变压器及GIS带电检测关键技术及诊断.docx

开展项目检测条件与质量控制点现场干扰排除fl数据图谱分析典型案例心电网绘誉镌燮目录热Je电网莫窘髭型当运行设备存在缺陷时，会产生“声、光、电、磁、热”等异常现象，通过检测“振动、超声波、电磁波、发热”等状态量就能及时发现设备各类隐患缺陷，可以为运维检修提供依据，保障设备安全运行。变压器与GIS是变电站中的重要设备，它们的安全运行至关重要，因此按要求开展带电检测工作十分必要。根据设备特点，变压器与GlS常开展的检测项目如下：特征量干扰情况1电学量易受电磁干扰声学量不受电磁干扰，易受振动干扰热辐射：受强光干扰1电学量易受电磁干扰声学量I不受电磁干扰，易受振动干扰热辐射；受强光干扰rk国家电网"StateGrid设备类型检测项目变压器高频电流局部放电检测超声波局部放电检测一红外测温!GlS1特高频局部放电检测超声波局部放电检测红外测温由于现场的晕干扰主要集中在300MHZ频段以下，因此特高频法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。'七电财纥符施型声学方法1.j舄献电声场（声茯_哥/朝I声波是一种机械振动波。当发生局部放电时，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。由于局部放电是一连串的脉冲形式，所以由此产生的压力波也是脉冲形式的，即产生了声波。它含有各种频率分量，频带很宽，为101107Hz数量级范围。声音频率超过20kHz范围的称为超声波。由于局部放电区域很小，局放源通常可看成点声源。电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音。超声波法（AE,又称声发射法）通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法的特点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰，但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。开展项目检测条件与质量控制点现场干扰排除数据图谱分析典型案例'七电网段窘镌三目录落实组织措施.技术措施保持安全距离正确操作仪器及时撤离异常现场，匚电网遛二、检测条件与质量控制点2.1安全要求严格执行安规雷雨天禁止工作防止误碰、误动正确使用安全工器具温湿度适宜雷雨天禁止测试避免或消除以下干扰气体放电灯排风系统电机手机信号雷达信号照相机闪光灯电子驱鼠器,三电网坡窘选型熟悉设备结构了解仪器技术参数与性能身体、精神状态良好二、检测条件与质量控制点2.3人员要求掌握并严格遵守安规经上岗培训并考试合格掌握检测方法、检测条件与质量控制点待测设备检测项目具备条件变压器高频局放a）设备处于带电状态Qb）待测设备上无其他作业。c）待测设备接地引线（或被检电缆本体）上无其他耦合回路。超声波局放a）设备处于带电状态。b）设备外壳清洁、无覆冰。c）运行设备上无各种外部作业。d）应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等。e）设备的测试点易在出厂及第1次测试时进行标注,以便今后的测试及比较。红外测温a）设备处于带电状态或可能引起设备表面温度分布特点的状态。b）应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等。c）精确检测设备通电时间不少于6h,宜大于24h°zr.由啊-书学傀*d）周围无强光源或强电磁场J工，局部放电现场检测干扰国家电网State Grid三、现场干扰排除3.1特高频局放脉冲型干扰背景干扰信号可通过传输线、金属件或空气等介质传播到测试点。测试背景干扰应在被测设备各个方向进行测试。三、现场干扰排除3三153.1特高频局放现场检测中的干扰抑制方法主要采用关闭干扰源、屏蔽外部干扰（屏蔽布或屏蔽带）、软硬件滤波、避开干扰较大时间、抑制噪声、定位干扰源、比对典型干扰图谱（简称"一关、二屏、三滤、四避、五抑、六定、七比对）等手段进行。采取上述方法后异常信号依然不能被排除则视为GIS内部异常信号。现场r扰抑制关闭卜扰源屏蔽外部卜扰软、硬件滤波避开.I扰较大时抑制噪声定位.I扰源比对典型三、现场干扰排除三三3.1特高频局放a）关闭干扰源将检测现场附近可关闭的干扰源（如手机、电机、照明灯等）关闭。b）屏蔽外部干扰主要指对外部干扰可传播进入设备及传感器的部位进行屏蔽。一般可用屏蔽布或屏蔽带屏蔽布置测点处，如仍有干扰信号还应屏蔽邻近部位。r国家电网%StateGrid3.1特高频局放C）根据信号特征识别干扰源现场最常见的干扰信号雷达噪声，移动电话噪声，荧光噪声和马达噪声。下面简明列举了上述几种信号的典型谱图:PRPS谱图峰值检测谱图PRPD谱图干扰信号幅值较分散，一般情况卜工频相关性弱。电网费葡选型3.1特高频局放PRPS谱图峰值检测谱图PRPD谱图移动电话.卜扰干扰信号工频相关性弱，有特定的用夏频率，幅值有规律变化。三、现场干扰排除3.1特高频局放扰信号无上频相关性，幅值分布较为分散，审复率低。PRPS谱图峰值检测谱图PRPD谱图3.1特高频局放PRPS谱图峰值检测谱图PRPD谱图F扰信号有规律重夏产生但无频相关性，幅值有规律变化。国家电网“涔'State Grid三、现场干扰排除3.1 特高频局放d)干扰源定位主要指对外部干扰信号进行定性、定量、定位，以确定外部干扰信号的性质、类别及其信号源位置，通常采用平分面法进行定位，主要用于对内部、外部信号进行区分。计算公式：H1+1：=D2=(J+cr)2其中:c,3×108ms;H,放电源高度；At,两个传感器的时差1.,两传感器之间的距离口三电网费窘壁型3.2 超声波局放典型检测流程：a）测试背景噪声，背景噪声应满足测试环境要求。b）传感器与测点部位间无气隙地均匀涂抹专用耦合剂，测量时保持静止状态。c）将传感器经耦合剂贴附在设备外壳上，设置仪器为连续检测模式，观察信号有效值（RMS）.周期峰值、频率成分1、频率成分2的大小，并与背景信号比较，看是否有明显变化。d）当连续模式检测到异常信号时，应开展局部放电诊断与分析，首先通过挪动传感器位置，寻找信号最大值，查明可能的放电位置。然后通过应用相位检测模式、时域波形检测模式及脉冲检测模式判断放电类型；e）数据记录；通过仪器的谱图保存功能，保存检测谱图，包括连续模式谱图、相位模式谱图、时域波形谱图（如有）、脉冲模式谱图（如有）。继续运行信号定位电网役号斑燮3.2超声波局放典型检测流程：3.2超声波局放异常检测流程：计华信号相位模式海K脉冲模式祖传三、现场干扰排除0盛盟3.2超声波局放超声波局部放电带电检测受周围电磁干扰影响较小，但超声波信号传播途径复杂，在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动等的影响。因此，干扰信号的识别及排除将直接影响检测结果的准确性。干扰分类及特征识别方法如下：干扰分类特征措施外部振动干扰外部机械干扰，包括主变风扇、排气扇、空气压缩机、电机、施工及人员走动等干扰在检测之前，应关闭可关闭的干扰源，避免人员频繁走动，周囹停止施工作业感应电干扰常出现在GIS出线套莒、HGIS母线下方等强电场区域，检测时超声传感器处于强电场中，与设备外壳形成悬浮电位，容易产生放电干扰，干扰信号特征与悬浮放电特征基本一致检测时，应将仪器可靠接地，使用粘性良好的理合剂保证传感器与设备外壳紧串贴合，测试时避免直接触碰传感器!外部放电干扰被检测设备附近的敞开式设备、架空线路等存在局部放电，对测试数据产生影响，干扰信号特征与GlS内部局部放电特征基本一致若超声信号幅值、声音与外部放电声音大小变化一致，则可判断干扰信号来自GIS外部若附近间隔均能检测到相似的信号，则可判断为干扰信号一.一T对异京信号源进行定位，以确定不/;严为网诙争房缠蹩.三、现场干扰排除oSMlS3.2超声波局放超声波常见干扰图谱如下：扰类一舒典型图谱干扰特征排除方法环境s <* 1）环境噪声主要来自于高压室风机、空气压缩机打压、施工机械摩擦、物体与GIS壳1）关闭干扰源；2）无法关闭干扰源噪声_IaBM<BMB"lw*，-一一-一体摩擦等；2）50Hz100Hz相关性不明显：3）采用特高频检测，无信号。时，选择其他时间进行检测。三、现场干扰排除his3.2超声波局放典型图谱干扰特征排除方法备部械动 设外机振1）主要由设备支撑架松动等引起；2）100HZ相关性较明显，超声相位模式图谱在360。范围内有多条竖线；3）采席特高频检测，无信号；紧固设备支 撑架螺栓。4）紧固设备支撑架螺栓，振动信号消失。干扰种类典型图谱干扰特征排除方法感应电干扰1）当被测变电站GlS设备附近存在外部强烈电磁活动时，尤其是靠近套管附近，超声波检测易受到感应电的电磁干扰.这些干扰主要来自变电站架空线上电壁放电、高电压环境中存在的悬浮放电等；2）具有50HZ或IoOHZ相关性,特征图谱类似电晕放电或悬浮放电；3）超声传感器在GIS壳体和空气中均能检测到信号；4）采用特高频检测时，特高频传感器置于盆式绝缘子处检测不到信号或者信号幅值明显小于放置在空气中检测到的信号幅值。1）仪器可靠接地；2）对于无法接地的巡检式超声波检测仪，在感应电较大时,采用具有粘贴功能的耦合剂，将超声传感器紧密贴合在GIS设备外壳上，避免直接上触传感ljeuC电网段翁遗型干扰种类典型图谱干扰特征排除方法r±J E电车干扰1）若超声信号 幅值、声音与外 部放电声音大小 变化一致，则可 判断该信号为外 部干扰信号； 2）若附近间隔 均能检测到相似 的信号，则可判 断该信号可能为 外部干扰信号；3）可对异常信 号源进行定位， 以确定干扰信号 来自？ IS外电还 是内电口1）当GlS相邻敞开式设备、套管上方或导线电晕较大时，在正对放电点或离放电点较近的GlS壳体上进行超声波局部放电检测经常会检测到超声异常信号；2）电量干扰的超声波连续图谱有效值和峰值均高于背景值，但50HZ和100HZ相关性较弱层至无相关性；其波形图谱在一个工频周期内有一条很尖的波形。G开展项目0检测条件与质量控制点S现场干扰排除数据图谱分析典型案例"电网我窘匪翟目录放电图谱特征缺陷分析电晕放电>国家电网StateGridEit?相位谱图分类图谱7V-I88mOO-O.i-1frQV4tfc】O3S10t-3-8g-4-60t4-0Ot*O-iOoooooOo20.iogw8TOw5oIll;>>*二"gNgMSOOtHFr<uncy(Ms)每个脉冲时域波形单个脉冲频域波形高电位处存在尖端，电晕放电一般出现在电压周期的负半周。若低电位处也仃尖端,则负半周出现的放电脉冲幅值较大，正半周幅值较小。内部放电rOOi-I-100I*0IeoFks<(D<JM21Ny二*usx>gM相位谱图分类图谱存在内部局部放电.一般出现在电压周期中的第和第三象限，正负半周均有放电，放电每个脉冲时域波形单个脉冲频域波形放电类型缺陷分析沿面放电>).PE二4,f>V*KHK匕BM350O-XX)O-250O-200O-ISOO-分类图谱相位谱图-OC2-004-OCBOOCK)rir(0kCjCJO耳个脉;中时域波形lllOa*o2set”so4Fre*ey(IMt)单个脉冲频域波形存在沿面放电时般在一个半周出现的放电脉冲幅值较大、脉冲较稀，在另半周放电脉冲幅值较小、脉冲较½电网费窘隹S四、数据图谱分析0IStS4.1 高频数据与图谱分析表C.1高频局部放电信号分类方法特点参考方法典型示例行明显的聚团特征.具有明显的聚团中心，IflZfnJ分区明显.没有交集。将各团所在区域划分为一类.5000.0-2000.0-告3000.0-112ooo°41/100OQ-UE-J,一0.0-IJr0.05.010.015.号效顿率IMHZID仃明显的聚团特征，具有明SL的聚团中心,但各团之间分区不明，存在交集，将各团所在的中心区域划分别划为一类。550.0-r£500.0-S450.0-«0.0-350.0411WIlir011.512.012.513.罅效赎率IMH2JD!1!数据图谱分析4.2 超声波数据与图谱分析表AJ超声波局部放电检测指导判据检测结果判断所需采取的措施<0dBmV没仃声音信心未发现明显的放电现象进行下一次检杳VsdBmV仃抬微声自优”检测到轻微的放电现象缩短检测周期>8dBmV有明显声音信号检测到明显的放ill现型对设备采取相应的措施oe./r«4oeWmRAWlf»«”“LZannxHatA三4AMlttW:小Ma<>；»t4J>KM-”!«>»v第C«1B三WV<>6j<mmM三ttIM±*N*WM.&B.”nH«MM“<H*rwn*Ue1a，0:A4ta三V4>>g,9Ct>MVMVC46f也”»»««八m2"”2WKJH*aUW*f>c启>c“6ll6ImHVm73A，八2"Aa三t.似”<nkAte年*Iu*l.*anr>*!R*"<>C逢八mwQMK-HVA14“fiA，6>,WMMtt”.IH*.ftAM<<a：a<arfAw铮4A>Mt，Rat>*PV644a>*a三OfllIM.IC，<WMMLBsUOMMUAMt.mbA«f/>E，z?9A”S力片&©”"K"葬9”MB12.MM*QR*a.at%B，MBACUo"at4MMa。usBN，Cflm.9wv»Av*nat*onM意。ev<m*<t"<44fratMM“IN6K、.口<ReM00*a*MMtc.emftiMWGK仁三HWaa<>»w.。启),v.901”4MMM>C.Ml4tMA息(IB点y、-rU圾“CCJ<AItC(HTM-IOIS,致热善翳据要0BflHSn2-*as<at*'.t三”的«1<r,ae-&-Mfl4>IMC<”fBA>nr>三AMC4J>M<，“血/<SM尸MWait.Hr痴tn三*%a«Adn*.MIttlj>IWVtfJ7E。0分t5WC<M-JA"4，6aAAlt<4«»，中的、巴<d«ff!a尸,W，RH.一u9a。“.AAW¾.:*«e<>HV<4>*9HR9>a三C<4«<CIMV川6口4”“4>Mf*mi，<fAAfft一-/,/：WffO«<W.-*付*t<.BtMA.T«Iisite*n第3«««:*IMV<2"nae>wrBmaIAT<JA1c4分”AK”,t”fitWMHM.Mas'J"A产m>IWV<，fEtWVCBA«IMX<“MHe¾uw>MM1“3。<Stl产3MMttBJ52AEA.力。at>B/人ItaMdftrt>IlOVMf>te三>wvc<zmcfwten”4>Mt“*»尸MMft三Bte*JS)&4UMMBlMia<r>a-Bih心*Moae>WVM.”小M-，三>MdWWQ<<t<4fa«/培假>小1!wrMS.内外第三w8*W.，W*.FHTftUgJMA»三r,小nta>HVna«2(“42m£"一M««5>r.M*4X1eiM0LTM4»14M(O电压致热型诊蜀据开展项目检测条件与质量控制点现场干扰排除数据图谱分析典型案例目录五、典型案例分析5.1GlS绝缘支柱绝缘子上放电超声波某GIS绝缘支柱绝缘子上放电信号如图所示：在绝缘支柱绝缘F附近，测量到的信号约为IOmV2OmV之间，不是很稳定，50HZ相关性较大，100HZ相关性也出现，并且也不稳定。五、典型案例分析5.1GIS绝缘支柱绝缘子上放电超声波解体后发现绝缘子表面有明显的电树：解体后发现明显的放电灼烧痕迹：口。电网费窘该型52GlS断路器屏蔽罩松动也声波某55OkVGIS断路器屏蔽罩松动引发的放电信号如图所示：从相位图谱中可看出信号在50mV左右，呈现典型的IoOHZ相位相关性，判断为屏蔽松动，形成悬浮电位放电。五、典型案例分析5.3GlS母线筒罐体上的颗粒超声波在对某33OkV变电站126kVGIS设备进行交流耐压及超声波局部放电检测时，发现I段母线C相笫14#检测点局部放电检测数据偏大，14#检测点位置如图所示：1伏测点位置示意图5.3GIS母线筒罐体上的颗粒超声波ContinuousmodeRMSvalue60mVPeriodicpeakvalue150mVFrequency1content15mVFrequency2content15mV在对14#测点气室进行局放检测过程中，A点有效值为15.0mV,峰值为60.0mV,用橡胶锤对壳体敲3后，A点有效值和峰值有明显增长现象（有效值为20.0mV,峰值为106.0mV）,同时B点敲击后有效值和峰值也有明显增长。五、典型案例分析O嘉盟OIAlDvJIU5.3GIS母线筒罐体上的颗粒超声波耐压过程中进行超声监测，并进行敲击记录：检测(mV)测点-B.C及地-.C及地CfB及地有效值峰值有效值峰值有效值峰值14#A点0.130.60.120.614.056.0144A点敲击前0.140.60.110.7Xl760?>14#A点敲击后0.120.60.140.620.0106”14#B点敲击前0.140.60.150.80.20.814#B点敲击后0.150.75.012.01.25.0对罐体敲击后“B点”信号明显增大，表明罐体内底部也存在声源。由于信号最大点附近无绝缘支撑件，且距盆式绝缘子较远(约有80Cm),分析认为皤体壁上存在颗粒杂质或尖端毛刺。5.3 GIS母线筒罐体上的颗粒超声波随后对气室进行解体检查，发现紧靠14#测点的手孔盖内有杂质雄积，同时罐体内底部也存在杂质，如图(a)和图(b)所示。(a)解体后手孔内积有杂质(b)解体后罐体内底部枳百架旗经现场分析：手孔盖和罐体内堆积碎屑为吸附剂壳体表面加热后脱落的氧化物。随即对吸附剂壳体表面和此段气室罐体内部进行清理，处理完毕后再次进行局部放电检测，检测数据正常。¾电网蹩5.4 HGIS隔离开关悬浮放电超声波对某变电站IIokVHGIS气室A相进行超声波局放检测时，发现此气室靠近隔离开关处存在内部放电情况，B相、C相正常。进行红外测温未见温度异常；超声波局放检测初步判断此间隔HGISA相内部放电，放电位置位户隔离开关与断路器气室连接处。超声波检测位置示意图22OkV断路器热像图，接线板有明显热点（电流致热型）。：高温高负荷期间检测可达到最优效果,【检测时按一般检测要求进行，热点温度，分布以接线板为最热点。热点温度与负;荷电流大小关系明显，成正比。1.电网绘窗斑型5.7红外成像-电流致热型30.3220kV融寂i±i!雷器整体温度偏高（电压致热型）。：I一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一；羸显摹百百疝靛蓟篇耘集I1以老旧避雷器为检测重点，检测时按精1:确检测要求进行，调节电平为避雷器本：体温度，温宽范围为3-8K,分析时应注意排除均压表面污秽引起发热的原因，：缺陷避雷器较正常避雷器温度偏高。：化电网货毒箧遛5.8红外成像-电压致热型五、典型案例分析5.9红外成像-综合致热型CFUR 68.16422OkV变压器本体大盖螺栓热像图,螺栓有明显热点（综合致热型）。:热点温度分布以螺栓为最热点，一般伴随有变压器本体漏磁造成的局部温升。1.41Trefl=20Tatm=环境温度20DSt=距离3.52007-07-1610:11:45+0+500e=0.96五、典型案例分析510红外成像-综合致热型22OkV变压器箱卜壳娶嬴原因是施屏盍不鼠lo：一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一J五、典型案例分析5.11 红外成像油位检测红外测温检测技术可用于变压器套管、油枕油位检测。五、典型案例分析5.12 红外成像电流致热型图像文件名称：Wmg22时间：1994/61/2021：16：53.8注绛：UD187-A中心温度：4.25最高温度：45.21最低温度：3671分辨率：032辐射率：6.83环境温度：«2.18度度度度；A相顶帽温度偏局），A、：B两相对应点（点2和点3）:的温差达23K,属于断路：器动静触头接触不良缺1陷。1.号码123X18620562Y7718153温度39.1126.4?-2.34