我們知道局部放電發(fā)生時(shí)主要伴隨有以下幾種能量釋放方式:
氣體形式:臭氧、一氧化二氮。
聲波形式:聲音、超聲波。
電磁形式:無(wú)線電波、光、熱。
局部放電釋放的能量形式
綜上所述,局部放電伴隨著復(fù)雜的物理過(guò)程,例如,產(chǎn)生脈沖電流、超聲波、熒光、電磁輻射、引起局部過(guò)熱以及使變壓器油分解出氣體等。與之對(duì)應(yīng),局部放電的檢測(cè)方法大致可分為電氣測(cè)量法和非電測(cè)量法兩大類。
一、電氣測(cè)量法
試樣外部電極上的電壓由于電極間的電荷移動(dòng)發(fā)生變化。每次放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間十分短暫,根據(jù)麥克斯威爾電磁理論,放電過(guò)程會(huì)向外輻射高頻的電磁信號(hào)?;谶@兩個(gè)原理產(chǎn)生了電氣檢測(cè)法。電測(cè)法大致分為下列幾種:
(1)脈沖電流法
脈沖電流法測(cè)量靈敏度高,是最早應(yīng)用于局部放電檢測(cè)的方法,目前仍廣泛應(yīng)用于變壓器預(yù)防性試驗(yàn)和交接試驗(yàn)。該法將檢測(cè)阻抗或電流互感器接入檢測(cè)回路,得到局部放電引起的脈沖電流,并結(jié)合數(shù)字化的信號(hào)處理系統(tǒng)得到局放的相關(guān)信息。運(yùn)用脈沖電流法進(jìn)行離線測(cè)量具有較高的靈敏度,可以對(duì)局部放電的視在放電量進(jìn)行測(cè)量,檢測(cè)頻率范圍為10kHz-10MHz。常規(guī)脈沖電流法的缺點(diǎn)是:對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲干擾沒(méi)有有效的應(yīng)對(duì)措施,抗干擾能力不強(qiáng);運(yùn)用于在線監(jiān)測(cè)存在較大的弊端;標(biāo)定放電量時(shí)易出現(xiàn)較大的誤差;隨著試品電容的增加測(cè)試儀器測(cè)量的靈敏度下降。
局部放電檢測(cè)
(2)射頻測(cè)量法
射頻檢測(cè)法常采用羅可夫斯基線圈和射頻傳感器截取局放產(chǎn)生的高頻電磁波信號(hào)并傳輸至射頻測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。該方法測(cè)量簡(jiǎn)單,測(cè)量頻帶較寬,能夠較全面的獲得所需的信息量,從而能夠利用此方法深入研究變壓器局部放電特性。但是,此方法采集到的信號(hào)容易受到強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾,且實(shí)際測(cè)量中由于電磁波脈沖信號(hào)在傳遞過(guò)程中衰減大,獲得的頻率分量其實(shí)很少。
高頻電流互感器
(3)特高頻法
特高頻法(UHF)是局部放電檢測(cè)新興的一種方法。變壓器發(fā)生局部放電時(shí)輻射出的電磁波具有很高的頻率。局部放電輻射出電磁波的頻譜特性與放電間隙的絕緣強(qiáng)度和局部放電源的幾何形狀有關(guān)。特高頻法就是通過(guò)特制的天線傳感器接收局部放電中輻射的特高頻電磁波,通過(guò)分析采集到的特高頻電磁波的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的檢測(cè)。
二、非電測(cè)量法
局部放電通常會(huì)伴隨有光、聲、熱等現(xiàn)象,針對(duì)這些現(xiàn)象,局部放電檢測(cè)技術(shù)中有下列幾種非電量檢測(cè)方法:
(1)超聲波檢測(cè)法
局部放電伴隨有超聲脈沖發(fā)出,超聲波法就是利用這些超聲脈沖定性地判斷電力設(shè)備中是否存在局部放電信號(hào)。超聲波檢測(cè)法能夠有效的避免電磁干擾的影響,同時(shí)還能利用不同位置采集到的超聲信號(hào)對(duì)局部放電源進(jìn)行定位。超聲波檢測(cè)法不僅能夠運(yùn)用于離線監(jiān)測(cè)而且還可以運(yùn)用于在線檢測(cè)。但是,強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)超聲波信號(hào)的干擾嚴(yán)重,致使信號(hào)失真;變壓器內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得超聲信號(hào)在其內(nèi)的傳播路徑十分復(fù)雜,這就導(dǎo)致超聲波法測(cè)量沒(méi)有較高的精度、局部放電信號(hào)難以進(jìn)行定量分析、定位精度較低。因此,超聲波檢測(cè)法常常作為一種輔助測(cè)量方法與其他檢測(cè)方法配合使用。
(2)氣相色譜法
氣相色譜法是分析變壓器油中氣體成分的化學(xué)檢測(cè)方法。變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),由于絕緣材料的分解,產(chǎn)生了許多氣體,主要?dú)怏w是H2,C2H2等。檢測(cè)變壓器油中氣體各項(xiàng)指標(biāo)(成分、濃度等)能夠判斷出變壓器是否發(fā)生局部放電,并能判斷局部放電的強(qiáng)度。這種方法在診斷變壓器故障類型和判斷絕緣劣化程度中應(yīng)用廣泛。但是,氣體傳感器無(wú)法有效的區(qū)分各種氣體,檢測(cè)準(zhǔn)確度不高。雖然油氣分析能夠較靈敏的發(fā)現(xiàn)早期潛伏性故障,但對(duì)于突發(fā)性故障沒(méi)有很好的反映效果。所以此方法只能作為一種作定性的分析方法,目前還無(wú)法用其進(jìn)行定量判斷。
(3)光檢測(cè)法
光學(xué)檢測(cè)法是一種進(jìn)行非接觸式檢測(cè)局部放電的新興檢測(cè)方法。電力設(shè)備局部放電時(shí)常伴隨有光輻射,利用光電探測(cè)器能夠有效的監(jiān)測(cè)在發(fā)生局部放電產(chǎn)生的光輻射信號(hào),光電探測(cè)器檢測(cè)到的光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器的調(diào)理放大處理,通過(guò)光纖將信號(hào)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析電信號(hào)的特性可以評(píng)估局部放電的強(qiáng)烈程度。光學(xué)檢測(cè)法采用非接觸式測(cè)量,不影響設(shè)備的運(yùn)行,有著較強(qiáng)的抗電磁干擾能力,測(cè)量的靈敏度也很高。目前,光學(xué)檢測(cè)法在分析局部放電的特征和電力設(shè)備絕緣劣化的原理等方面的研究取得了較大的進(jìn)展。特別是在光測(cè)法實(shí)施中,光傳感器深入到變壓器箱體內(nèi),直接測(cè)量變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的光信號(hào),檢測(cè)系統(tǒng)不易受外界干擾,測(cè)量的靈敏度較高,而且可以電力設(shè)備的局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),因此光測(cè)法也可以用于變壓器內(nèi)部局部放電在線監(jiān)測(cè)。