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UHF局放测试仪

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产品名称: UHF局放测试仪
产品型号: AIAcompact
产品展商: 其它品牌
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简单介绍

UHF局放测试仪,特高频法是近年来发展起来的测量技术,它采用测量GIS内绝缘隐患在运行电压下辐射的电磁波来判断GIS内部是否发生局部放电,UHF特高频法的*大优点是可有效地抑制背景噪声,如电晕等产生的电磁干扰。UHF信号频率高,具有很强的穿透性,在经过绝缘子时,可以通过绝缘子与金属法兰的接缝到达GIS外部,因此可在盆式绝缘子外部测量GIS内部的UHF信号。

UHF局放测试仪

的详细介绍

PDSG在线局放仪  超高频(UHF)和超声波(AE)检测GIS及变压器中的局部放电

一、开展GIS局部放电检测的意义

UHF局放测试仪,随着城市电网建设的发展,GIS变电站的数量不断增加,GIS的内部空间极为有限,工作场强很高,且绝缘裕度相对较小,GIS内部一旦出现绝缘缺陷,极易造成设备故障,引起的停电时间较长,检修费用也很高。有数据统计显示,GIS在使用25年后,主要故障率有明显增加。国内已经发生了数起较为严重的GIS事故,过去那种认为GIS设备免维护的观点已不被认同。
     GIGRE
调查表明,50%以上的GIS故障是可预先发现的;在GIS的交接试验中监视局部放电信号,对运行中的GIS 进行定期监测,均是保障安全运行的有效手段 。
德国几个大型GIS变电站的故障统计

从以上两张图片可统计得出:

60%-70%故障可检测;

50%以上故障是残留在内部的颗粒引起的;

1/3故障属设计不完善;

1/2故障属加工和装配问题,可通过现场交接试验来发现。

二、GIS设备局部放电的起因,UHF局放测试仪

如下图所示,主要有六种原因:

导体上的毛刺或颗粒;

壳体上的毛刺或颗粒;

悬浮屏蔽(接触不佳)

自由移动的金属颗粒;

盆式绝缘子上的颗粒;

盆式绝缘子内部缺陷;

三、GIS绝缘击穿的主要表现形式,UHF局放测试仪
GIS
投运初期:绝缘击穿大多是由金属颗粒、悬浮导体、表面毛刺或颗粒等缺陷造成的。通过完善交接验收可起到预防作用;
GIS
运行中期:绝缘击穿大多是绝缘子表面的缺陷(例如污秽、表面电荷积聚、附着金属微粒)引起的,特别是在暂态过电压作用时。通过定期巡检可发现这些隐患;
注:IEC规定GIS出厂时的局部放电水平为<5pC,现场交接及运行时<10pC

四、运行GIS设备的局部放电检测技术
传统检测法:无法解决抗干扰问题,很难达到必要的检测灵敏度,通常用于试验室;
UHF
检测法:检测特高频电磁波信号,检测范围较大,不受空气中电晕干扰影响,对各种缺陷均敏感,检测灵敏度可达几个pC
AE
检测法:检测超声波信号,抗电气干扰,对自由颗粒缺陷和金属件的振动较为敏感,在靠近缺陷部位时,检测灵敏度可达到几个pC
气体分析法:分解物从产生到扩散,需要一定的过程,且只有浓度积累到一定水平后方可被检测到,故响应速度较慢,检测灵敏度较低。

五、GIS各种绝缘缺陷的局部放电特征

六、检测自由颗粒缺陷的灵敏度比较

七、检测绝缘屏障缺陷的灵敏度比较

八、UHF检测法的基本原理
绝缘强度越高,PD所形成的脉冲越陡及持续时间也就越短,由此而产生的特高频UHF电磁波分量也就越多。空气中PD所产生的特高频UHF信号,远远少于SF6气体中的,且在传播时还会明显衰减。GIS的金属同轴结构为一个良好的电磁波导,UHF信号可沿着波导方向几乎无衰减地进行转播。

九、UHF法测量GIS局部放电的抗干扰原理,UHF局放测试仪

UHF法可灵敏检测到10m范围内的PD信号,如图可得出以下结论:

  电晕放电产生的UHF分量较少,内部放电产生的UHF分量较多;

  UHF信号在传播时衰减较大,达到GIS的电晕干扰信号较少;

  GIS腔体中为良好的电磁波导UHF信号在传播时衰减较小,绝缘屏障的衰减为2dB/个;

  通讯干扰:频率固定,可避开;

  检测频率: 300-1500MHz

  检测方式:宽带、窄带选频;

  检测范围:>10

  检测灵敏度:<5pC

十、GISUHF信号的几种耦合方式,UHF局放测试仪
外部耦合:将UHF传感器的接收面靠近GIS 外壳上有绝缘开口的位置,如盆式绝缘子、电缆接头、互感器引线盘等。

十一、UHF检测技术的优点和缺点,UHF局放测试仪

UHF法具有较强的抗干扰能力,对电晕放电较不敏感;

UHF法对各种缺陷均具有较高的检测灵敏度,至少可达到IEC60270传统法的水平;

UHF法的有效检测距离可达十几米,能够检测到危险性小甚至不危险的缺陷;

CIGRE联合工作组 33/23.12,建议把UHF法作为GIS现场交接时的试验方法,IEC正在修订相应的标准;

UHF 信号与IEC60270的视在放点电荷(pC)之间,没有固定的对应关系,但存在着粗略的线性对应特征;

十二、AE法的基本原理
放电源产生压力声波,先以纵波传播到GIS外壳,然后以横波方式传播到AE传感器;对GIS检测通常选用的检测频率为10kHz ~100kHz,频率较低时灵敏度较高但易受噪声干扰,而频率较高时信号衰减又会增大。

十三、AE法检测GIS局部放电的原理,UHF局放测试仪

AE法能灵敏检测到1m范围内的PD信号:

检测频率:10-100kHz

检测会受环境噪声影响;

基本不会受到电气干扰;

传播速度较慢:在SF6中: 140m/s;在钢板中:6000m/s

传播衰减较大: SF6中: 26dB/m;在空气中:0.9dB/m

十四、AE检测技术的优点和缺点
AE
法对自由颗粒缺陷具有很高的检测灵敏度,明显超过IEC60270传统法的灵敏度水平,并可根据颗粒的飞行时间,大致确定自由颗粒的大小。CIGRE联合工作组 33/23.12建议把AE法作为GIS现场交接时的试验方法,IEC正在修订相应的标准。
AE
法对固体绝缘表面及内部的缺陷敏感度较低,且仅能检测到1-2内的信号,适合对缺陷进行定位;AE信号与IEC60270的视在放点电荷(pC)之间,没有固定的对应关系,但存在着粗略的线性对应特征。

十五、UHFAE检测法的应用领域
电力变压器:通过油阀安装UHF天线在箱体表面安装AE传感器;
电缆终端:定向接收UHF信号,表面接收AE信号;

电缆分支箱:定向天线接收UHF信号,玻璃纤维波导接收AE信号;
带有瓷套的电气设备:定向天线接收UHF信号;

十六、用UHF法检测变压器局部放电的研究
荷兰KEMA通过放油阀安装UHF传感器,采用40MHz80MHz窄带检测技术,可在300-1200MHz范围内选择的检测频段,检测灵敏度可达到50pC水平。
英国Strathclyde大学通过变压器上的检修孔,预先安装UHF传感器,采用500-1500MHz宽带检测技术,易受通讯干扰的影响,检测灵敏度可达到20pC水平。

十七、UHF信号在变压器内的传播与衰减
变压器箱体:由于UHF电磁波的波长远小于油箱尺寸,故变压器箱体对电磁波具有折、反射作用,从放电源发射的电磁波,在经过多次折反射后,*终均能到达传感器部位。金属箱体在起到汇聚电磁波能量的同时,还具有电磁屏蔽作用,使得外部的电磁干扰不易进入箱体内部。
变压器油:电磁波在油中传播时衰减很小,仅为0.6dB/m
固体绝缘材料:电磁波在固体绝缘与油的界面,会产生折射和反射,造成少量的能量损失。
变压器绕组:由于所检测的UHF电磁波波长在25厘米60厘米之间,大于绕组间的缝隙尺寸,因此衰减量较小。

十八、UHF法检测运行变压器局部放电的优越性
通过变压器油阀(球阀或闸阀)即可安装UHF传感器。
通过放油阀安装UHF传感器,不需要变压器退出运行,检测灵敏度高(<100pC),几乎不受电晕干扰的影响。
对检测到的UHF信号进行谱图分析,可判断PD的类型通过对油色谱(DGA)异常的运行变压器进行UHF信号检测和分析,可进一步了解DGA异常的原因,便于决定是否需立即推出运行、安排检修。对UHF信号连续监测,可及时发现运行变压器的突发性故障,弥补油色谱(DGA)反应速度较慢的缺点。
而运用超声波( AE )检测功能,可对所发现的PD缺陷进行定位,以便分析其危害性大小。

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