高压设备强电局部放电在线监测技术研究

◇科技论坛◇　科技一向导　２０１１年第３０期　高压设备强电局部放电在线监测技术研究　杨建国刘振伟　（郑州裕祥电力工程设计有限公司　河南郑州４５００００）　ｌ摘要】目前，我国用电事业飞速发展，对于电能的需求量越来越大，而与之而来的问题就是高压电气设备的维护，在众多的维护问题中，　电气没备的放电维护成为较为突出的问题之一。为了保证高压设备安全可靠地运行，一方面要采用良好的绝缘材料，改进制造工艺来提高设备　的绝缘强度．更重要的一方面，就是要对运行中的高压设备的绝缘状况进行检查。随时掌握设备的局部放电运行情况。但是因为对于电气设备　的局部放电。其检测技术难度较大，干扰因素较多，因此一直成为我国电力系统技术人员重点研究的维护内容。本论文主要针对高压设备强电　局部放电现象展开研究，设计高压设备的局部放电在线监测系统，以实现对高压电气设备的绝缘在线管理，以此和广大同行分享　【关键词】高压设备：局部放电：在线监测　２．２干扰信号抑制探讨　在高压电气设备中．要实现对在线局部放电的可靠在线监测．并　所谓局部放电．就是指电气设备由于在传输电压电流时．由于本　身绝缘层的老化．以及内部尖点、缝隙的因素．容易在电气设备表面形　不是一件容易的事．这是由于电气设备本身高压放电．极容易形成电　成电荷积聚．进而产生电荷放电现象。由于电力系统电气设备所传输　噪声干扰，再加上其他未知的因素．因此就形成了在强噪音和干扰的　这就牵涉到如何　的均为高压传输．因而其表面积聚的电荷往往非常之大．因此局部放　环境对局部放电电荷的在线监测这样一个技术问题．电所形成的电压也较高．而高压放电的存在会对电气设备本身的工作　实现对干扰信号的有效抑制　状态、性能状态和其他电气设备都产生影响，因此，有必要对电气设备　在电气高压设备局部放电电荷中，往往夹杂着大量的谐波电压、　谐波电流及其他噪声信号．对于传感器的在线监测构成了一定的障　的高压强电局部放电实施在线监测及维护　一般来说，高压局部放电的干扰信号主要来源于以下儿个方面：　目前国外对于高压电气设备强电局部放电在线监测的研究．主要　碍，（１）大大小小的整流设备、逆变设备、交流渊』长设备和变频设备；　集中在新的监测传感器的研究上．这主要是由于．要实现对电气设备　２）电网中的变压器群；（３）较大的单相电力电子装置；（４）静止补偿装置　的局部放电在线监测．必须要由高灵敏度的传感器检测到电气设备表　（面存在放电电荷．才能够实现在线监测．而目前国外则主要致力于发　中的可控电抗器和饱和电抗器；（５）高新技术产品中的元件，如敏感电　子器件等等。　展新的更高灵敏度和更强抗干扰能力的传感器．以及新的检测原理的　放电监测传感器．并取得了一些成果．多年来各国针对发电机和变压　上述的各个电力电子器件．在实际运行中．都会产生电荷放电或　者是高次谐波电流，而这些因素对于传感器在线监测高压设备强电局　器局部放电在线监测技术进行了大量的研究工作．对在线嗡测中的抗　干扰问题也进行了深入细致的研究．并研制了一些更实用的便携式局　部放电都会产生干扰．尤其是电感电力装置．由于容易产生高次谐波　部放电临测装置。当前国内对于高压强电局部放电现象的研究．除了　电流，会干扰电气线路的正常工作．容易引起电机和变压器等电气设　备的附加损耗，使电气设备的热损耗增加，额定输出功率下降．效率变　集中在检测传感器方面．同时还对一些大型的变电式设备进行相对独　还容易引起电气设备的绝缘加速老化，缩短设备的使用寿命．进而　立的研究，这是因为，在我国电力系统中，由于技术力量的限制，在大　低，型变压器、互感器、耦合电容器等传统的高压电气设备应用还较多．而　引发电气设备表面绝缘层放电。并且往往容易形成高放电电压．从而　其运行的质量还不够高．并且相关的技术保护和维护措施尚无法完全　造成电气设备的损害　除偕波电流外，还有其他类型的干扰，主要有电源干扰、接地系统　到位。因此一旦这些高压电气设备形成局部放电．往往会形成较高的　如何区别干扰信　放电电压．对电气设备本身会造成一定损伤．同时也不利于电气设备　干扰、电磁辐射干扰等。在某一特定的试验环境下，采取什么样的措施，以保证测试的正确性，就成为一个较重要的问　的稳定工作，进而无法保证电力系统的正常维护。因此，对于国内而　号，题。，目前行之有效的办法是提高试验人员识别放电信号的波形和干　言，高压电气设备的强人局部放电在线监测。需要对上述的高压电气　正确掌握高压设备放电的特征、与施加电压　设备进行在线放电监测．除了要研究存线监测传感器外．还需要研究　扰信号波形区别的能力．及时问的规律　新型的在线监测技术及方法　实际上，局部放电试验的干扰是随机而杂乱无章的．因此难以建　２．高压设备强电局部放电在线监测技术研究　立全面的识别方法，但掌握各类放电时的时间、位置、扫描方向以及电　２．１在线监测方案设计　压与时间关系曲线等特性，有助于提高识别能力。具体来说．可以从以　目前对于电气设备表面绝缘层局部放电的在线监测．主要足利用　下几个方面借鉴进行判断：　局部放电的原理实现在线监测的．伴随局部放电在变压器内部会产生　（１）掌握电气设备局部放电的效应，这早一主要是指电压效应和时　电脉冲、电辐射、超声波、光，并引起局部过热。油中放电还将分解出气　间效应，也就是电压放电随着时间改变特征，一般来说．电气设备绝缘　体，产生能量损耗等。因此，相应地出现了电脉冲测量、超声波测量、光　层的放电都会随着时间具有某种同有的特性．因此通过必要的监测和　测量、红外线测量、化学测量、介质损耗率测量、超高频测量等测量方　观察手段来分析这些同有的效应．对于实现局部放电的在线监测具有　法。这些检测方法有的是直接检测局部放电．有的是间接检测局部放　重要意义。（２）掌握局部放电的电压相位特征．这里主要是指幅值和相　电。考虑到在线监测的实施性要求．这里选用超卢定位测量法实现对　位，及放电电荷的趋向性。实际上。很多电气设备表面绝缘层在局部放　局部放电的在线测量．利用超声波定位放电点的位置具有抗干扰性　电时，其放电电压的零位及相位郜是有一定特征的．而很多放电在线　强、定位精度高等优点　监测传感器止是通过对这样的放电电荷的相位特征的识别和检测．从　高压设备局部放电在线监测步骤具体如下：　而达到对电气设备局部放电的在线监测　①超声传感器采集放电点发出的超声信号。②对所采集的超声信　３．结语　号进行滤波模数转换处理。③对转换后的超声信号进行模式识别判断　而高压电气设备的绝缘状况对电力系统稳定运行有着至关重要　放电类型和放电量的大小。④对转换后的超声信号进行延时计算．计算　的作用，因此，对于高压设备的强电局部放电在线Ｉ临测，不仅能够保障　出超声信号到达各个不同的传感器之间的时间差。⑤根据计算出的时　电力系统的稳定可靠运行，而且对于延长高压电气设备本身的使用寿　间差和传感器的空间坐标利用定位算法计算出放电点的位置。⑥将计　命也具有较高的研究价值，这需要我们电力系统技术人员掌握较为前　算出的放电点位置．利用三维图像显示在相应的高压设备模型里面　沿的强电保护技术和局部放电在线监测技术，从而为（下转第２５１页）　１．局部放电监测技术概述　作者简介：杨建国（１９７２—），男，河南登封人，助理工程师，主要从事输电线路设计及管理工作。　１９９　◇科技论坛◇　科技圈向导　２０１１年第３Ｏ期　水相双硫腙分光光度法测定水中锌方法探讨　吕会静　ｆ唐山市南堡开发区污水处理厂河北唐山０６３３０５）　【摘要１探讨双硫腙水相分光度法测定水中锌含量的可靠性和适用性。方法应用双硫腙水相分光光度法对锌合成水样进行测定，同时与　国标法进行试验比对。双硫腙水相分光度法其精密度、准确性均符合要求，与国标法水相法对加标水样进行比对，差异无显著性（Ｐ＞Ｏ．０５）。双硫　腙水相分光光度法能够准确测定水样和锌标准物质．是一种操作更加简便、快捷、准确、环保、低成本的新方法。　【关键词】双硫腙；水相；分光光度法；锌　表１精密度实验　锌标准溶液（　ｍＬ）　１　２　３　４　５　０．引言　水中锌的测定　常用的方法有原子吸收分光光度法、国标双硫腙　分光光度法．前者仪器价格昂贵难以普及，后法操作繁琐，影响因素　多．操作难度大，试验成本高，本底色干扰大且使用大量四硫化碳对操　作者和环境都有较大危害。经查阅相关文献［１１２１３１．选用双硫腙在乙酸乙　酸钠缓冲溶液加入阴离子表面活性剂Ｔｗｅｅｎ　８０的水相中用分光光度　计直接测定水中的锌．对不同实验条件进行了探讨．取得了满意的结　果。　吸光度均值　０．０１２５　ｏ．０２６０　０．０４００　０．０５００　０．Ｏ６５０　标准差　±０，０ｏｏ４　：ｔＯ．０００５　±０．０００９　±０．０ｏＯ６　±Ｏ．０００６　变异系数％　３．２　２Ｏ　２．３　．１．２　２．４　１．材料与方法　１．１仪器　７２２Ｓ可见分光：　度计：ＦＥ２０智能酸度计；ＡＬ２０４电子分析天平　１－２试剂　表２方法的准确度试验　水样　井水　１．１　１．４　３．０　４．０　４．Ｏ　５．Ｏ　５．Ｏ　４．０４　５．３５　５＿３３　７．４８　７．５０　９８．５　９９．１　９８．７　９８．４　９８．７　本底值（　ｇ）　加入量（Ｃｇ）　测得值（　ｇ）　１．１　３．Ｏ　４．０５　回收率％　９８．８　０．１％双硫腙一Ｔｗｅｅｎ８０（４％）溶液：０．１０ｇ双硫腙研磨后加入４．０ｍＬ　Ｔｗｅｅｎ８０，加水至１００ｍＬ，加热溶解，不断搅拌至沸，取下趁热用滤纸过　滤于试剂瓶中（Ｉ临用现配）；ＰＨ＝４．７乙酸一乙酸钠缓冲溶液；２５０　硫　代硫酸钠溶液：锌标准贮备液：准确称取０．１Ｏ００ｇ锌粒（纯度９９．９％）溶　于２ｍｏＹＬ盐酸溶液５ｍＬ，移入１００ＯｒａＬ容量瓶，用水稀释至标线，此溶　液每毫升含ｌＯ０１￣ｇ锌：锌标准溶液：取锌标准贮备溶液１０．００ｍＬ置于　１０００ｍＬ容量瓶中，加２ｍｏｌ／Ｌ盐酸５ｍＬ。用水稀释至标线，此溶液每毫　升含１．０Ｏ　ｇ锌。　１．３方法　１．３．１实验原理　河水　１．４　２．６　三次供水　２．６　表３方法比对试验　合成标样　２　３　４　水相法　２．Ｏｌ±０．０ｌ　２．９２￣０．Ｏ１　３．９６±０．０１　４．９６￣０．０１　国标法　１．９８￣０．０１　２．９０±Ｏ．０１　３．９５￣０．０ｌ　４．９４￣０．Ｏ１　在ＰＨ为４．０～５．５的水溶液中．锌离子与双硫腙生成的红色螫合　物在　ｒｗｅｅｎ　８Ｏ存在的情况下在水相中具有较好的溶解性和稳定性．　用足量硫代硫酸钠可掩蔽水中少量铋、镉、钴、铜、铅、金、汞、镍、钯、　银、和亚锡等金属干扰离子，与标准系列直接比色定量。　１．３．２实验方法　５　吸取水样１０．ＯｍＬ于２５ｍＬ比色管中．另取６支比色管．分别加入　１．０ｌ￣ｇ／ｍＬ锌标准溶液０、１．０、２．０、３．０、４．０、５．ＯｍＬ（相当于０、１、２、３、４、　５　ｇ锌），样品管及标准管分别加去离子水至１０ｍＬ，各加５．０　ｍＬ乙　酸一乙酸钠缓冲液，混匀．在各加１．ＯｍＬ硫代硫酸钠溶液，混匀，然后加　Ｐ＞０．０５　３．讨论　双硫腙水相分光光度法是利用表面活性剂Ｔｗｅｅｎ　８０对锌离子与　双硫腙生成的红色螯合物具有胶束增溶作用．无需使用有机溶剂萃　入２．５ｍＬ双硫腙一Ｔｗｅｅｎ　８０溶液．摇匀。静置２０ｍｉｎ。于５２５ｎｍ波长，用　取。在水相中直接比色测定水中含锌的新方法，具有以下特点：测定体　２０ｍｍ比色皿以去离子水为参比．测量样品和标准系列的吸光度。　系更加稳定，测定结果准确性更高，重复性更好；无需有机溶剂萃取，　２．结果　在水相中实现对水中锌的直接测定：实验进一步降低了试验成本．避　２．１精密度试验　免了分液漏斗带来的干扰和误差。降低了工作量。本方法有效解决了　对不同浓度的锌标准溶液各测５次．制作５条标准曲线．结果见　国标法的不易操作、繁琐、试验成本高、使用有机溶剂对实验操作者存　表１。　在危害和对环境造成严重污染等关键问题，是一种快捷、准确、环保、　２．２方法准确性实验　低成本的试验方法。ｌ　选用井水、河水和三次供水按测定方法分别测出各样品本底值为　１．２￣ｇ、１．５ｐ，ｇ、２．５　ｇ，然后分别加入３，４、５　锌标准溶液，加标回收率，　【参考文献】　测定结果见表２。　『１］石帮辉等．双硫腙分光光度法测定水中微量铅的改进．中华预防医学杂志．　２．３方法比对试验　２００３，３７（４）：２７３－２７５．　取含锌量为２、３、４、５　ｇ加标水样，分别用双硫腙水相分光光度法　［２］国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法［第四　和国标法进行测定．两法测定结果非常接近．经ｔ检验均无明显差异　版增补版］．北京：中国环境科学出版社．２００２．１２．　（Ｐ＞０．０５），见表３。　［３］王鲁民等双硫腙水相法测水体中锌离子浓度的改进．云南冶金．２００６，（ｏ３）．　（上接第１９９页）我国电力系统的高压设备局部放电保护做出自己的　贡献。它　［１］李蒙许威，【参考文献】　２２０ｋＶ电网线路保护方案没计　中国电力教育，２０１０，（￥２）：３５３－３５６．　，［２］徐锦钢，沈鲧，马林东．基于ＤＳＰ的嵌入式视频监控系统设计叨．江西电力职　业技术学院学报，２０１０，（０４）：６２—６６．　２５１