课程102-超声gis局放检测技术.ppt

课程编号: 102 超声GIS局放检测技术,,2,内容提要 超声局放检测回顾 GIS结构 GIS局放原理 GIS局放常见问题 超声GIS局放检测设备 超声GIS局放检测参数设置 超声GIS局放检测图形参数设置 超声GIS局放检测位置 超声GIS局放检测程序步骤 超声GIS局放检测数据分析 典型GIS故障超声信号模式 局放源定位,超声局放检测是基于如下事实：局放在介质中将产生几十至几百千赫的瞬态高频弹性脉冲波该弹性波将在液体、固体、甚至气体介质中扩散传播超声局放检测就是将传感器贴于设备表面倾听与捕捉由设备内部故障如局放、部件松动、电弧与过热等产生的瞬态超声脉冲信号并通过适当的处理，如相位特征识别与定位等，来判别故障状态超声局放检测原理,目前广泛使用的超声局放检测技术是一中基于声发射(acoustic emission, AE)原理的技术声发射的定义为:由于材料内部局部能量的快速释放产生的瞬态弹性应力波 (ASTM E610-82) 基于声发射的超声局放检测技术始于1970年代随着超声设备、技术及成功应用案例的发展，2000年代以来超声局放检测进入加速发展期为广大用户所接受超声局放检测技术,如何定义与分离超声脉冲？,门槛 – 捕捉超声脉冲的阈值 到达时间 – 脉冲被传感器接收到的时间 脉冲定义时间（HDT） – 检验信号是否来自于同一个脉冲事件的参数,超声脉冲的特征参数,幅度 (Amplitude) – 脉冲信号的最大值 能量 (Energy) – 脉冲信号高于门槛部分包络面积 持续时间 (Duration) – 脉冲信号从开始高于门槛到最终低于门槛时的时间,Vt 0,V O L T S,,T HDT,,,门槛,,,,,持续时间,,,,,幅度,,,,,能量,,可对局放源进行定位以判别故障部件及原因 可确认局放发生时刻及持续时间 可判别局放的强度与剧烈程度 可识别多个局放源 可探测不同类型的故障，如电气、机械、悬浮颗粒、过热等 监测，对结构与电网无侵入，不影响设备正常运行 可通过互联网实现长期监测跟踪故障发展趋势与报警 很高的灵敏度 良好的抗电磁干扰能力 操作简单,超声局放检测的优点,8,GIS结构,9,一室内GIS站照片,GIS故障产生的主要原因,载流导体表面缺陷。

如毛刺、尖角、金属微粒、粉末等引起导 体 表面电场强 度不均匀这些缺陷通常在制造或安装时造 成的，在 稳定的工频电压 下不 易引起击穿，但在操作或 冲击电压下 很可能引起击穿，因局部放 电而发出 不正常声 音、振动、 产生放电电荷、发光、产生分解气体等 异常现象 绝缘子表面缺陷如制造质量不良，绝缘子有气泡或裂纹，以及安装遗留下的污迹、尘埃等 GIS筒内在制造和安装过程中存留的自由导电微粒、水份、微尘等 导电部分接触不良 部件松动GIS局部放电的表现形式,发生在导体周围的电晕放电，由于气体中的分子是自由移动的，因此GIS设备中的电晕放电过程与空气中的电晕放电相似 局部放电是电气绝缘中局部区域的电击穿，能够产生宽频带的电磁暂态和电磁波不同类型局部放电具有不同的电击穿过程，产生不同幅值和陡度的脉冲电流，从而产生不同频率成分的脉冲电磁波例如：空气中电晕放电所产生的脉冲电磁波主要分布在100MHz以下频带；SF6气体中的局部放电所产生的脉冲电磁波的频带能够达到1GHz以上GIS故障类型,1. 尖端放电（导体对气体间） 2. 接点氧化、GIS内部微粒放电（导体对导体间） 3.绝缘树脂和导体接触部空洞放电（导体对绝缘体间） 4.绝缘树脂内部空洞放电（绝缘对绝缘间）,GIS局布放电的不稳定性,局部放电一般来说是间歇性的，即并不时持续地、 稳定地产生的。

局部放电不稳定的原因： (1) 可移动物引起的局部放电 (2) 与电荷积累有关的局部放电 (3) 缺陷的电场强度在击穿的边缘状态，通过升高电压或敲击，可激发不稳定的局步放电超声GIS局放检测主要目的,是否存在局放或其它故障? 故障源的类型(局放、悬浮颗粒、机械松动） 故障源位置 故障的相对强度 故障的激烈程度 故障的风险程度,掌上多功能局放检测系统 – 适用于日常巡检与趋势性跟踪,三通道（两高频、一低频） Windows CE 操作系统 彩色触摸屏操作 智能相位同步局放信号识别与特征显示 超声传感器输入 空气声探头输入 HFCT输入 温度传感器输入 负载电流传感器输入 可调频率超声输出 可用于GIS、变压器、开关柜、电缆接头等的局放检测 可用于液体容器如变压器的液位检测 可用于气体与液体的泄漏检测 可用于旋转设备如轴承、齿轮箱的故障诊断,16,掌上超声系统接口,CH1 – 超声/电压通道 1 (SMB公接头) CH1 – 超声/电压通道 2 (SMB公接头) PAR – 辅助参数(温度、压力、电流等)通道 (使用SMB母接头) 12V – 充电接口(适用交/直流适配器),17,掌上超声系统底端图,Battery Door – 电池盒 USB – USB 接口 Compact Flash Slot – 闪存卡(1 – 16 GB),超声传感器,无前放传感器： R3a - 30 KHz 共振型超声传感器用于 GIS、开关柜、电缆等的检测 R15a - 150 KHz 共振型超声传感器用于变压器的检测 内置前放传感器： PK3I - 同R3a。

但内置前放，信号电缆可更长 PK15I - 同R15a但内置前放，信号电缆可更长,1232-SMA/SMB - 带SMA公接头与SMB母接头的传感器线,超声系统与HFCT和TEV传感器配合使用,Pocket AE connects to a HFCT sensor,Pocket AE connects to a TEV sensor,20,掌上超声系统操作面板,文件菜单,文件 设置 采集/重放 帮助,,设置菜单,硬件设置 … 超声脉冲输出 … 图形设置 … 定位设置 … 统计信息 … 数据列表 … 项目名称 … 交流频率设置 … 数据存储设置 …,文件 设置 采集/重放 帮助,,采集/重放菜单,文件 设置 采集/重放 帮助,,系统文件格式,共有两种文件格式 设置文件 *.lay - 存储所有检测参数、图形参数与图形显示信息 数据文件 *.dta - 存储所有检测数据，包括原始信号波形与提取的脉冲信号特征,选用数据存储方式,26,超声局放检测参数设置,超声局放检测参数设置,选择允许使用的通道 设置检测门槛(GIS为30dB，变压器为40dB) 外部放大器增益(使用内置前放传感器) 内部放大器增益(使用无前放传感器) 波形采样率 选择模拟滤波器低端频率 选择模拟滤波器高端频率,超声局放脉冲时间定义参数设置 （使用默认值，无须更改）,,,,,最大持续时间 峰值定义时间 脉冲定义时间 脉冲锁定时间,超声局放脉冲参数选择,局放检测常用参数： 幅度 能量 计数 持续时间 RMS 上升时间,允许检测外参数,当需用低速通道检测温度、电流、压力等信号时，需允许外参数,波形设置,预触发长度（微秒） 波形长度（采样点）,,,波形设置,输出通道选择 输出频率 输出半周期个数,,,,33,超声局放图形参数设置,一共可设置8个图形屏幕,每一图形屏幕可选择显示不同类型的图形,34,超声局放图形参数设置,选择显示局放特征图谱(TAFI Distrib.)与特征指数随时间的变化(TAFI vs. Time),35,超声局放图形参数设置,36,超声局放图形参数设置,选择图形显示数据来源,37,超声局放图形参数设置,38,超声局放定位参数设置,超声GIS局放检测程序步骤,对GIS设备不同部位进行巡检 数据处理、滤波 确认故障类型、故障源位置、信号强度大小 与其它方法检测结果一起评价故障的风险程度,超声GIS局放检测传感器位置,掌上超声系统GIS局放检测快速启用指南,步骤一、 启动系统 步骤二、 调入GIS检测设置文件 – GIS50Hz.lay 步骤三、 将传感器抹上耦合剂用手按在被检测部位 步骤四、 揿 键开始检测 步骤五、 检测5 – 10 秒然后揿 两次 停止检测 步骤六、 观察局放特征谱，如有局放特征，揿 存数据并在同一位置再次 检测确认。

如无局放特征，换一个检测位置重复步骤三至五,屏幕图形存储,文件 设置 采集/重放 帮助,,,如有必要，单个或所有屏幕图形可以 .BMP文件的格式存入指定的目录,局放脉冲信号分析,,,,,,,,,局放脉冲图解 – 单个脉冲,局放脉冲图解 – 连续脉冲,局放信号一般具有连续的规律性脉冲信号特征,超声脉冲相位同步与特征谱,超声局放检测硬件相位同步 – 由外部电信号输入作为相位参考信号的同 步方法(相对相位同步) 超声局放检测软件相位同步 – 由超声仪器内部智能软件算法实现的相位 同步(无需外步电信号输入，亦为相对相位 同步) 局放特征指数与特征谱 – 用以直观表达局放的特征模式,局放特征指数随检测时间的变化图,局放脉冲特征谱图,局放特征谱图解,局放发生时特征图谱在一个或多个整数值处出现明显峰值,TAFI = 1,TAFI = 2,TAFI = 1, 2, 3, …,局放特征指数图解,局放发生时特征指数随着检测时间散布在整数值附近,TAFI = 1,TAFI = 2,TAFI = 1, 2, 3, …,局部放电的特征图谱,局放特征谱,局放波形,局放信号幅度(兰)与累计脉冲数(红),特征指数随时间变化,局放时特征谱在一个或多个整数值处出现峰值 局放时从长波形能观察到规律性的脉冲信号 幅度与脉冲数反映了局放信号强度与激烈程度，局放时幅度比较稳定，拨动较小 局放时特征指数随检测时间将散布在一个或多个整数值附近,浮动屏蔽特征图谱,浮动屏蔽特征谱,浮动屏蔽波形,信号幅度(兰)与累计脉冲数(红),特征指数随时间变化,浮动屏蔽特征谱在一个或多个整数值处出现峰值，但不如纯局放 浮动屏蔽长波形能观察到规律性的脉冲信号并夹杂有随机的脉冲，脉冲衰减较快 幅度既有一些较稳定的值，又有一些波动较大的值 特征指数随检测时间的变化既能观察到在整数值散布的趋势,51,噪声的特征图谱,一种噪声特征谱,一种噪声波形,幅度(兰)与累计脉冲数(红),特征指数随时间变化,噪声特征谱峰值随机分布，在整数值处没有明显峰值 噪声具有各种不同的类型，其波形的特点是没有规律性出现的脉冲波形 噪声幅度的分散范围较大 特征指数随检测时间的变化随机分布,52,悬浮颗粒的特征图谱,悬浮颗粒特征谱,典型悬浮颗粒波形,信号幅度(兰)与累计脉冲数(红),特征指数随时间变化,悬浮颗粒存在时特征谱的主导峰值一般不会出现在整数值处 悬浮颗粒的波形一般没有规律性，且脉冲信号衰减比较快 悬浮颗粒幅度波动范围较大，脉冲信号常有断续性，有时脉冲率很低，有时突然增加 悬浮颗粒特征指数随检测时间呈随机散布 注意有些噪声(如手抖动时)的特征会像悬浮颗粒特征,局放源定位,对于固定位置的局放源，可采用区域定位或线性定位的方式进行定位。

区域定位即在不同的位置进行测试，观察超声信号的幅度大小变化局放源位置应大至在具有最大幅度的测点附近区域 线性定位即沿GIS轴向同时监测，在已知两个传感器之间距离的情况下，根据局放信号到达两个传感器的时间差计算局放轴向位置区域定位例子,线性定位,线性定位设置,局放事件数与线性定位位置,超声局放检测注意事项,一定不要忘了使用耦合剂 注意手按住传感器时不要抖动手动干扰会产生较大幅度的信号，其信号特征有时会象悬浮颗粒 当信号幅度较大(如50dB)但特征谱图没有明显的信号特征时，可适当调升(如+6dB)检测门槛 对信号有怀疑或感兴趣时，可调入长波形设置文件采集、存储几秒钟长波形进行观察 检测部位可以在法兰或气室外壁两个测点间的距离一般可为1 – 1.2米为宜 许多情况下，GIS故障并不是连续存在，常常是时有时无，因此有必要增加巡检密度超声GIS局放检测实验,模拟GIS局放检测实验 通过模拟局放实验，了解GI。