特高频局部放电测试定位方法及应用分析

特高频局部放电测试定位方法及应用分析

高振府周晓辰高起山贾冬明柴天龙

（国网河北省电力公司沧州供电分公司沧州061000）

摘要：特高频局部放电定位的基本方法为幅值法和时差法。但在实际工作中，普通的幅值法和时差法往往难以有效定位。针对这一问题，本文提出了以幅值法和时差法为基础衍生出的多种定位方法，并对其相应的特点和实际应用进行了分析，以适应不同的设备结构和运行环境。

关键词：定位；特高频；带电测试；局部放电

特高频局部放电测试定位方法主要依据放电信号的强度变化规律和时延规律，分别对应幅值定位法和时差定位法。在实际现场测试中，由于受设备结构、运行环境等方面因素的限制，传统的幅值法和时差法往往难以有效定位。

针对这一现状，本文在幅值法与时差法的基础上，提出了多种衍生定位方法，并对其相应的现场使用情况进行了分析说明，以克服幅值法和时差法本身存在的缺陷，满足不同测试现场的实际定位需要。

1基础定位方法

1.1幅值定位法

1.1.1方法原理

记录各个测点的信号幅值，测点信号幅值越大，说明测点位置与信号源位置越接近。

1.1.2实际应用分析

1）检测仪器最好具有多个检测通道，否则受信号稳定性影响较大；

2）若信号源为2个及以上且位于不同位置时，仪器检测到的幅值为多个信号叠加的结果，幅值法的有效性将大大降低；

3）特高频信号幅值随着测点与信号源距离增大，衰减速度较慢，且受测点限制，只能将信号源定位在某一特定区域；

4）当信号源过于强大时，会在很大区域内检测到幅值相当的信号，出现该情况时，可采用调高检测频带或关闭信号增益的办法；

5）幅值法虽然精度较低，易受干扰，但是简单快捷，使用方便，对仪器技术水平要求较低。

1.2时差定位法

1.2.1方法原理

利用信号到达两个传感器的时间差和信号在设备中的传输速度，来计算信号源在两个传感器之间的具体位置。

1.2.2实际应用分析

1）要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形；

2）对某些上升沿不是很明显的放电信号不适用，上升沿判断不准确，会造成时间差不准确；

3）时差法精度明显优于幅值法，但对仪器性能要求较高，一般用幅值法定位精度不能满足要求时，才会使用时差法。

4）单纯的使用时差法，难以确定三相共箱设备中信号源的精确位置。

2衍生定位方法

2.1平分面定位法

2.1.1方法原理

该方法为时差法的变种，通过三个平分面的交点，确定放电点的空间位置。

2.1.2实际应用分析

1）需要利用两个传感器，要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形；

2）测试中需要反复调整两个传感器的位置，对传感器的安放位置要求较灵活，对全封闭设备会受很大限制；

3）会受到设备结构以及信号源空间位置的影响，在GIS设备特高频定位工作中应用较少。

2.2直角三角形定位法

2.2.1方法原理

利用信号源和两个传感器之间，构成一个三角形，然后利用勾股定理求解信号源的具体位置。

2.2.2实际应用分析

1）该方法可以对实际情况中任意高度的信号源进行精准定位；

2）该方法需要利用两个传感器，要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形；

3）测试中需要反复调整两个传感器的位置，对传感器的安放位置要求较灵活，对全封闭设备会受较大限制。

2.3声电联合定位法

2.3.1方法原理

以特高频信号和超声波信号之间的时间差，乘以传播时间，得到故障点到达超声波传感器的距离，以此来判断局部放电的位置。

2.3.2实际应用分析

1）该方法需要同时测量超声波和特高频信号，并且要显示实时波形，要求仪器具有较高的技术水平；

2）该方法主要适用于GIS设备，检测其他设备空间信号来源时，需要计算三个球面，对操作人员要求较高；

3）该方法仅适用于超声波和特高频信号都比较明显的情况；

4）该方法大大弱化了超声信号的上升沿不明显所带来的影响，因此具有很高的定位精度；

5）操作使用过程比较复杂，现场应用不多。

2.4波形定相法

2.4.1方法原理

当三相设备同时检测到幅值相近的信号后，观察三相设备的具体信号波形，若其中某相信号的波峰波谷与另外两相正好相反，则该相即为信号源所在相别。

2.4.2实际应用分析

该方法主要是针对三相共箱的电缆终端，这是由于三相共箱的电缆终端距离很近，信号幅值一般衰减不明显。该方法应用范围较小，主要是针对GIS设备中三相共箱的电缆终端。

2.5相位特征定位法

2.5.1方法原理

该方法仅适用于设备内部尖端电晕放电的情况。仪器同步后，当电晕放电信号出现在第一象限时，说明信号源位于壳体上。当电晕放电信号出现在第三象限时，说明信号源在设备导电部分。

2.5.2实际应用分析

该方法可快速确认电晕放电源位于壳体还是导体，目前大多数仪器同步电源直接或间接取自检修电源，而主变和站变都会差生角差，给准确同步带来误差。因此必须在同步后进行相应程度的移相或者从设备母线PT上取同步电压信号。

2.6圆周时差定位法

2.6.1方法原理

将传感器分别放置在发现异常信号设备壳体的圆周方向多个不同位置，观察信号到达不同传感器之间的时间。若时间相同，信号源应位于中心导体上；若时间不同，则说明信号源在壳体上。

2.6.2实际应用分析

该方法是在定位缺陷在某一段罐体内部之后，用于区分缺陷位置是在壳体还是在导体的情况。该方法不仅仅适用于尖端放电缺陷，对于悬浮放电等其他缺陷也有一定的适用性，而且，该方法不要求仪器准确同步，避免了变压器角差带来的影响。但要求仪器具备高速数据采样和处理能力。

3案例分析

2016年06月，工作人员在对某变电站特高频局部放电测试时，发现162间隔附近存在特征明显的异常信号。

由于配备的测试仪技术水平较低，工作人员首先选用幅值法进行异常信号定位，发现162间隔出线电缆终端的异常信号幅值明显大于其他测点。考虑到该异常信号属于绝缘件内部放电信号类型，且电缆终端附近并无其他绝缘件，初步判定该信号来自162电缆终端。

工作人员采用同步定相法，将仪器进行电压同步后，发现三相电缆终端测试信号相位相同，且B相电缆终端的幅值明显比其他相别要大。可以判定，该异常信号来自于162间隔B相电缆终端。

经查阅资料发现，该厂家、型号的电缆终端属于充油绝缘型，在生产制作时，厂家抽真空工艺水平未达要求，部分电缆终端充油后内部存在气泡，导致在带电运行后发生内部局部放电现象。

4结论

本文提出了以幅值法和时差法为基础衍生出的多种定位方法，对其相应的特点和实际应用进行了分析，以满足不同情况下的实际定位需要，并用实际案例详细介绍了定位方法的使用过程。

参考文献：

[1]彭江,程序,刘明,等.电网设备带电检测技术[M].北京:中国电力出版社,2014：6-28.

[2]左亚芳,任伟华,左向苗,等.GIS设备运行维护及故障处理[M].北京:中国电力出版社,2013:1－16.

[3]Q/GDW11059.2-2013,气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第二部分特高频法[S].