅值（Amplitude）：傳感器檢測到超聲波信號的最高峰值，用分貝（dB）值表示。幅值＝20log(Vs/Vo)dB（1）這里的Vs是指傳感器的輸出值（單位是V）；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）：從信號第一次越過門檻值開始到信號最后一次由門檻值之上跌落到門檻值之下之間的時(shí)間間隔。持續(xù)時(shí)間的長短與信號的強(qiáng)弱和門檻值的大小有關(guān)。門檻值（Threshold）：控制信號能否被采集進(jìn)來的閥值，用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)節(jié)門檻值。能量(Energy)：越過門檻值分界線的波形面積總和。能量的大小與信號的強(qiáng)弱和門檻值的大小有關(guān)。

圖6信號特征指數(shù)圖圖7信號撞擊譜圖信號特征指數(shù)圖：該圖表示每個(gè)通道接收到與工頻信號有關(guān)的信號特征隨時(shí)間的變化。信號撞擊譜圖：該圖表示每個(gè)通道接收到與工頻信號有關(guān)的信號個(gè)數(shù)，它是判斷有無局放的主要依據(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)生的超聲波信號有如下幾個(gè)特征：（1）超聲波信號幅值介于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)生的超聲波信號的特征信息值在此范圍之外。幅值在40dB以下的信號一般是噪聲。（2）超聲波信號的波形應(yīng)表現(xiàn)為開始幅值較大，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）對放電源進(jìn)行定位得到的定位點(diǎn)相對集中，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)場檢測和定位原則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)置原則門檻值：35-40dB信號頻率：100kHz-400kHz采樣率：1MSPS3數(shù)據(jù)采集原則經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)在同一位置測得的超聲波信號無異常時(shí)，合理移動(dòng)傳感器一次，再次進(jìn)行測試，全面檢測變壓器局部放電超聲波信號。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、測試時(shí)注意事項(xiàng)

1在進(jìn)行局部放電檢測前，檢測人員應(yīng)詳細(xì)了解應(yīng)檢測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)相對應(yīng)的位置，例如對應(yīng)的高低壓線圈的引出線、分接開關(guān)和兩相線圈之間的部位。3布置好傳感器后，應(yīng)先檢測現(xiàn)場的背景噪聲，正式進(jìn)行局部放電檢測時(shí)，應(yīng)把信號的門檻值設(shè)定在背景噪聲值之上。統(tǒng)計(jì)分析所檢測變壓器的背景噪聲值，大部分在35dB以下，一般不超過40dB。

4、在檢測過程中，當(dāng)檢測到信號比較強(qiáng)時(shí)，持續(xù)監(jiān)測一段時(shí)間，記錄哪些傳感器接收到的信號比較強(qiáng)、多，然后用PDD-Mate分析軟件對數(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)局部放電信號的特征。經(jīng)過分析后，如果檢測到的信號是局部放電信號，應(yīng)把其他沒有檢測到信號的傳感器移到有檢測到信號的傳感器附近，看其是否也檢測到強(qiáng)的局部放電信號。然后選定好原點(diǎn)，測量出每個(gè)傳感器在變壓器箱壁上對應(yīng)的坐標(biāo)，對放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。5、對于檢測到有局部放電的變壓器時(shí)，熟悉變壓器結(jié)構(gòu)的檢測人員應(yīng)對所得到的定位點(diǎn)與變壓器相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，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：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；2006年1月，對該變壓器在空載狀態(tài)下進(jìn)行超聲波局放帶電測試，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

信號連續(xù)不斷,幅值達(dá)到65dB；放電明顯，而且比較嚴(yán)重?，F(xiàn)場檢測圖譜

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：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；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，并利用DISP-24測試系統(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)場檢測圖譜

圖24特征信息圖圖25撞擊譜圖

本次局部放電檢測是在停電加壓狀態(tài)下進(jìn)行的，超聲波法與脈沖電流法檢測得到的結(jié)果一致，檢測結(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：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，對該主變進(jìn)行局放超聲波檢測與定位。通過連續(xù)兩天對其進(jìn)行局放超聲波檢測和定位，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到幅值在35dB~70dB之間的局放信號，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)場檢測圖譜

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到幅值在35dB~70dB之間的局放信號。

變壓器局部放電信號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