紫外光传感器用于电气设备局部放电检测的试验研究

论文摘要

随着电力设备电压等级的提高,对绝缘结构及运行的可靠性提出更高的要求。绝缘中的某些薄弱部分在强电场作用下发生局部放电是高压设备绝缘中普遍存在的问题。局部放电包含着丰富的特征信息,它能用于检测高压设备绝缘状态,避免事故发生。目前局部放电在线监测系统面临的主要问题是如何在强电磁干扰环境下提取局部放电信号。由于放电时将伴随紫外光的产生,本文采用与一次回路隔离的非接触式光检测法对高压设备局部放电检测进行实验研究。试验中本文选择了日盲型紫外探测器,该传感器有较窄的光谱响应范围,可避开日光干扰。利用该传感器,作者进行了大量研究,研究内容如下:○1通过检测针—板典型模型电晕放电,找出合适传感器的驱动电压和测试距离。实验证实,紫外脉冲数的变化,能够有效反映出放电强弱,以及放电相位,因此提出以紫外脉冲频率作为局部放电特征量,为后续实验做好铺垫。○2分别利用紫外传感器、紫外成像仪和高频电流传感器对针—板电晕放电模型进行测量,分析了以上三种方法的试验结果。试验证实,紫外传感器较高频电流传感器有较高的灵敏度。○3鉴于紫外光在变压器油中较大的衰减以及光从油中向空气传播时易形成全反射,紫外电晕成像仪无法对变压器油中的局部放电进行检测,作者尝试将体积较小的紫外传感器置于变压器油中,对油中针—板放电进行了检测。通过观测,在一定距离内可以检测到局部放电信号。○4经过大量试验证明,紫外脉冲统计个数特性与局部放电信号都能较好对应。可将紫外脉冲频率作为反应局部放电强弱的特征量。○5基于上述研究基础,利用紫外光传感器对污秽绝缘子放电进行检测。由于绝缘子局部放电受外界诸多条件的影响,目前试验中不易由紫外脉冲频率来反应污秽等级。但紫外脉冲的分布情况大致可反映放电状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 局部放电检测的常用方法及存在的问题
• 1.3 紫外光检测法的国内外研究状况
• 1.3.1 紫外检测法在国外发展状况
• 1.3.2 紫外检测法在国内发展状况
• 1.4 论文的主要研究内容
• 2 空气中放电的光辐射与紫外传感器
• 2.1 光辐射的基本概念
• 2.2 空气中辐射分析
• 2.3 紫外传感器
• 2.3.1 紫外传感器检测局部放电的基本原理
• 2.3.2 紫外光子探测器的基本物理效应及性能参数
• 2.4 小结
• 3 紫外光检测的实验系统
• 3.1 实验检测设备及其工作原理
• 3.1.1 UV TRON R2868 型紫外光电管基本参数及原理
• 3.1.2 UV TRON R2868 型紫外光电管驱动电路
• 3.1.3 CoroCAM 紫外成像检测系统
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验电路
• 3.4 实验模型
• 3.5 数据处理方法
• 3.6 小结
• 4 紫外传感器基本性能的试验分析
• 4.1 紫外传感器输出的基本特性
• 4.2 直流电压下相关试验
• 4.2.1 不同驱动电压下脉冲幅值变化情况
• 4.2.2 紫外光电管对不同极性针－板电极起晕电压的判断
• 4.3 交流电压下的相关试验
• 4.3.1 电流传感器、紫外成像仪与紫外传感器输出比较
• 4.3.2 电流传感器，电晕仪，紫外传感器灵敏度测试
• 4.3.3 紫外光电管输出脉冲的相位
• 4.3.4 通过紫外光电管输出反应电晕放电不稳定区域
• 4.4 小节
• 5 变压器油中局部放电的紫外检测
• 5.1 变压器局部放电检测的意义
• 5.2 紫外光在变压器油中的衰减
• 5.2.1 有机物的紫外吸收
• 5.2.2 变压器油中有机物的紫外吸收
• 5.3 试验线路及数据分析
• 5.4 小结
• 6 污秽绝缘子局部放电的紫外检测
• 6.1 污秽绝缘子的沿面放电
• 6.2 污秽绝缘子放电的测定
• 6.3 紫外检测方法及数据分析
• 6.4 小结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录