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电气设备绝缘系统局部放电检测技术研究

来源:核心论文发表 所属分类:电子论文 点击:次 时间:2020-06-02 08:46

  摘要:随着我国技术水平的不断提高,电力系统也提升了检测水平。据大量研究以及试验表明,致使电力设备产生故障以及绝缘系统损坏问题的关键性原因为局部放电,基于此,需要重视对局部放电进行科学、高效的检测,有助于确保电力系统的稳定、安全运行。文章主要对电气设备局部放电检测技术进行简要的分析和探讨。

电气设备绝缘系统局部放电检测技术研究

  关键词:电气设备;局部放电;检测技术

  引言

  当前国内电力系统的发展迅速,电气设备朝着智能化方向发展,同时输电线路的输电等级越来越高。电气设备的稳定运转是电网可以平稳运转的基础,同时电气设备绝缘性能的优劣和电气设备的稳定运转有着紧密关联。目前确定绝缘性能优劣的主要方式就是局部放电测定,因而探究相应的测定方式尤为关键。一般情况下,气体原子或者分子并不具导电性,只有其由外部获取相应数量的能量之后,原子外部电子层产生一个或几个冲破原子和约束而构成相互独立且具备导电性的带电质点,即正离子或自由粒子。阳极高压电粒子由空气里获取相应的粒子和阴极构建通路,即能够构成放电。本文通过超声波检测原理,对电气设备局部放电进行检测,通过实例验证该原理的可行性。

  1电气设备局部放电介绍

  电气设备的绝缘系统基于电场强度的影响,均匀性普遍较差,电解质的均匀性也较差。其中,个别电气设备的绝缘系统是由液体和气体组成的复合绝缘体、或者由气体和固体组成的复合绝缘体,电场强度的均匀性较差;个别电气设备的绝缘系统虽然仅由一种材料组成,但在其运行时,一般会残留些许的杂质或者气泡等,导致相应绝缘体的表面或者内部产生一些电场强度照比平均电场强度高的区域,且该区域会提前进行放电操作,但其他区域仍旧具有绝缘性能,简而言之,电气设备的绝缘系统并未被击穿,所以导致了局部放电情况的发生。同时,在设计以及制造电气设备时,倘若产生了质量问题,或者在对电气设备进行运输、安装时,导致设备出现损伤问题,均会导致电气设备的绝缘性能降低。

  2电气设备绝缘系统局部放电检测

  2.1电晕放电

  在电气设备的绝缘系统中,各部位的电场强度往往是不相等的,当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时,该区域就会出现放电,但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间,即整个绝缘系统并没有击穿,仍然保持绝缘性能,这种现象称为局部放电。这种放电不会第一时间形成贯穿性的通道,但是长久的局部放电,会造成绝缘的劣化,损伤慢慢扩大,在严重的情况下,还会使得整个绝缘击穿或者是沿面闪络。局部放电过程当中会产生:光、热、气味、电磁波、声波。电晕放电通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电,比如高压输电线路或者高压变压器等,这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中,因此发生电晕放电的机率相对较大。

  2.2沿面放电

  沿气体和固体绝缘或气体和液体绝缘表面发生的气体放电现象叫沿面放电。电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度,而且介质沿面击穿电压相对较低,沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。

  2.3内部放电

  固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题,导致绝缘介质内部出现内部缺陷,比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用,内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。

  2.4悬浮电位放电

  这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷,或者其它原因导致接触不良断开,最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电,针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时,通常其附近的场强会比较集中,而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。

  3电气设备局部放电检测技术研究

  3.1特高频检测法

  对特高频检测法进行应用,即为修正电力设备的电磁波脉冲值,经由分析电磁波辐射值规律的方式,对放电的具体位置以及绝缘系统的实效性加以判断。照比宽频脉冲而言,特高频检测法的脉冲辐射值和检测频率均更高,从某种意义上讲,可将此类方法称之为脉冲辐射检测的升级版。特高频检测法与脉冲检测法具有的共同点为,特高频检测法也仅包括窄频以及宽频两种模式,但相对的数据量以及灵敏度都更高,且对电磁干扰的抵抗能力也更强,可以准确、快速的识别局部放电状况以及绝缘位置,通常较为广泛的应用于精密性较高的电气设备的固态检测中。但此类检测方法也存在较大的局限性,具体而言,特高频检测技术需要在特定的环境下进行使用,受特高频电磁干扰的影响较大,且无法对绝缘设备老化状态的参数实施具体的分析,基于此,在对其进行具体应用时,普遍会基于一定的限制,无法促使其实效性充分发挥出来。

  3.2脉冲电流法

  该方法出现的时间较早,也是现如今应用最为广泛的局部放电检测技术,主要原理为经由采集、分析脉冲电流强度的方式,对绝缘体的相位信息以及放电量实施判断。倘若基于检验模式对脉冲电流法进行分类,则可将其纳入定量性质测量中,具有操作便捷性较高等特点。现下应用较为广泛方法的脉冲电流法主要包括宽频检测法以及窄频检测法。脉冲电流法存在的优势具体包括:便捷、直观、高效,但抗干扰能力相对较差,极易受到外界环境因素的影响,无法单独应用于局部放电检测中。

  3.3射频检测法

  该方法的原理和超高频局部放电检测法较为相似,主要指的是经由收集检测无线电磁波信号的方式,分析检测相应设备的电磁波信号频谱。此类方法的主要优势为在利用其进行检测操作时,无需另外对电气设备实施停机断电处理,即在电气设备处于正常运行状态下时,利用该方法就可以对其进行检测。同时,射频检测法具有的灵敏度相对较高,即可将设备绝缘体的破损程度较为客观的反映出来。该方法也存在一定的缺点,如对设备精度的要求高、极易受到外界环境因素影响等,且仅应用于检测管理精度要求较高的多点局部放电设备的工作中,其他应用仍也需要进一步开发。

  结束语

  电气设备绝缘系统局部放电检测技术的应用需要有现场经验与试验原理为基础,检测位置的选择及放电源的位置,对超声波在传输过程中的衰减有所不同,而且发电厂不同于变电站由于辅机设备的噪声影响很大,需要足够的现场经验和进一步加大开关柜局部放电检测的设备量,通过大量的数据积累和分析,整理出每台开关的检测档案,通过大量的试验数据模拟出设备缺陷的对照图谱,通过横向、纵向几个方面的比较,才能提高设备绝缘系统局部放电检测的实际应用水平。——论文作者:杜然珑 张广跃 穆生乐 王丹羽 李连航

  电气设备绝缘系统局部放电检测技术研究相关期刊推荐:《电子科技》创刊于1987年,月刊,每月15日出版。主要刊登高等院校、科研院所、电子行业企事业单位等科研机构在电子技术应用、通信工程、计算机科学技术与应用、网络安全及信息、光电子材料等领域最新的学术、技术论文、工程技术应用研究、教学实践总结、行业综述等稿件。

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