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局部放電測(cè)量技術(shù)的追溯、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

來(lái)源:揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司   2018年05月14日 07:54  

早在18世紀(jì)人們對(duì)局部放電就有了一定的認(rèn)識(shí)。Lichtenberg的實(shí)驗(yàn)研究成果在Gottingen*社團(tuán)會(huì)議上進(jìn)行發(fā)表,在伏特新設(shè)計(jì)的檢測(cè)儀的支持下他能夠看到奇怪的星形或圓形塵埃輪廓,在他們看來(lái)沿緣體表面的放電的現(xiàn)象可以用放電通道的塵埃輪廓代表。

 

1896年赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了Maxwell在1783提出的電磁學(xué)假設(shè),所證明的理論和實(shí)驗(yàn)工作都成為了局部放電檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)和物理模型開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。

 

*個(gè)用于局放測(cè)量的設(shè)備是SCHERING損耗系數(shù)橋,是1924年被用于局部放電試驗(yàn)檢測(cè)中。1925年,SCHWAIGER認(rèn)識(shí)到了冠狀放電的無(wú)線電頻率特性,這一發(fā)現(xiàn)是應(yīng)用無(wú)線電干擾測(cè)量來(lái)評(píng)估冠狀放電噪聲級(jí)別的基礎(chǔ)。

 

電子示波器發(fā)明出來(lái)以后,局部放電試驗(yàn)得到了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。1928年,LLOYD和STARR演示了局放過(guò)程,利用兩對(duì)垂直的板子插入到BRAUN管中,一對(duì)板子由暫態(tài)試驗(yàn)電壓控制,一對(duì)接電容器,這個(gè)電容器用來(lái)積聚冠狀充電能量,這個(gè)方法被稱(chēng)為平行四邊形法,能對(duì)線和面布置的冠狀放電進(jìn)行*的寬帶測(cè)量,可以作為架空輸電線路的模擬試驗(yàn)。

 

1928年,BYRSTLYN提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的等值電路用來(lái)評(píng)估局放損耗,1932年,他的"Funkenstrecke mit Vorkondensator"這一方法被GEMANT和PHILIPPOFF利用示波圖的技術(shù)進(jìn)行了喜用研究,此方法可以解釋所加交流電電壓周期下的放電過(guò)程。

 

在早期,由于共振回路的窄帶放大器的應(yīng)用,使靈敏局放探測(cè)器的研制得到了重要的發(fā)展。1954年,由MOLE設(shè)計(jì)的便攜式局放探測(cè)器投入商業(yè)運(yùn)用。1970年,分析出了局放校準(zhǔn)器的特征。

 

直到1980年,商業(yè)運(yùn)用的局放探測(cè)器的測(cè)量頻率帶要低于1MHZ,*個(gè)商業(yè)運(yùn)用的寬頻率帶局放檢測(cè)器是由LEMKE博士制作,原理是基于寬頻前置放大局放脈沖的有功積分,寬頻前置放大器的上截止頻率在lOMHZ左右,在這一條件下,局放不僅能被探測(cè)到,而且還能被鎖定其位置,還有一點(diǎn)非常重要,在這一不尋常的測(cè)量原理下,能夠有效地濾除噪聲。

 

如今,若用一個(gè)高頻率范圍的源局放脈沖頻譜來(lái)進(jìn)行局放識(shí)別,那優(yōu)勢(shì)無(wú)疑是明顯的,1966年,專(zhuān)業(yè)人士估計(jì)固體電介質(zhì)空腔中的局放源脈沖的持續(xù)時(shí)間在十億分之幾秒之間,后來(lái)這一假設(shè)在1981年由FUJIMOTO和BOGGS的實(shí)際測(cè)量所證實(shí)。1982年,他們還證實(shí)了另一種假設(shè),他們使用高達(dá)1Ghz的高速示波器技術(shù)。

 

使用特寬1GHZ的局放示波記錄左為樹(shù)狀,右為顆粒狀BOGGS和STONE1982。*,靈敏的局放測(cè)量有可能被電磁噪聲所干擾,所以,人們做了很多工作以濾除外部干擾噪聲,在1975年,脈沖識(shí)別系統(tǒng)用于噪聲環(huán)境下的局放測(cè)量被提出并實(shí)踐。在這以后,有更多的識(shí)別方法被采用,例如:平均值技術(shù);交叉對(duì)比技術(shù);基于有源、無(wú)源及自適應(yīng)濾波器的濾波器技術(shù);脈沖識(shí)別器技術(shù)及開(kāi)窗技術(shù)。

 

電力變壓器局部放電的檢側(cè)設(shè)備、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等,隨著輸變電電壓等級(jí)的不斷提高,也在實(shí)踐中不斷的發(fā)展。隨著電磁學(xué)的進(jìn)步,科學(xué)家對(duì)電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的方法也在不斷的更新,各種各樣的新研究、新技術(shù)被應(yīng)用其中。根據(jù)電力設(shè)備局部放電產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象不同,提出了電測(cè)法、光測(cè)法、聲測(cè)法等試驗(yàn)方法。其中脈沖電流法被普遍使用與電力變壓器局部放電試驗(yàn)中,尤其是變電站電力變壓器局部放電交接試驗(yàn)中的定量測(cè)量中。

 

利用計(jì)算機(jī),現(xiàn)在還發(fā)展了所謂的專(zhuān)家系統(tǒng)可以用于局放試驗(yàn)的分析、統(tǒng)計(jì)和診斷中。此系統(tǒng)不僅能*性、實(shí)時(shí)性的監(jiān)控變壓器的局部放電情況,提出預(yù)警信息,更能將所存數(shù)據(jù)直接通過(guò)本系統(tǒng)所帶的軟件進(jìn)行分析、研究。今后,局部放電檢測(cè)的發(fā)展思路在CIGRE工作組的討論中有所闡述:

 

(1)要不斷地修訂現(xiàn)行的局部放電測(cè)量標(biāo)準(zhǔn);
(2)研發(fā)更有實(shí)際效果的噪聲抑制產(chǎn)品,以利于將電磁干擾從局放過(guò)程中區(qū)分開(kāi)來(lái);
(3)加強(qiáng)電力設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的研發(fā),增強(qiáng)長(zhǎng)期診斷檢測(cè)系統(tǒng)可靠性,比高壓設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)更可靠;
(4)進(jìn)一步研發(fā)成熟、可靠地專(zhuān)家系統(tǒng),包括多元數(shù)據(jù),快速識(shí)別危險(xiǎn)局方故障的同步處理系統(tǒng);
(5)在高壓電力設(shè)備上設(shè)計(jì)超寬頻帶的連接器,發(fā)展更先進(jìn)的局方傳感器,可以在運(yùn)行狀態(tài)下獲取更多信息,進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。

 

變壓器局部放電是一項(xiàng)非常復(fù)雜的研究課題,在增加HV儀器的可靠性,就需要現(xiàn)今的診斷工具,應(yīng)在經(jīng)濟(jì)和可靠性方面合并考慮。

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