电力变压器局部放电带电检测及定位技术综述

电力变压器局部放电带电检测及定位技术综述

何明

天威保变（合肥）变压器有限公司安徽合肥230000

摘要：文章首先对电力变压器局部放电检测技术的发展概况做出了简要分析，然后对当前几种常见的局部放电检测技术——脉冲电流检测法、超声波检测法、高频检测法、以及光检测法分别做出了介绍，最后对电力变压器局部放电检测技术的发展趋势进行了概括分析，希望能够使局部放电检测技术的综合性能得到进一步发展，以确保变压器的稳定运行。

关键词：电压变压器；局部放电；检测技术；应用；趋势

在电网建设规模不断扩大的背景下，电力变压器所处整个系统环境中，其所扮演的角色日益重要。由于电压变压器的绝缘性能会直接对其运行寿命以及综合能效的发挥产生影响，故而做好对电力变压器局部绝缘（放电）性能的检测工作是非常重要。此项工作无论是对于电力系统运行部门，电力变压器研究机构，还是变压器制造厂商而言，都是高度重视的热点问题之一。已有的研究成果中显示，电力变压器在绝缘局部放电期间会产生包括电磁辐射、超声波、电脉冲、以及光等物质，诱发局部过热，因此当前也形成了一系列与之相对应的检测方法，各有优势。本文即对电力变压器局部放电检测中的常见技术方案进行分析，同时对局部放电检测技术的发展趋势做出展望，望能够促进其应用价值的进一步凸显。

1电力电缆局部放电带电检测技术的原理及特征

1.1高频（射频）电流法

所谓的高频电流法是一种非电接触式的局部放电测量方法，基于传统脉冲电流法延伸出来，其主要的特征在于采用高频罗氏线圈取代测量阻抗，进而能够从耦合回路中取得相应的局部放电脉冲信号[3]。在实际的电力电缆局部放电带电检测过程中，主要的检测原理如图1所示。

由此可见，高频电流法与标准脉冲电流法是非常相似的。因此，在条件允许的情况下通过采取柔性工频电流传感器或电压变换器能够进行相位跟踪测量，然后通过采用PRPS、PRPD、N-Φ、Q-Φ、Q-Φ-T等统计分析模式来进行分析，探究被测变压器设备的运行情况和缺陷类型。另外，还可利用开窗技术加强对放电相位的频谱进行分析。

1.2超高频法

超高频（UHF）传感器有效感应变压器内的局部放电信号，进而获得到相关的信息，以实现对变压器运行状态的诊断。而UHF传感器可分内置型传感器和外置传感器，二者的可检测频率范围均为300-3000MHz的信号[4]。UHF传感器的瞬态响应好、线性度高、灵敏度高等优势，因此，采用超高频（UHF）传感器进行检测具有较高的时效性。

2、电力变压器局部放电检测技术概况

第一阶段是带电检测阶段：自上世纪70年代开始，电力系统中开始通过应用局部放电检测技术的方式对电力变压器的局部放电性能进行检测。这一阶段内，检测的主要对象是包括电力变压器在内相关电气设备的绝缘参数，主要检测指标是泄漏电流，其目的是在不停电状态下完成测量，相应的测量设备比较简单，测量指标少，且灵敏度较低；

第二阶段是仪器检测阶段：自上世纪80年代以来，产生了一系列专门用于带电测试工作的仪器设备，使有关电力变压器局部放电性能的检测自模拟量测试转变为数字化测量，通过对传感器的应用，使检测得到的参数信号能够直接转换为电气信号；

第三阶段是微机多功能检测阶段：自上世纪90年代以来，随着计算机信息技术的推广发展，开始以计算机处理技术为平台，形成具有微机、多功能特点的局部放电在线监测系统，该系统综合了对传感技术、计算机技术、数字波形采集技术的应用，能够提高在线监测的信息量，加快处理速度，且检测参数既能够实时显示，具有自动化的优势。

3、电力变压器局部放电检测技术应用现状

在电力变压器局部放电的过程当中，除了会产生电能的损耗以及电荷的转移以外，还会生成包括电磁辐射、超声波、电脉冲、以及光等物质，诱发局部过热。因此当前也形成了一系列与之相对应的检测方法，各有优势。比较常见的局部放电检测技术有以下几种类型：

3.1脉冲电流检测法

脉冲电流法是用于电力变压器局部放电检测的最主要技术方法之一，利用其对局部放电性能进行检测的基本工作原理是：在检测过程当中，电力变压器可以视作是电力系统中的一个电容装置，局部放电会导致电力变压器两端形成电压差。此时，利用耦合电容能够将电压差引出，同时产生脉冲电流。而脉冲电流的大小会直接受到局部放电量大小的影响。

3.2超声波检测法

超声波检测法主要是通过对电力变压器在局部放电过程中所产生超声波信号进行检测的方式，从而对局部放电的具体位置以及放电量大小做出准确的判断。超声波能够面向任何方向，在任何通道的支持下传递，声音可以通过绝大多数绝缘材料传递，因此超声波声能的衰减程度与频率之间有一定的指数关系。在局部放电检测的过程当中，可以将绝缘材料看做是声能所对应的低级滤波器。这样一来，放电源的性质会直接决定超声波声频率的大小以及声能幅度的变化情况，利用这一原理，能够实现对局部放电的超声波定位。但从实际应用的角度上来看，本方法也存在一定局限性：假设放电源位于电力变压器绝缘深层，则信号难以被接受，且在多点同步放电的情况下，如何对超声信号的大小以及局部放电位置进行区别，还有待工作人员展开进一步的研究探讨。

3.3高频检测法

在利用高频检测法对电力变压器局部放电情况进行分析的过程当中，通常是利用罗果夫斯基线圈，自电力变压器铁芯位置测量电流信号（也可以通过应用高灵敏度电流互感器的方式，自电力变压器夹件位置测量电流信号）。然后通过对电流信号进行处理分析的方式，判断电力变压器绝缘内部是否存在局部放电的问题。在高频检测法的实际应用中，对电力变压器局部放电现象的判断需要通过读取电流信号相位谱图的方式实现，其对应的频率范围较高，可以达到30MHz左右。

3.4光检测法

在电力变压器出现局部放电现象后，会产生波长在400nm～700nm范围内的光波。光波经过光电倍增管处理后能够形成光电流。利用这一特点，我们可以通过检测光电流波长以及强度水平的方式，达到准确鉴别电力变压器局部放电程度的目的。

4电力变压器局部放电检测技术发展趋势

当前几种常见的局部放电检测技术各自有应用优势，但同时也有一定的局限性。为了能够提高局部放电检测的综合性能与水平，还需要促进技术研究朝着以下几个方向发展：

第一是推进有关定向耦合差动平衡法检测技术的研究与应用工作：在针对大型电力变压器进行的局部放电检测工作中，我们通常希望能够直接通过分析电流脉冲信号的方式判断是否存在局部放电现象，同时对其程度以及相序位置有一个直接的判断。但实际情况是：在某一相产生局部放电时，虽然脉冲信号能够通过相间电容与其他相发生耦合关系，但由于相间电容较小，因此其他两相耦合后的脉冲信号会缩减6倍以上，据此对放电相位进行判断。

第二是在局部信号检测中引入分形理论：有关研究中发现：在电晕放电中，工频周期正半波里的放电幅值相差不大，而工频周期负半波的放电幅值相差较大。其相应的分维数正半波为负半波的一半，即波形越复杂，分维数越大。对不同形式放电、在不同电压等级下的分形，其分维数有较强的规律性。分维数完全可以作为识别放电类型的一个特征量。

结束语

在电力系统快速发展，建设规模与装机容量不断提高的背景之下，超高压、特高压等电力变压器开始广泛用于电力系统运行过程当中，用于设备周期性检验停电造成的损失不断增大。局部放电作为衡量电力变压器绝缘强度水平的重要指标之一，同时也是造成电力变压器及相关设备绝缘强度下降的主要原因。基于此，为了保障电力变压器工作运行稳定，使其在电网系统中发挥突出优势，就需要将对电力变压器局部放电的检测放在最关键的位置上。本文即重点围绕电力变压器局部放电检测技术的应用与发展趋势展开分析探讨，望引起重视。

参考文献：

[1]臧其贤,热孜万古丽•托呼提.电力变压器局部放电带电检测及定位技术研究[J].科技经济导刊,2017(20):41+38.

[2]刘嘉林,董明,安珊,杨兰均,邝石,张伟政.电力变压器局部放电带电检测及定位技术综述[J].绝缘材料,2015,48(08):1-7.

[3]郭祯.电力变压器状态检修技术的研究与应用[D].华北电力大学,2014.