电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

马彦军

(国网新疆电力有限公司奎屯供电公司新疆乌苏833000)

摘要：变压器局部放电并不是一个简单的单一性问题，而是一种具有复杂性和综合性的问题。因此，在实际生产过程中要对其所涉及的问题进行深入的研究和分析。变压器局部放电其不仅受到制作工艺的影响，同时还受到设计内容、选用材料等多方面的影响。因此，在实际分析这类问题过程中，应该主要分析其产生局部放电的机理，进而对其生产工艺中所涉及的不良因素进行有效的规避和管控、预防。本文主要对电力变压器局部放电带电检测及定位技术进行了分析研究。

关键词：电力变压器；带电检测；定位技术；具体应用

引言

针对电力变压器局部放电带电检测及定位技术的探究十分必要。为了解决局部放电问题，国内外涌现很多带电检测及定位技术，各自具有不同的优势和缺陷，应结合具体情况，发挥相关技术的最大作用。根据研究发现，联合使用多种带电检测及定位方法能够有效提升检测定位的准确度和效率。

1变压器局部放电的形成过程

理论上，变压器其稳定运行都是依靠相关的试验来实现，但在实际发展应用过程中，通过试验及实际应用总结，其生产制作工艺以及环境因素，都会导致其存在一定的脆弱部分，这些脆弱的部分就会在实际运行中产生局部放电现象，因此大幅度降低了绝缘效率，进而导致击穿的现象发生，对人们的生命和财产安全产生威胁。局部放电并不是集中放电，其范围小，因此，其绝缘本质发生击穿现象，但其击穿电压的影响却可以忽视。但是在局部放电过程中，却使其与一些微观粒子发生碰撞，从而产生化学反应，造成绝缘介质遭受到侵蚀。另外，一些特定的绝缘物质受到自然环境的影响，也会发生局部放电，这种现象对于变压器性能来讲，才是最显著的影响。

2电力变压器局部放电带电检测技术分析

2.1高频电流检测法

高频电流检测法是一种先进的带电检测技术。该技术与传统脉冲电流法的原理相似，均为非电接触式检测方法。在利用高频电流检测法进行局部放电检测时，有效应用高频罗氏线圈，发挥其测量阻抗的作用，然后获取耦合电路中的陡脉冲电流信号，最终得到准确的局部放电结果。高频电流检测法的最大优势是等效阻抗小，可直接应用在接地扁铁或者试品接地线上，从而维护其他设备的正常运行，避免带电检测对电力系统运行造成其他不良影响。例如，在现实检测过程中，高频电流传感器能够接收到局部放电源发出的信号，并且通过带电监测仪器显示出来。

2.2超高频检测法

当电力系统发生局部放电现象时，系统会产生一种高频率电磁波。这种电磁波在自然空间中的衰减速度虽然相对正常，但是在金属箱中会变慢，进而逐渐从金属箱的缝隙部位传播出来。这种情况下，只要对这种电磁波进行带电检测，就可以判断电力变压器是否存在局部放电情况，并且有效诊断电力变压器的绝缘状态。超高频检测法进行带电检测主要是有效利用超高频传感器。这种传感器主要分为两种类型：一种是可以安装在设备内部的油阀式UHF传感器；另一种是可以安装在设备外部的外置式UHF传感器。例如，在现实检测过程中，超高频检测法能够检测到300～3000MHz范围内的信号，能够在这一频率范围内有效避免设备受检测现场的干扰，从而提高检测结果的准确性。超高频检测法的最大优势是灵敏度高、瞬态响应能力强，可直观表现出电流的强弱。电力变压器的结构复杂，超高频检测法并不能对不同位置的电流给予有效标定，因此在现实应用中存在局限性。

2.3超声波检测法

电力变压器之所以产生局部放电现象，主要原因在于绝缘纸板或者油中气泡存在缝隙。当发生局部放电现象时，气体分子之间会发生猛烈撞击，进而产生脉冲机械声波。只要对这一种超声波给予有效检测，就能够判断局部放电的具体情况。在利用超声波检测法进行带电检测时，可以对20～200kHz范围内的信号给予检测。当局部放电量较大时，超声波信号也相应较大。因此，超声波带电检测法能够有效判断局部放电量的大小。

2.4光学检测法

当电力变压器出现局部放电现象时，变压器油中会伴随发热和发光等情况。如果检测热辐射信号或者光辐射信号，就能够正确判断局部放电情况。例如，在现实检测过程中，光学检测法能够有效接收紫外线、红外线、可见光等光信号，并且将光信号转化为电压信号，从而判断电力变压器局部放电的强弱情况。光学检测法存在一定的局限性，主要应用于外部检测，不能检测内部关键设备的运行状态。

2.5油中气体溶解检测法

电力变压器局部放电意味着液体绝缘油或者固定绝缘纸板老化，导致大量可溶解在油中的低分子烃类气体产生，如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。如果检测油中的成分，即可判断电子变压器是否发生局部放电现象。在利用油中气体溶解分析检测法时，检测结果不仅不会受到磁场因素的干扰，还能实现离线检测，应用优势显著。这种检测法对经验判断有较强依赖性，影响检测结果的准确度。

3局部放电带电检测故障案例分析

3.1异常情况

某变电站110kV乙变压器进行局部放电带电检测时，在10～20MHz检测频带下检测到异常高频信号。在乙变压器35kV侧C相套管下方，距离上箱沿40cm，距离有载调压对侧259cm位置超声波信号幅值最大，且该超声波信号与高频信号存在明显的相关性。结合高频检测和超声波检测综合判断变电站乙变压器内部存在明显的局部放电，同时结合乙变压器油色谱数据，发现乙炔含量达到6.08μL/L，超出了标准值。

3.2检测数据及图谱

用局部放电综合分析仪到现场进行检测，检测方法采用了最有效的两种检测方法，分别是超声波法和高频法。变电站乙变压器进行高频局部放电带电检测，仪器的检测频带分别为40～300kHz、1～5MHz和10～20MHz，在这三个频段下，分别检测到明显的局部放电高频脉冲电流信号，高频信号检测数据及图谱如下表所示。

变电站乙变压器在进行超声波局部放电带电检测过程中，检测到35kV中压侧C相下方，距离上箱沿40cm，距离有载调压对侧259cm位置，超声波信号幅值最大。

3.3数据分析及诊断结果

通过对变电站乙变压器进行高频电流和超声波综合检测，发现异常高频信号，在排除现场空间干扰，并与相邻甲变压器进行信号对比发现，该异常高频信号只存在于乙变压器铁心接地线位置，初步判断为乙变压器内部产生故障。从高频检测图谱分析，该信号存在明显的时域对称性，高频脉冲分布相位宽，幅值大，且脉冲幅值基本一致，符合悬浮放电特征。在超声波检测过程中，35kV侧C相下方，距离上箱沿40cm，距离有载调压对侧259cm位置，超声波信号幅值最大，该超声波信号向周围发现幅值递减，符合超声波传递规律。进行高频－超声波综合定位发现故障点位置，放电位置距离上箱沿40cm，距离有载调压对侧259cm位置，向油箱内纵深45～52cm位置。

3.4内部检查及处理

变电检修室将乙变压器本体油放出，拆除35kV套管，并用轴流风机通风半小时，测量变压器氧气含量合格后，检修人员佩戴正压式空气呼吸器，身着防护服，从变压器底部人孔进入。检修人员内部检查了35kV引线、10kV引线、变压器夹件及压板，无放电痕迹，检查10kV三角形接线链接铜排无放电痕迹。检修人员在拆除35kV套管时发现套管底部垫圈有明显的放电烧伤痕迹，35kV套管法兰底部的箱体内壁上有黑色放电痕迹，分析原因为35kV套管引线位置不正，与变压器箱体内壁产生放电。发现问题后，采取2个检修处理措施：（1）加强35kV套管底部绝缘。为了消除悬浮电位影响，将35kV套管底部螺栓进行短接并刷荧粉漆，均匀电场强度。（2）加强35kV引线外绝缘。使用绝缘纸和白布带对35kV套管引线重新包扎，加强引线外绝缘。

结束语

试验表明，综合运用高频检测和超声波检测两种检测手段对于变压器运行状态的评估有着十分重要的意义，综合使用高频检测和超声波检测对于变压器绝缘故障的诊断以及故障位置精确定位起到至关重要的作用。

参考文献:

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