超高频法在变压器局部放电检测技术中的应用

摘要

局部放电（Partial Discharge，以下简称PD）在电力系统中是一项十分常见的设备劣化现象，本文着重研究利用超高频（Ultra High Frequency，以下简称UHF）法对变压器局部放电进行在线检测研究，这对整个电力系统的安全运行有着十分重要的意义。本文根据UHF法的基本特性，利用微波理论、天线理论、电气测量技术以及电磁场分析等多种理论对变压器局部放电在线检测进行深入研究。首先对所产生超高频电磁波的具体辐射原理进行详尽的理论研究，通过分析并设计出阿基米德双臂螺旋天线对变压器局部放电时产生出的超高频信号进行接收，并经过实验验证其设计的合理性以及良好的性能。同时在实验室内对于多种放电模型中超高频放电信号进行实验分析以及特征研究。然后运用单级发射天线实现对变压器的箱体外的局部放电超高频信号的相关研究。而变压器箱体内部的超高频信号也需要进行相关的实验研究，从而对于信号的传播规律以及衰减性质进行深入研究。最后，利用220kV油浸式变压器的试验研究以及UHF定位系统，对设置的局部放电缺陷进行检测以及定位。定位方法主要是通过试验进行UHF电磁波通过绕组后其衰减程度以及实现到达传感器的时间差的误差测量，最终计算得出定位结果以及测量误差。本文所做的工作为变压器局部放电UHF检测技术提供了坚实的实验基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本文研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 超声波检测法

1．2．2 化学检测法(又称气相色谱法)

1．2．3 红外检测法

1．2．4 射频检测法

1．2．5 脉冲电流法

1．3 超高频法的研究现状

1．3．1 超高频传感器的研究现状

1．3．2 电力变压器局部放电UHF法的定量检测

1．3．3 局部放电检测中的干扰分析

1．4 本文研究的主要内容

2．变压器内部的局部放电超高频信号研究

2．1 局部放电表征参数

2．2 局部放电超高频电磁波的产生

2．3 变压器局部放电超高频传感器研究

2．3．1 超高频传感器的选择

2．3．2 阿基米德平面螺旋天线的工作原理

2．3．3 天线系统的具体设计

2．5 本章小结

3 变压器中的局部放电超高频特性研究

3．1 变压器典型放电模型的建立

3．2 五种放电模型的超高频特征研究

3．2．1 局部放电测量系统

3．2．2 系统背景噪声及典型干扰分析

3．2．3 五种典型放电模型的仿真信号分析

3．2．4 超高频信号与脉冲电流信号间的联系

3．3 典型局部放电超高频法检测的模式识别

3．4 本章小结

4 局部放电UHF信号的传播理论研究

4．1 超高频信号传播的理论机理

4．1．1 油纸绝缘介质中信号的传播特性分析

4．1．2 衰减特性的分析

4．1．3 金属导体面的反射情况分析

4．2 变压器的内部环境对超高频信号幅值衰减的实验研究

4．3 信号源采用单极发射天线的实验研究

4．3．1 油浸绝缘纸板层数不同情况下的超高频信号幅值衰减情况研究

4．3．2 不同油箱位置信号的衰减情况

4．4 本章小结

5 超高频局部放电的定位研究

5．1 变压器定位试验平台的建立

5．1．1 220kV油浸式变压器结构分析

5．1．2 局部放电模型

5．1．3 超高频定位试验装置及方法

5．2 绕组对于定位的影响

5．2．1 由绕组引起的信号衰减情况

5．2．2 时间差误差

5．2．3 定位误差

6 结论和展望

参考文献

致谢

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