【《采用羅氏線圈對(duì)變壓器局部放電檢測(cè)的問(wèn)題研究》8100字（論文）】

采用羅氏線圈對(duì)變壓器局部放電檢測(cè)的問(wèn)題研究目錄1緒論 11.1研究目的及意義 1 2 42變壓器局部放電原理 5 2.2局部放電檢測(cè)方法 5 2.2.2化學(xué)檢測(cè)法 2.2.3超聲波檢測(cè)法 52.2.4光測(cè)法 6 62.3局部放電的類(lèi)型 62.3.1內(nèi)部放電 62.3.2表面放電 72.3.3電暈放電 72.4局部放電的表征參數(shù) 7 72.6小結(jié) 93羅氏線圈原理與分析 3.2Rogowski線圈分類(lèi)和選擇 1 3.4小結(jié) 4采用羅氏線圈的檢測(cè)局部放電方法 4.1變壓器局部放電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建 4.2變壓器局部放電數(shù)據(jù)采集 4.2.1電暈放電 4.2.2氣隙放電 4.2.3數(shù)據(jù)分析 4.3小結(jié) 5總結(jié)與展望 1.1研究目的及意義根據(jù)“十三五”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了“堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)”的建設(shè)要求，并提出了“五集三大”的發(fā)展策略。2018年11月，全球第一條±1100KV吉泉線正式投產(chǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。變壓器是電網(wǎng)的1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀世紀(jì)50年代以來(lái)，國(guó)外的專(zhuān)家和學(xué)者逐漸對(duì)高壓電器絕緣的產(chǎn)生機(jī)理、模型等進(jìn)行了深入的探討。上世紀(jì)80年代以來(lái)，一些專(zhuān)用的帶電試驗(yàn)儀器相繼問(wèn)世，了傳統(tǒng)的測(cè)量方法，即把測(cè)量裝置與試驗(yàn)環(huán)路連接起來(lái)。加拿大水力局于1986停電的條件下，對(duì)電器的絕緣參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)。自90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理和分析。德國(guó)于1996年開(kāi)發(fā)了一種基于Rogowski線圈的90年代初期，朱德恒等人通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流、超聲波等信號(hào)的采集與處發(fā)了一套完整的、適用于變壓器局部放電的5個(gè)狀態(tài)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2017號(hào)來(lái)探測(cè)局部放電。UHF(Ultra把300MHz以下的信號(hào)進(jìn)行濾波。但是，由于變壓器的內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，和華北電力大學(xué)已經(jīng)在變壓器局放測(cè)試中采用了超高頻率的局放測(cè)試技術(shù)。將UHF傳感器放置在變壓器內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)，而在變壓器內(nèi)部放置UHF電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲波，聲波會(huì)透過(guò)不同的媒介(油紙、隔板、線圈、油膜等),最1.3研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容如圖1所示。羅氏線圈原理變壓器局部放電原理羅氏線圈原理變壓器局部放電原理采用羅氏線圈的檢測(cè)局部放電方法測(cè)儀器，它具有測(cè)量脈沖電流的幅值、頻帶寬、無(wú)磁飽和現(xiàn)象、輸出信號(hào)隔2.1局部放電的產(chǎn)生原因子設(shè)備使用的材料種類(lèi)繁多，不同材質(zhì)的絕緣構(gòu)造也不盡相同，若在設(shè)備設(shè)計(jì)、若絕緣材料中摻雜了雜質(zhì)，或有其他絕緣缺陷，或接觸不良，均可使電場(chǎng)增2.2局部放電檢測(cè)方法器輸出的超聲波信號(hào)，并對(duì)變壓器在局放過(guò)程中所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)進(jìn)行采集。局部放電，或利用超聲信號(hào)與脈沖電流信號(hào)聯(lián)合進(jìn)行電-聲耦合，或利用超聲信超高頻檢測(cè)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用超高頻傳感器對(duì)變壓器內(nèi)部的電磁信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。在變壓器的油紙絕緣層中，局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)1000兆赫茲的高頻率頻次都在400MHz以下，而在實(shí)際工程中，UHF檢測(cè)器的典型探測(cè)范圍是磁波的影響，從而提高UHF的抗干擾性能。2.3局部放電的類(lèi)型內(nèi)部放電一般是由于氣體和氣體間隙所引起的液體或固態(tài)絕緣材料的局部2.4局部放電的表征參數(shù)(1)放電電位φ:局部放電的相位就是放電時(shí)外加電壓的相位。(2)實(shí)際放電量qc:介質(zhì)內(nèi)部移動(dòng)的電荷量稱為實(shí)際放電量。(3)視在放電量q:向樣品施加的電壓中注入電荷，使得施加的電壓等于局部放電時(shí)所產(chǎn)生的脈沖電壓，那么,注入端的瞬間電荷量即為視在放電量。(4)放電功率P:放電功率是指局部放電發(fā)生的一段時(shí)間內(nèi)，試品兩端的2.5局部放電缺陷模型(1)電暈放電板端為低壓端。利用尖板模型進(jìn)行電暈放電實(shí)驗(yàn)，獲得的PRPD圖譜如圖2.2所圖2.2表明，電暈放電具有較強(qiáng)的極性效應(yīng)，放電信號(hào)的振幅很小，頻率很高，而且放電強(qiáng)度很低。測(cè)試電壓越高，放電信號(hào)振幅越大，相位越窄，放電次數(shù)越少。(2)氣隙放電通過(guò)在兩個(gè)電極之間放置一個(gè)帶有空氣間隙的絕緣體，模擬氣體間隙放電，并對(duì)其進(jìn)行了平面模型的氣隙放電試驗(yàn)，獲得的PRPD圖譜如圖2.4所示。從氣體間隙放電PRPD曲線上可以看到，氣體間隙放電存在著顯著的極性作用，放電時(shí)間均為正-半周或負(fù)半周，而且近似對(duì)稱，放電次數(shù)少，相位分布范圍大。2.6小結(jié)首先研究分析了局部放電產(chǎn)生的原因；其次介紹目前常用的幾種局部放電檢測(cè)方法；隨后通過(guò)局部放電位置的不同進(jìn)行分類(lèi)以及介紹局部放電表征參數(shù)，通過(guò)表征參數(shù)就可以判斷局部放電的狀態(tài)；最后介紹電暈放電的放電模型。3羅氏線圈原理與分析得電流如式3.4。由式3-3可知，在線圈上感應(yīng)的電壓與導(dǎo)線中的電流的變化率是成比例的。初始電流由公式(3.4)進(jìn)行積分而獲得。3.2Rogowski線圈分類(lèi)和選擇羅氏線圈主要分以下三種：撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線撓性羅氏線卷，大部分羅氏線圈都是以柔性的絕緣材均勻地纏繞著涂層，測(cè)量起來(lái)很容易，但很難保證線構(gòu)，不會(huì)發(fā)生變形，而且骨架的截面面積可以被視為相等，繞線線圈更易于均勻地分布，從而極大地提高了羅氏線圈在測(cè)量脈沖電流時(shí)的精確性和穩(wěn)定性。根據(jù)線卷骨架截面的不同，羅氏剛性在PCB羅氏線圈中，羅氏線圈的高精度要求是：線圈的密度不變、骨架的橫截面面積不變、線圈橫截面與中心線互相垂直。PCB型羅氏線圈是以印制電通過(guò)理論計(jì)算得出，被測(cè)電流的微分值和互感系數(shù)的此處所選擇的羅氏線圈雜散電容Co為3nf,互感系數(shù)M是1.29uH,自感系數(shù)Lo是680uH,靜態(tài)電阻Ro是190歐姆，阻尼系數(shù)ζ取0.5-0.8,當(dāng)采樣電阻通過(guò)Bode圖可知羅氏線卷的輸出振幅與信號(hào)中的頻率呈線性關(guān)系，這與羅氏線圈的輸出功率和輸入的變化率成正比，采用積分算法把輸出信3.4小結(jié)羅氏線圈分為撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線，并分析了各種線4.1變壓器局部放電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建Rogowski線圈局部放電檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和接線如圖7所示。二圖4.1變壓器局部放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)表4.1變壓器局部放電實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備設(shè)備類(lèi)型型號(hào)電壓：35000±3×2.5%/10500V羅氏線圈帶寬：2GHz采樣率：20GS/s)(1)變壓器型號(hào)額定電壓為35KV。(2)羅氏線圈參數(shù)達(dá)到廣泛的測(cè)流范圍，量程從60A至60KA,環(huán)中部的準(zhǔn)確度為1%,全環(huán)內(nèi)限 (不包括環(huán)縫)的典型值為2%,帶寬至600kHz(700毫米線卷圓周)或1MHz(300毫米線圈圓周),探針環(huán)具有8毫米的外徑和10kVpk的耐壓值，特別適用于低頻率、大電流、高功率的測(cè)試。(3)示波器參數(shù)/秒；提供2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，1個(gè)外部信號(hào)輸入通道和4個(gè)輔助通道；每通道采快速存儲(chǔ)卡或軟盤(pán)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)；垂直分辨率：11bit;顯示分辨率：810X696;模塊式設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶需要定制；采用了電暈放電的變壓器局部放電缺陷模型，如圖4.2所示，將其置于變壓器空腔內(nèi)，并將其完全浸入絕緣油中。而且，當(dāng)將缺陷模型置于變壓器的油缸內(nèi)時(shí)，必須小心避免與金屬壁面接觸，并應(yīng)充分浸入油中。電暈缺陷模型如圖4.2所示，該模型與變壓器的高壓端部相連，采用20mm高的鋁針頭電極制成。(1)時(shí)域數(shù)據(jù)電暈放電(2)相位分布數(shù)據(jù)相位(度)4.2.2氣隙放電氣隙放電的變壓器局部放電缺陷模型，如圖4.5所示，將其置于變壓器空腔內(nèi)，并將其完全浸入絕緣油中。將三層油紙疊好，然后在中間的油紙中央開(kāi)一個(gè)小洞形成一個(gè)空氣間隙。小孔的大小為5~10毫米，置于壓力模型內(nèi)，模型的一端與一個(gè)高壓端子相連，如圖4.5所示。圖4.5氣隙放電模型氣隙放電PRPD相位(度)(1)對(duì)于電暈放電，在放電初期，放電電流在50pC以下時(shí)，不能探測(cè)到放電脈沖，只有在電壓上升和釋放電流增大時(shí)，才能(2)對(duì)于氣隙放電，放電量較低為50pC的情況下，不能檢測(cè)到放電信號(hào)，隨著放電量增加，直到放電量增加到200pC才成功檢測(cè)到了放電信號(hào)。5總結(jié)與展望電力變壓器是整個(gè)電網(wǎng)的重要組成部分，其安全、可靠的工作對(duì)社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。本文對(duì)變壓器的在線監(jiān)測(cè)作了較詳細(xì)的研究。本文主要研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分。首先對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生局部放電的成因進(jìn)行了分析，對(duì)其種類(lèi)、危害及特征參數(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的帶電測(cè)試