高频局部放电变压器检测方案

（PDSeeker高频局部放电检测系统）

北京传动联普科技有限公司

目   录

一、高频局部放电检测概述、方案背景

1. 技术优势

2. 适用范围

二、 PDSeeker高频局部放电检测系统

1. 系统硬件

2. 系统工作原理

3. 系统组成

4. 系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点

4.2PDSeeker主要技术参数

4.3HFCT主要技术参数

三、 变压器检测位置

四、安全注意事项

五、检测案例

一、高频局部放电检测概述、方案背景

高频局部放电检测方法是用于电力设备局放电缺陷检测的常用测量方法之一，其检测频率范围通常为3~30MHz，可广泛应用于高压电缆及其附件、变压器、发电机等电力设备的局放检测。

局部放电有多种放电形式，在电场中常见的局部放电就有：气泡放电、悬浮电位放电、绝缘表面和夹层放电及尖角放电等，各种局部放电对绝缘都有一定的破坏作用。在变压器内部绝缘结构中，引线的布置及端部绝缘电场分布不均匀的薄弱部位，由于场强集中或各种原因造成的场强畸变，使在高场强作用下发生局部放电，其放电质点对绝缘的直接轰击造成局部绝缘破坏。同时放电产生的热和活性气体，有的使局部绝缘腐蚀、电导增加，导致了绝缘性能下降，在严重的长期局放作用下，有时会造成绝缘击穿。

通常，变压器在运行中的事故，多是从局部放电的发生开始的，它的危害主要是绝缘寿命降低和影响安全生产。为进一步提高变压器的产品质量，电力部门对变压器产品局部放电的要求也越来越高，局部放电引起了生产企业的高度重视。采用局部放电在线监测系统，及早发现故障，把故障消除在萌芽状态，从而达到安全供电的目的。

技术优势

系统使用界面友好、操作简单：人机交互界面友好，易于掌握和操作，即使没有特别丰富的检测经验的检测人员同样也可以做到对试品局部放电信号的检测.

检测灵敏度较高。高频电流传感器对于高频电流信号具有很好的耦合能力，同时在设计传感器时，选取选取我司特有的工艺，可保证传感器具有很高的灵敏度。

安装简单、易于携带。高频电流传感器可设计成开口型结构，方便安装。

可进行局部放电强度的量化描述。由于高频局部放电检测技术主要检测高频电流脉冲信号，在传感器及信号处理电路相对固定的情况下，可以对检测回路进行标定，对被测局部放电的强度进行量化描述。

全新型数字化局放记录、储存、处理、识别系统。

宽带、高速、大容量采集系统。

定期检测或永久监测电力设备的最佳选择。

放电脉冲检测和波形分析。

很强的降噪及现场抗干扰措施。

模糊诊断和信号分离分类工能和统计处理。

数据库应用。

放电源识别。

缺陷定位。

具有三相同测功能（同时同步采集）。

具有定相功能（用于定位A\B\C三相的具体放电相别）

具有定位功能（有效位距离为2m-5m），根据不同的设备利用来波反射发进行定位，相对定位精度交稿。采集和分析软件同时具备此项功能。

适用范围

高频局部放电检测方法仅适用于具备接地引下线的电力设备的局部放电检测，主要包括高压电缆及其附件、变压器、发电机等

PDSeeker高频局部放电检测系统

系统硬件

PDSeeker局部放电检测主机

PDSeeker局部放检测仪是高速超宽带采样及信号传输单元，放置在现场检测点。

图1-A PDSeeker主机

标准PDSeeker带有三个输入通道，可接收三相电缆接头或终端上的3个传感器信。

PDSeeker还带有一个工频同步信号输入端，以提供局放的相位信息。采样单元的输出采用RJ45网口连接，通过网线接入集线器hub，集线器再连入光纤总线。

钳型HFCT （PD传感器）

图1-B PD传感器外观

本方案采用的PD传感器为钳型高频电流互感器，PD传感器采用的磁芯十分先进，其带宽可以达到30 MHz，而且通带内信号衰减比较一致，不会变形。

由于电缆坑道内湿度较高，甚至会灌满水，因此，所有接头处必须做防水处理。

同步信号传感器

图1-C   同步信号传感器

电流互感器用来采集相位信息，以便对每一相得检测数据进行相位的校正。

电源子系统

用户在现场提供220V交流电源或5V直流电源。

通信子系统

用户在每个局部放电在线监测主机安装位置提供TCP/IP网络接口，在线监测所采集的数据通过本地光纤网络上传到变电站内局放服务器，在经由电力专网上传至数据集控平台。

系统工作原理

绝缘事故通常都是由于绝缘部件体内或体表产生贯穿性放电引起高低压间短路而导致设备烧损、爆炸及系统短路、跳闸。除雷击等偶发性因素外，贯穿性放电通道一般都是从微小的局部的放电（称为局放）发展而来的。这种局部放电会产生一些电流脉冲、电磁场波动、机械振动等一些从设备外部可以测量的信号。有效地检测局放信号，就可以在故障发展的初期发现潜在的危险，采取相应的修复、更换措施，从而把事故扼杀在襁褓之中。

但是，局放信号是在强场环境下微弱的瞬态信号。以交联聚乙烯电缆中的微气隙放电为例：气隙沿电场方向的长度一般在在微米量级， 500 kV电缆的气隙放电电压也不过几伏到几百伏，其放电量通常也不过几皮库（10-12库仑）到几十皮库，产生的放电电流脉冲也是微乎其微，远低于电力系统中的杂散脉冲（如整流脉冲）信号。各种放电信号及干扰通过不同的途径到达传感器，传播过程中所产生的各种畸变及衰减也大不相同。因此，测量局放信号时如果不能把放电信号与环境中存在的各种杂散信号分离开来，测量是无效的。

另一方面，线路的电晕放电，套管沿面放电（污闪）、旋转电机碳刷的火花放电都属于局放，都具有放电的特征，但对设备的危害性却低于绝缘内部的放电。即使同是设备内部放电，变压器油中放电产生的有害物质（碳化颗粒）被油循环分散到各处，其危害大大降低；而油纸绝缘中的放电却可能使纸碳化，直接导致击穿。变压器套管污闪放电即使达到几千上万皮库，也可以继续使用，而油纸绝缘中的放电即使仅几十皮库，也必须进一步调查原因。有机绝缘电缆内部的局放通常都会发展成电树枝并最终击穿，对其容忍度几乎为零。因此要运用局放信号来诊断设备状态，必须要能够在强噪环境下检测到局放信号，必须要能够把局放信号同噪声区分开来，必须要能够把不同的局放种类分别开来，否则，给出的诊断结论是片面的。

北京传动联普科技有限公司的基于局部放电电流脉冲波形的局放检测实现了放电脉冲的分离识别诊断技术：通过对放电的电流脉冲信号进行高速（100MS/s）宽带采样获取信号完整的时域波形；并针对不同放电及噪声间的差异提取多种信号特征，从而将不同的放电分离开来；在此基础上对每一类放电进行甄别，进而诊断设备绝缘状态。

局放检测的基本原理可用三电容模型表示（图2）。以气隙放电为例，其气隙在整个绝缘系统中等值为一个小电容（图2-a,2-b中C1），与沿电场方向其余绝缘部分的等值电容（图2-b中C2）串联后再与垂直电场方向的其它绝缘部分的等值电容（图2-b中C3）并联。当发生局放时，气隙被放电电流短接，即C1放电（图2-b），这一放电在外回路中反映出来，即我们所能测到的局放脉冲电流。

图2：局放的三电容模型。其中气隙对应电容为C1，与其串联部分绝缘等效电容为C2，其余并联部分电容为C3。当气隙放电时，C1短接，其放电电流会在外回路中感应一个脉冲电流，即我们所能测到的局放脉冲电流。

如前所述，本局放仪采用宽带脉冲电流法来测量局放在试品两端产生的放电脉冲电流。其基本接线回路如下图（图3-C，3-D）所示。试品Cx内产生局部放电时，会在检测回路中产生一个脉冲电流，对应在检测单元Zm上产生一个脉冲电压，并输入局放仪,这就是脉冲电流法的基本原理。由于我们采用的是宽带脉冲电流法，要求整个检测回路的带宽要达到100MHz，这样才可能采集到波长为几十到几百纳秒的放电脉冲电流波形。

图3C. 直接检测回路。电压通过阻塞阻抗Z（大电感或电阻）加到试品上。当试品内发生局放时，电流沿正向直接进入检测单元Zm，故称直接检测回路。在检测单元上产生的电压信号被采集到局放仪内，处理后传给笔记本电脑。

图3D. 间接检测回路。试品内发生局放时，电流先经过地线再沿反向进入检测单元Zm，故称间接检测回路。在检测单元上产生的电压信号被采集到局放仪内，处理后传给笔记本电脑。

系统组成

PDSeeker高频局部放检测系统主要由下列几部分组成：

1.局部放电检测设备PDSeeker：通过网络接口与测试电脑连接，将检测数据实时传给测试电脑。每个PDSeeker可以连接3个PD传感器。

2.HFCT（PD传感器）：安装在接地线上，检测局放信号，其数量根据需要配置。

3.同步信号传感器：用来耦合电缆接头处的脉冲电流信号，确定信号相位关系。

系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点                        

全新型数字化局放记录、储存、处理、识别系统。

宽带、高速、大容量采集系统。

定期检测或永久监测电力设备的最佳选择。

放电脉冲检测和波形分析。

很强的降噪及现场抗干扰措施。

模糊诊断和信号分离分类工能和统计处理。

放电源识别。

缺陷定位。

数据库应用。

4.2PDSeeker主要技术参数

4.3HFCT主要技术参数

变压器检测位置

变压器带电检测接线原理图如下图（图3－1）所示。图中每一相的局放信号由一般由高压端对地电容下加入传感器取得。其高压端电容可利用高压套管、出口电缆、出口保护电容、出口容式分压器、出口避雷器等的对地电容。其传感器最好用钳式高频电流互感器从地线上直接取号，也可以从其中性点、铁芯、夹件、测温系统等的地线上用钳式高频电流互感器取信号。

工频同步信号可用低频（30kHz以下）电流互感器从任一相线出口电容的地线上取得，也可以采用电压型同步传感器。

图3－1 变压器局放监测示意图

变压器上加装传感器的方式如下图（图3-2，3-3）示。其中以套管末屏上加装钳式高频电流互感器从地线上直接取号，其次为套管末屏接地线或出口电缆地线、铁芯、夹件、中性点、外壳或测温系统的地线上用电流互感器取信号。

图3-2 变压器局放传感器安装实例

图3-3 传感器安装于变压器铁心和夹件接地线

四、安全注意事项

应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程(变电部分)》的相关要求；

应确保操作人员及测试仪器与电力设备的带电部位保持足够的安全距离；

应避开设备防爆口或压力释放口；

测试中，电力设备的金属外壳应接地良好；

在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。

应在良好的天气下进行，如遇雷、雨、雪、雾不得进行该项工作，风力大于5级时，不宜进行该项工作。

行走中注意脚下，防止踩踏设备管道、二次线缆；

防止传感器坠落而误碰设备；

保证被测设备绝缘良好，防止低压触电；