电气设备状态监测与故障诊断

电气设备状态监测与故障诊断变压器局部放电在线监测技术局部放电是导致电力变压器绝缘劣化的重要原因之一，自20世纪中期起，人们就开始对局部放电作了较深入的研究，并取得了很大的进展。

引言通过大量实验表明：局部放电试验是能成功地检测绝缘中微小缺陷的有效方法之一，也是考核变压器能否在工作电压下长期安全运行的最有效的方法，因而在现场监测中得到广泛的应用。

引言

引言

为了提高变压器的产品质量，必须对变压器局部放电实施在线监测并及时报警，这对预防重大事故的发生、保障变压器稳定运行具有重要意义引言

对运行中的电力变压器进行局部放电监测，在线分析处理相关数据，以期对变压器进行绝缘诊断，必要时提供报警。局部放电在线监测技术，系根据超声波原理将高频声波传感器放在油箱外部，测取局部放电或电弧放电所产生的的暂态声波信号。

引言

局部放电在线监测采用高性能传感器，例如，坡莫合金或铁氧体磁芯的电流电压转换型传感器，因为这种传感器可将传感信号与变压器一次侧有效隔离。

引言根据国内外运行经验，变压器若出现几千pC的局部放电量，仍然可以继续运行。但如果局部放电量达到10000pC以上时，则表明变压器绝缘的缺陷已经十分严重。从变压器内部出现局部放电到绝缘击穿，有一个演变过程。

引言

对局部放电监测的阈值报警和视在放电量的历史数据的发展趋势的分析，可以判断变压器内部的绝缘状况。阈值报警就是当高频信号的幅值和每周期脉冲个数达到设定的阈值，以及脉冲波形达到脉冲宽度和频度时，由局部放电监测装置自动发出的阈值报警信号。

引言局部放电机理

局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意思。局部放电是电介质中的一部分原子或分子产生电离和去电离的运动形式。电离是从外施电场中吸取能量，生成正、负电荷，并使电荷运动。去电离是正、负电荷中和，释放能量，生成新的原子和分子。该过程会产生持续时间非常短的脉冲电流，发射电磁波，相应地会在电介质中出现发热、发光和振动（声波和超声波）等物理现象。局部放电机理

由于电压和电流作用于电介质时可能引起局部放电，所以局部放电可以分为电场型放电和电流型放电。形成电场型局部放电的基本条件：作用在电介质上的电场强度，超过该电介质的耐受电场强度。形成电流型局部放电的基本条件：受到外力（电动力或机械力）的作用，导体中的电流被迫进入电介质。局部放电机理变压器中的局部放电主要有气隙放电、悬浮放电、夹层放电、尖端放电和“驱流”放电5种

局部放电的种类

气隙放电：又称气泡放电，变压器中的气泡主要以少数分子聚集成微小气泡为主悬浮于油中，所以产生局部放电的气泡是相对静止的。主要以2种形式存在于变压器中：一种是密封于固体内的气泡；另一种是油和固体（固体绝缘或金属）包围的气泡气隙放电

在变压器油中，由于气体的介电常数远小于油的介电常数，而电场强度与介电常数成反比，所以气体中的电场强度比油中的大很多。而气泡放电量与电场强度密切相关，因此气泡就更加容易放电。气隙放电在做局部放电试验时，必须将视在发电量控制在规定范围内，不然就会转换成破坏性的气泡放电，从而使介质受损，而且放电的电解作用会使绝缘加速氧化，并腐蚀绝缘，从而降低变压器的使用寿命气隙放电悬浮放电

对于变压器内部不固定电位的导体称为悬浮体，由它引起的放电称为悬浮放电。导致悬浮放电必须具备2个基本条件：一是悬浮导体处于电场中，根据电容分压机理，必须取得一定的电位并能积蓄一定的能量。二是由于悬浮导体引起电场畸变作用，使局部绝缘的作用电场强度超过其耐受电场强度。

变压器在运行中，由于受力而引起部件松动、脱落，很容易引起悬浮放电。所以在变压器固定器件的小支板与螺栓连接处的夹件上不需要涂漆，避免金属连接件接触不良而导致悬浮放电，影响变压器正常运行悬浮放电夹层放电

变压器绝缘结构中有许多夹层，夹层有集积水分或其他极性分子的作用，该现象被称为夹层效应。由夹层效应引起的局部放电，简称夹层放电。

当发生夹层放电后，会出现线匝绝缘间、段间绝缘间贯穿性放电、低压绕组引线夹表面贯穿性放电、沿围屏贯穿性树枝状放电和沿纸板非贯穿性树枝状放电，如图1所示。做夹层试验时候，必须确保只处于非贯穿性树枝状放电。夹层放电夹层三放电尖端三放电尖端三是尖形三电极的简三称，三位于三电场三中的三尖端三，不三论其三本身三的电三位高三低，三包括三处于三地电三位，三都会三引起三电场三畸变三，使三尖端三附近三的电三场强三度增三大，三该作三用被三称为尖端三效应。由三尖端三效应三引起三的局三部放三电，三简称三尖端三放电该放三电能三深入三到绝三缘纸三板的三层间三和深三处，三最终三导致变压三器被三击穿。设三计制三造时三，厂三家把三尖端三圆形三化或三加均压三罩，其三目的三就是三为了三防止三尖端三放电三。尖端三放电“驱三流”三放电“驱三流”三放电三是电流三型放三电，是三电流三从导三体被三驱逐三到电三介质三中的三一种三物理三现象三，平三常使三用的三电焊三，其三原理三和“三驱流三”放三电的三原理三相同三。虽三然该三放电三的几三率比三较小三，但三是由三于“三驱流三”放三电造三成的三影响三非常三大，三因此三同样三不能三忽视局部三放电三定位局部三放电三定位三是根三据局三部放三电过三程中三产生三的电磁三波、三声、三光、三热和化学三变化等现三象来三实现三定位三，其三定位三方法三有超声三波定三位、电气三定位三、电-声联三合定三位、三光定三位和热定三位等。三目前三国内三外主三要以超声三波定三位、三电气三定位三和电-声联三合定三位方三法为主三。超声三波定三位超声三波定三位主三要是三根据三在局三部放三电过三程中三产生三的超三声波三传播三的方向和时间来确三定放电三位置的。三包括电-声定三位和声-声定三位，当三发生三局部三放电三时，三由于三超声三波通三过不三同介三质向三外传三播，三到达三油箱三壁的三时间三就不三同，三在变三压器三油箱三外壳三安装三多个三超声三波传三感器三，由于三空间位置三不同，检三测到三局部三放电三产生三的超三声波三信号时间三不同，通三过测三量超三声波三传播三的延三时时三间就三能确三定局三部放三电源三的空三间位三置。超声三波定三位电气三定位三可以三分为几何三定位三法和基于三模型三分析三法。当三变压三器发三生局三部放三电时三，产三生的三放电三脉冲三沿绕三组传三播到三达测三量端三，该三放电三脉冲三包含三了放三电特三性和三局部三放电三定位三所需三的有三用信三息，三通过三对放三电脉三冲进三行分三析，三可以三确定三局部三放电三源的三空间三位置。电气三定位虽然三目前三适用三于纠三结式三绕组三，但三是它三的精三度非三常高三，定三位精三度可三以达三到不三大于三绕组三长度三的2%电气三定位电-声联三合定三位法电-声联三合定三位法三主要三在电-声联三合检三测法三的基三础上三利用三超声三波在变压三器油和箱壁中的三传播三速度三低于三电信三号传三播速三度的三特点三来实三现定三位。当变三压器三内部三发生三局部三放电三时，三速度三较快三的电三信号三先触三发监三测器三，监三测器三再根三据随三后超三声信三号到三达的三时差三大小三，推三测变三压器三内部三局部三放电三的位三置。电-声联三合定三位法局部三放电三在线三检测三方法局部三放电三检测三是以三发生三局部三放电三时产三生的电、光等现三象为三依据三来判三断局三部放三电的三状态三。目三前有脉冲三电流三法、超声三波检三测法、气相三色谱三检测三法、超高三频检三测法、电磁三波检三测法三、光三检测三法、三红外三热像三法、三射频三检测三法等多三种检三测方三法。脉冲三电流三法脉冲三电流三法主三要通三过检测三阻抗来检三测变三压器套管三末端三接地三线、外壳三接地三线、中性三点接三地线、铁心三接地三线以及三绕组三中由三于局部三放电引起三的脉冲三电流，获三得一三些基三本放三电量三。该检三测方三法灵敏三度会随三着试三品电三容的三增加三而下降，而三且易受三外界三干扰三噪声（f＜10三M三Hz）的三影响三，抗干三扰能三力差，因三此无三法有三效应三用于三现场三在线三监测。脉冲三电流三法超声三波检三测法变压三器在三发生三局部三放电三时，三会同三时发三出电信三号和声信三号，超三声波三检测三法测三量的三是放三电时三产生三的声三波信三号。三超声三波检三测法三是用三固定三在变三压器三箱壁三上的三超声三波传三感器三接收三变压三器内三部局三部放三电产三生的三超声三波，三以检三测局三部放三电量三的大三小和三位置三。超声三传感三器的三频带三约为70～15三0三kH三z（或30三0三kH三z），三大量三研究三表明三：局三部放三电产三生的三声波三信号三的频三谱大三都集三中在15三0三kH三z左右三。目三前的三超声三波传三感器灵敏三度低三、抗三干扰三能力三差，无三法在三现场三有效三地检三测信三号。三因此三，主三要用三于定三性地三判断三局部三放电三信号三的有三无，三以及三结合三脉冲三电流三法对三局部三放电三源进三行物三理定三位。超声三波检三测法气体三色谱三检测三法油中三气体三色谱三分析三法（DG三A）是三检测三局部三放电三最有三效的三工具三之一三。DG三A主要三是以三比三值法为依三据，三对三三比值三进行三编码三，各三种事三故对三应不三同的三编码三，而三局部三放电三对应三比值三所对三应的三编码三组合三是0，1，0。DG三A是建三立在三变压三器多三年积三累的DG三A数据三库基三础上三的，目前三，该三方法三已广三泛用三于变三压器三在线三故障三诊断三。由三于油三气分三离时三间过三长，三对于三突发三性的三局部三放电三很难三发现三，所三以DG三A主要三对变三压器三局部三放电三进行定性分析三，而三无法三进行定位分析三。气体三色谱三检测三法超高三频检三测法超高三频法三（UH三F法）三是通三过超三高频三信号三传感三器接三收局三部放三电过三辐射三的超三高频三电磁三波，三实现三局部三放电三的检三测。三变压三器油—隔板三结构三的绝三缘强三度比三较高三，因三此变三压器三中的局部三放电三能够三辐射三很高三频率三的电三磁波。变压三器局三部放三电测三量时三，现场三干扰三信号三的频三谱一三般小三于30三0三MH三z，UH三F检测三技术三的检三测频三率范三围一三般为50三0～1三50三0MH三z，可三最大三限度三避开三干扰三信号。超高三频检三测法而且三超高三频传三感器三安置三在变三压器三箱体内部，变三压器三壳体三的屏三蔽作三用使三得超三高频三检测三法的抗干三扰能三力优于三目前三传统三局部三放电三检测三法。三只是三需要三特别三的超三高频三传感三器，三因此三尚待三加强三该传三感器三的研三发。超高三频检三测法变压三器局三部放三电在三线监三测的三发展三前景1.对局三部放三电理三论进三行深三入研三究，三对各三种局三部放三电种三类建三立理论三模型，通