搜索

重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在电力系统中电气设备的状态直

gecimao 发表于 2019-07-01 16:34 | 查看: | 回复:

  重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在电力系统中电气设备的状态直接关系到电力系统的安全。在电气设备产生故障的众多原因中 绝缘引起的故障所占的比重最大。目前对绝缘状态主要根据绝缘介质在劣化过程中的一些特征参数来进行评定 包括电容量、介质损耗角的正切值、泄漏电流、局部放电等 其中局部放电主要反映了绝缘介质的

  重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在电力系统中电气设备的状态直接关系到电力系统的安全。在电气设备产生故障的众多原因中 绝缘引起的故障所占的比重最大。目前对绝缘状态主要根据绝缘介质在劣化过程中的一些特征参数来进行评定 包括电容量、介质损耗角的正切值、泄漏电流、局部放电等 其中局部放电主要反映了绝缘介质的局部状况 在绝缘检测中具有不可替代的作用。针对传统方法检测局部放电信号的局限性 本文对超声波检测方法做了较深入的研究。本文首先从气体放电理论出发 讨论了气体中局部放电的三种基本形态 然后分析了局部放电产生超声波的机理 为超声波检测方法研究提供了理论基础。然后依据声学的相关知识 分析了超声波信号在介质内部传播的过程及损耗 最后分析了检测超声波信号时可能遇到的各种干扰。在此基础上 完成了局部放电的超声波检测系统硬件部分的设计 包括传感器的原理分析及比较 电路设计和性能分析 主要参数的计算 并利用软件对滤波效果进行了仿真验证。最后通过高压针板放电实验以及大量模拟放电实验 对超声波在空气中和电机中的传播进行了检测分析 得到了系统对局部放电超声波信号的实际检测效果、空气中局放信号的特性、不同位置传感器接收信号的传播延时 以及在电机中不同放电点的超声信号的传播等一系列结果。本文的工作为实现超声波检测法在电气设备局部放电在线监测中的应用和电机定子中局部放电点的定位研究提供了基础和支持。关键词 超声波检测 局部放电 电气设备 超声定位重庆大学硕士学位论文英文摘要 学位论文独创性声明本人声明所呈交的互士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名 张守鹏签字日期 学位论文使用授权书本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意《中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》以下简称“章程 愿意将本人的至塾士学位论文《生生王蝤 丝毫咝垂如区雒》提交中国学术期刊 光盘版 电子杂志社 在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》以及《重庆大学博硕学位论文全文数据库》中全文发表。《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版并同意编入 《中国知识资源总库》在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播 同意按“章程”规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 可以公开论文的全部或部分内容。作者签名 导师签名 日备注审核通过的涉密论文不得签署搿授权书一 须填写以下内容 该论文属于涉密论文 其密级是—— 涉密期限至——年一月一日。说明 本声明及授权书 隧装订在提交的学位论文最后一页。重庆大学硕士学位论文 绪论 绪论 课题的背景及意义 绝缘系统在电气设备中的重要地位随着电力工业的迅速发展 电网规模的日益扩大 电压等级的提高 对电力系统的稳定性 可靠性以及各种电气设备的运行状况提出了更高的要求。在电力系统中 电气设备的状态直接关系到电力系统的安全。电气设备的故障将会造成安全事故、生产损失以及产生过高的维修费用。电气设备主要由导体、导磁材料、绝缘材料和操作机构构成。因此电气设备故障可以分为三类 机械故障、导体故障和绝缘故障。从统计数据来看 在以上的三类故障中 绝缘引起的故障所占的比重最大。例如对 以上变压器 次事故原因分析的结果表明 左右的事故是由绝缘材料绝缘纸、塑料、矿物油等 长期工作在高电压、高温及自然环境之下 引起物理、化学变化 造成机电性能下降 发展到一定程度或在外部条件 雷电、短路等 激发下 绝缘损坏 造成事故。因此对电气设备绝缘进行检测可以在一定程度上保证电气设备在整个运行期间具备必要的可靠性。绝缘系统中的绝缘缺陷通常可以分成两大类 一类是集中性缺陷 指缺陷集中于绝缘的某一个或某几个部分 例如局部机械损伤、绝缘内部气泡、瓷介质裂纹等。它又可分为贯穿性缺陷和非贯穿性缺陷 这类缺陷的发展速度较快 因而具有较大的危险性 另一类是分布性缺陷 指由于过热、动力负荷及长时间过电压的作用导致的电气设备整体绝缘性能下降 它是一种普遍性的劣化 是缓慢演变而发展的。绝缘内部有了这两类缺陷后 它的特性就要发生一定的变化。这些缺陷如果不及时发现 就可能导致设备发生故障 甚至引发突发性的电力事故 造成巨大的直接和间接经济损失。至今 我国电力部门执行的是定期维修制 且是属于离线试验 为保证电力系统的可靠运行起了不可低估的作用 然而 其不足之处也很明显 由于停电试验 对电力用户会产生一定的影响 停电后设备试验状态与运行工况状态不一致 影响判断准确性 由于预防性试验是定期进行 故障可能在两次试验间隔期间内 由于定期维修对故障的针对性不强 会造成人力物力的浪费 维修现场条件的限制 使维修后的设备的某些指标难以达到规定要求 甚至由于维修不当或条件的限制造成设备的损伤。重庆大学硕士学位论文 绪论 用局部放电评价绝缘状态的必要性及意义目前对绝缘状态主要根据绝缘介质在劣化过程中的一些特征参数来进行评定 包括电容量、介质损耗角的正切值、泄漏电流、局部放电四种。这些所检测的特征参数主要是根据在 直流、交流、光频 电场作用下 绝缘介质中所发生极化和电导这两个基本物理过程所决定的。由极化和电导决定绝缘介质的四个基本的电性参数 可以分别描述绝缘材料的不同特性。在实际应用中 采用测量电容量的变化来获得绝缘介质相对介电常数的变化 采用测量介质损耗角的正切值来获得设备绝缘介质有功功率损耗的大小 采用泄漏电流来获得绝缘介质的电导情况 采用测量局部放电来确定绝缘介质的局部击穿场强。这四个参数的检测值有的可以直接检测 有的可以用间接方法检测。其中 电容量、介质损耗角的正切值、泄漏电流反映的是绝缘介质的整体状况 而局部放电则反映了绝缘介质的局部状况。对于不同的电气设备 由于所用的绝缘介质不同 结构的不同 反映其绝缘状态的四个参数的有效性也并不相同。电力系统常见的高压设备主要包括 变压器、发电机、电动机 气体绝缘开关设备 电缆等。这些设备在运行过程中 绝缘部分中由于绝缘空隙具有容性电压以及空隙中的气体与绝缘材料存在极大的电应力差 在强电场的作用下发生局部桥接 产生微小电火花式的放电 这种放电称为局部放电 简称 如果局部放电现象在设备绝缘中长期存在会导致绝缘劣化 影响电气设备运行 严重时会引起设备故障 引发停电事故 直接带来巨大的经济损失 也给人们的生产和生活造成很大的影响。大部分设备故障是由设备运行过程中绝缘劣化和损坏引起的 而局部放电是设备绝缘劣化的重要原因。所以对高压设备进行局部放电的状态监测能对设备的绝缘状况进行评价 及时反映设备的绝缘劣化程度 提早发现设备隐患 可以有针对性的对设备提前采取预防措施 减少设备的绝缘故障。有资料指出【 采用在电动机和发电机正常运行的情况下进行局部放电的监测通常能给出两年或两年以上的故障风险预报。由此可以看出 对局部放电进行在线监测具有重要的经济效益和社会效益。综上所述 局部放电作为绝缘介质特性的四个主要检测参数之一 在高压电气设备的绝缘状态检测中 占有非常重要的地位。 本课题的研究现状 局部放电检测技术的研究现状局部放电检测是以局部放电时产生的电光声等现象为依据 通过能描述这些现象的物理量来表征局部放电的状态 包括定位和放电的程度。局部放电过程中会产生电脉冲、气体生成物、超声波、电磁辐射、光、局部过热以及产生能量损 重庆大学硕士学位论文 绪论耗等现象 其相应的检测方法有脉冲电流法、气相色谱法、超声波法、超高频法、光测法等多种检测方法【 脉冲电流法脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流 获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的 种检测方法 正式公布的局部放电测量标准。检测变压器局部放电脉冲用的电流传感器通常由罗戈夫斯基线圈制成与被测变压器仅有磁耦合 而无电气连接。电流传感器按频带可分为窄带和宽带两种 窄带传感器带宽一般在 左右中心频率在 之间或更高宽带传感器带宽为 左右 中心频率在 之间。脉冲电流法通常被用于变压器出厂试验以及其他离线测试中 其离线测量灵敏度高 而且可以测量视在放电量。脉冲电流法的缺点在于【 由于运行现场干扰严重导致脉冲电流法无法有效应用于在线监测 对于变压器这类具有绕组结构的设备 由于局部放电在绕组内的传播导致脉冲电流法在标定时产生很大的误差 当试样的电容量较大时 受耦合电容的影响 测试仪器的测量灵敏度随着试品电容的增加而下降 测量频率低 频带窄 包含的信息量少。 气相色谱法英文简称 。当变压器中发生局部放电时各种绝缘材料发生分解破坏 产生新的生成物 通过检测气体生成物的组成和浓度 可以判断局部放电的状态。目前 该方法广泛应用于变压器的油气分析 在指导变压器的安全运行方面取得了一定的成绩【 。通过分析油中各种气体的组成和浓度 可确定故障类型和故障程度 为此特意制定了三比值法的推荐标准 ”。该方法的优点是不受外界电磁干扰的影响 准确度较高。缺点在于油气分离是一个长期的过程 存在很大的时延 对发现早期潜伏性故障较灵敏 不能反映突发性故障 且只能作定性的分析 无法进行定量判断 气体传感器对所检测的气体均敏感 在线提取气体成分存在一定的困难。 超声波检测法传统的超声波法是用固定在变压器油箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声脉冲 由此来检测局部放电的大小和位置【 】。由于此方法受电气干扰的影响比较小以及它在局部放电定位中的广泛应用 人们对超声波法的研究比较深入。超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪 年代 但因为灵敏度低 易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。上世纪 年代以来随着微电子技术和信号处理技术的飞速发展 由于压电换能元件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用 超声波法的灵敏度和抗干扰能力得到了很大提重庆大学硕士学位论文 绪论高【 其在实际中的应用才重新得到重视。该方法具有可以避免电磁干扰的影响可以方便地定位 在线检测与离线检测的结果相同等优点。但由于超声波在变压器内部的传播过程是 个很复杂的过程 且衰减严重 到达油箱壁外的超声信号很微弱 在某些情况下难以检测到信号 整个系统的灵敏度很难令人满意【 超高频法超高频法是通过超高频传感器接收变压器内部局部放电产生的超高频电磁波进行局部放电的检测 并实现抗干扰。变压器每一次局部放电都发生正负电荷的中和 伴随有一个很陡的电流脉冲 并向周围辐射电磁波。根据已经取得的结论 局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小 且放电间隙的绝缘强度比较高时 放电过程的时间比较短 电流脉冲的陡度比较大 辐射的电磁波超高频分量比较丰富。目前已经证实 变压器内部局部放电确实能激发出很高频率的电磁波最高可达数 。传统的局部放电检测方法 测量频率低 易受外界干扰。通常超高频检测技术的检测频带是 而实测表明 现场噪声通常低于 可最大限度的避开干扰。同时由于检测频带宽 具有较高的灵敏度。另外 与其它方法不同 超高频法测得的波形更加符合实际的放电脉冲波形 可以较全面的研究变压器内部局部放电的本质特征。其缺点是由于变压器箱体的屏蔽效果 超高频法体外检测灵敏度低 体内检测预置超高频传感器要厂家配合 此外 难以进行标定是阻碍超高频技术应用的最大障碍。 光测法光测法是利用局部放电产生的光辐射进行的。在变压器油中各种放电发出的光波长是不同的 研究表明通常在 之间 光电转化后 通过检测光电流的特性可以实现局部放电源的识别。虽然 实验室中利用光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大的进展【 但光测法设备复杂昂贵且需要被测物体对光来说是透明的 因而在实际应用中很困难。 射频检测法射频检测法就是利用罗戈夫斯基线圈从变压器中性点测取信号 测量的频率可达 大大的提高了局部放电的测量频率同时测量系统安装方便 检测系统不改变电力系统的运行方式四洲。但对于三相电力变压器 得到的信号是三相局部放电信号的总和 无法进行分辨 且所测信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展 射频检测法在局部放电在线检测中得到了较广泛的运用。 红外热像法它是基于变压器内部局部放电产生的电热能量引起局部区域的温度升高 通过红外探测器和热成像来实现检测的 。优点是使用方便 结果直观 对于变压 重庆大学硕士学位论文 绪论器局部过热故障比较灵敏。缺点是当局部放电还没有产生明显局部过热时或故障点处于变压器深处时 该方法效果不理想。其用于定性测量有其一定意义 但用于定量研究还存在困难 目前多用于套管的检测。关于以上这些检测方法的研究都取得了一定的进展 主要表现在所用传感器灵敏度的提高、数字处理水平的提高以及各种数学方法的应用 大大提高了测量的精度与可靠性 并且使这些方法向在线监测领域转换。尽管如此 还存在一些问题需要进一步解决 最主要的是如何在运行现场强大的干扰中进行信号的检测和辨识 目前还没有找到在各种场合都适用的方法。 超声波检测的研究现状目前超声波检测局部放电的研究工作主要集中在定位方面 原因是与电测法相比 超声波的传播速度较慢 对检测系统的速度与精度要求较低。在利用超声波进行局部放电的放电量的大小确定和模式识别方面的工作相对较少 提出了利用频谱识别局部放电模式的新方法 其研究也取得了一些新成果陋 。近几年以来 还出现了一种把超声波法与射频电磁波法 包括射频法和超高频法 联合起来进行局放定位的趋势。在澳大利亚的西门子研究机构使用局部放电产生的超声波和射频电磁波联合检测技术监测变压器中的局部放电活动【 】。其关键依据是 超声波和电磁波在变压器介质中的传播速度是不一致的 因而可以测量两种波到达传感器的时间间隔。该系统依赖一个可同时检测射频和超声波的复合传感器探头。探头布置在带有 形密封垫圈的导入板的前面。传感器的接收信号线穿过导入板送入其后的接地金属箱 箱内安装的是处理耦合过来的电信号的模拟电子电路。探头有永久性安装型和暂时性可重安装型两种 通过变压器壁 油孔或观察窗伸入变压器的油中并与壁 齐平。这样做可有效屏蔽变电站其它设备的噪声干扰也避免了变压器壁传播导致传播的路径复杂化和衰减。复合传感器探头包括超声波传感器和射频传感器两部分。超声波传感器必须是非常灵敏 与变压器油声匹配 具有短促的下降时间 并能长期工作在温度高达 和具有腐蚀性的变压器油中。该系统使用的是一种特殊组成成分的超声波传感器。在压电陶瓷周围填满环氧树脂 在传感器后面充满比例为 的环氧树脂和钨粉的混合物。这种传感器符合以下要求 对变压器中传播的振动表现出低频磁滞伸缩性 具有很低的横向耦合系数 可有效抵制接收变压器箱壁变向传播产生的横波射频传感器由包围超声波传感器的环形铜环组成 同样与变压器壁齐平。铜环与地间形成一个电容 这种容性天线与和其连接的引线电感形成 个谐振电路 可感应局部放电引起的电场扰动。通过并入附加电感 天线的谐振频率可在 间调整。重庆大学硕士学位论文 绪论法国 输配电局的研究人员通过对变压器中的典型局部放电在开放式油容器和有层压板屏障下的比较研究 得出超声波在有屏障下比没有屏障时在检测的信号幅度和灵敏度上有很大衰减 而屏障对局放的 口信号检测实际没有影响能检测到 以下的局部放电。并试图用一个哪传感器和一些超声波传感器对 的终端绝缘绕组模型中的局放进行定位 。国内方面 西安交通大学提出了一种基于超高频和超声波的相控接收阵的局放电定位法 利用分别检测超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器 接收到的超高频信号为时间基准 进而得到超声波的传输时延 这样可计算出局放电点与超声波传感器间的距离 再根据相控阵扫描的方位角和仰角就得出放电的空间几何位置 。超声波和射频联合检测技术能更好地保证局部放电检测的可靠性。超声波或射频检测得到的局放表征量超过设定的阈值 就足以引起警戒 同时二者之间 在时频特性、放电指纹上都具有较好的可比性【 】。综上所述 国内外对超声波法的研究并未取得突破性的进展 超声波法在实际应用中仍然存在着灵敏度低 容易受外界干扰的缺点。但因为超声波法测量的不是电信号 这就有利于排除电气上的干扰 超声波定位系统硬件简单 算法成熟 所以在局部放电的在线监测中 它更多的是作为一种主要的辅助测量手段。 局部放电在线监测技术的研究现状由于国内在 监测领域起步晚 目前国外对 监测的研究和应用明显领先于国内。早在 世纪 年代 西屋公司发明了局部放电电机绝缘监测技术 随后加拿大、美国、德国、英国等国家的电力研究机构和公司相继投入科研力量对局部放电监测技术进行了深入研究。其中 加拿大耐 公司凭借其对大型电机、发电机和其他高压电子仪器的丰富的知识和运行经验 开发的“在线绝缘监测仪 “便携式绝缘监测仪 和专家系统分析软件在国际上居于领先水平。国内在 年代开始有专家对 监测进行研究 由于局部放电过程比较复杂 到目前理论仍很不完善 给该方面的研究带来了很大的困难。研究发展比较缓慢 尚未有成熟的产品。但国内的科研院所对 监测仪器的开发做了努力 清华大学研制 型电机局放在线监测系统利用单片机控制采样系统采用低速采样和高速采样相结合的方法 低速采样结果用来收集放电信号的幅度和相位信息 高速采样结果用来分析放电波形的细微特征 取得了一定的效果。西安交通大学研制的电机局放在线监测系统采用宽带系统 可以测得局部放电的各种特征量 结合现代数字处理技术 在放电类型的自动识别方面作了一定的尝试。上海交通大学研制的局放在线监测系统包含了 套窄带系统和一套宽带处理系统 宽带系统采用高速长时间采样 及计算机对大量数据进行处理提取信号的特征值存于数据库 重庆大学硕士学位论文 绪论中 通过对电机的长期监测来判断电机的绝缘损坏情况。窄带系统用来作对比研究。以上论述可以看出 现阶段 在线监测仪器是传感器技术 高速数据采集技术与软件分析技术的综合运用。 超声波检测法的特点尽管电脉冲法是局部放电研究的基础 但是电脉冲信号在现场中检测时会有很大的干扰 通常在几千 以上 很难正确得到放电信号 另外还存在在线结果与离线结果的等效性等问题。超声波检测法具有以下特点 易于实现在线检测目前采用的超声波法检测法是利用超声波传感器贴在目标外壳上进行检测 对设备的运行和操作影响很小 传感器与检测设备之间可以采用光纤来连接 光纤具有良好的绝缘性能 检测设备与高电压设备之间有很好的隔离 使设备和测量人员的安全可以得到保证 同时不存在在线结果与离线结果的等效性问题 因此利用超声波法可以较容易的实现在线检测。 便于空间定位确定局部放电位置可以判断局部放电对设备的危害程度 还可以减少检修时间。超声波定位法 利用局部放电时所产生的电信号和声信号之间的相对时间差或声信号和声信号之间的时间差对局部放电进行空间定位。从理论上讲 超声波法可以做到精确定位 在线检测方便。目前局部放电定位系统多数采用电一声定位法和声一声定位法。 可望实现利用超声波法进行模式识别和定量分析利用超声波法进行局部放电模式识别和定量分析 ‘一直是超声波法检测局部放电研究中的重点 上世纪 年代 德国和日本科学家曾在此方面进行过研究 但并未得到理想的结果。近年来 人们又对利用频谱识别局部放电模式提出了新的见解 随着非线性科学和非确定性科学的发展 为利用超声波对局部放电进行模式识别和定量提供了新的方法 其研究也取得了一些新的成果 因此在先进的传感器以及数学分析工具的支持下 有望利用超声波法实现局部放电的模式识别和定量分析。 超声波检测法面临的主要问题和不足超声波法测量局部放电目前主要存在以下三个方面的问题 局部放电产生超声波机理问题一般认为 局部放电产生超声波是由于局部体积变化引起的 也就是说当局部介质击穿时电流突然增大 引起局部发热 局部体积在很短时间内增大 放电结束后 局部体积冷却收缩 这种体积的变化引起了介质的疏密变化。这样就形

  电气设备局部放电的超声波检测方法研究,局部放电检测仪,超声波检测,超声波检测仪,混凝土超声波检测仪,桩基超声波检测,经超声波探伤仪检测,局部放电,局部放电试验,gis局部放电

本文链接:http://ticatfans.com/duibilingmindu/498.html
随机为您推荐歌词

联系我们 | 关于我们 | 网友投稿 | 版权声明 | 广告服务 | 站点统计 | 网站地图

版权声明:本站资源均来自互联网,如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

Copyright @ 2012-2013 织梦猫 版权所有  Powered by Dedecms 5.7
渝ICP备10013703号  

回顶部