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局部放電的定位技術

發布時間：2020-07-20 11:27:15人氣：

局部放電的定位是根據局部放電過程中產生的電磁波、聲、光、熱和化學變化等現象，其定位方法有電氣定位、超聲波定位、光定位、熱定位和DGA(Dissolved Gas Analysis)定位等。目前，國內外研究最多、應用最廣泛的是超聲波定位法和電氣定位法。超聲波定位法是根據局部放電產生的超聲波傳播的方向和時間來確定放電位置的。而電氣定位法則是根據局部放電產生的脈沖傳播到測量端的特性來確定放電位置的。下面對各種超聲波定位法和電氣定位法給以總結，并就實用中存在的主要問題及今后的發展趨勢進行探討。

①超聲波定位法

當變壓器內部發生局部放電時，會伴隨有超聲波能量的放出，超聲波在不同介質(油紙、隔板、繞組、油等)中向外傳播，到達固定在變壓器油箱壁上的超聲波傳感器。通過測量超聲波傳播的時延時間，就能確定局放源的位置。油箱內部放電源產生的超聲波穿過變壓器油到達箱壁上的傳感器有兩條途徑，一條是直接傳播，即超聲波穿過變壓器油到油箱內壁，并透過鋼板到達傳感器，這部分超聲波都是縱向波；另一條是先以縱向波傳到油箱內壁，然后沿鋼板按橫向波傳播到傳感器，此波為復合波。因而，由波形讀取時延的時間也有兩種讀取法。由于超聲波在鋼板中的傳播速度比在油中快得多，且在鋼板中衰減很大，因此該波到達傳感器的直達波的幅值通常比復合波大得多，如圖所示。這樣便可很容易地分辨出直達波，以該波為準讀取時延的時間。

傳感器接收到的直達波和復合波

超聲定位測量的關鍵參數：放電點至傳感器之間聲波的直接傳播時間T或放電點至兩傳感器之間聲波傳播的時間差τ。聲波的直接傳播時間T就是電、聲信號的時間差，該時間差是以局部放電的電信號作為觸發基準信號。同時測量出放電的電信號和聲信號。此為電一聲定位系統；在耦合于變壓器油箱外壁上的多個超聲波傳感器中，選用一路聲信號觸發其余聲信號。定位時選擇某傳感器為參考傳感器，以此為基準，測量同一局部放電超聲信號傳播到其他傳感器時對應于它的相對時差τ。此為聲一聲定位系統。現場中常用的超聲波定位方法有V形曲線法、雙曲面法和球面定位法。隨著聲波傳播機理研究的深入，又出現了順序定位法和模式識別法。

②電氣定位法

當變壓器內部發生局部放電時，產生的放電脈沖沿繞組傳播到達測量端，該放電脈沖包含了放電特性和局放定位所需的有用信息，通過對放電脈沖進行分析，可以確定局放源的位置。早期的研究表明，通常情況下，變壓器繞組普遍存在三個頻率特性范圍，如下圖所示：在不同頻率范圍內，變壓器繞組的傳輸特性不同，具體為：在低頻范圍內(0-0.01MHz)局部放電信號的傳輸以電磁波形式為主；中頻范圍(0.01-0.1MHz)以振蕩形式為主；高頻范圍(0.1-10MHz)以電容分量傳輸為主。因此，在測量端測得的局部放電信號通常由三部分組成，分別為：行波分量(0-0.01MHz)，即以電磁波的形式傳播的分量；振蕩分量(0.01-0.1MHz)，即由繞組的共振引起的分量；電容性分量(0.1-10MHz)，即通過電容梯形網絡傳輸的分量。