电力变压器局部放电带电检测及定位技术的研究

电力变压器局部放电带电检测及定位技术的研究

苑龙祥

1局部放电带电检测方法

1.1高频电流法

该方法是由传统脉冲电流法演变而来的，属于非电接触式测量法，测量抗阻为高频罗氏线圈，局部放电产生的脉冲电流信号又耦合回路中获取。高频电流法的信号应引入测量回路的等效阻抗非常小，而且能在不影响设备运行的情况下进行非电接触式测量，以开环式结构罗氏线圈较为常见。其原理如图1。

1.2超高频检测法

油纸绝缘内部发生局部放电时，将激发频率高达GHz的电磁波，此信号在金属箱体内的衰减比在自由空间的慢，所以可在设备内部传播并通过箱体与套管连接缝隙传出。基于此，可采用超高频（UHF）传感器对变压器内部局部放电产生的超高频电磁波信号进行检测，获得局部放电的相关信息，实现对变压器绝缘状态的诊断。根据安装方式的不同，UHF传感器可分为安装于设备内部的内置型传感器和安装于外部的UHF外置传感器两种。超高频法可检测到频率范围为300~3000MHz的局部放电信号，经合理选带，可有效避开现场干扰。另外，UHF传感器还具有瞬态响应好、线性度高、灵敏度高等优势。虽然实验证明脉冲电流参数与超高频参数有相同的变化趋势，可用超高频法参量（dB）近似反映放电的强弱，但变压器内部结构相当复杂，超高频测量机理与传统脉冲电流法截然不同，不同位置和不同类型缺陷的局部放电电磁波强度、传播路径和衰减程度的差异对UHF放电量的标定带来较大难度。

1.3超声波检测法

变压器发生局部放电的时候会产生剧烈的分子碰撞，从而形成超声波对外壳造成一定的压力，所以采用超声波传感器也能够检测局部放电的情况。超声波传感器能够检测到频率20-200KHz的局部放电情况。当变压器内部的局部放电量比较大的时候，获取到的声压信号与放电量呈正相关，从而判定放电的强弱。通过对超声波的到达时间、幅度、次数以及持续时间等来计算局部放电的类型以及特征。有相关研究还基于超声波与放电的关系制定了超声信号图谱，能够对局部放电的类型进行初步判断。但是超声波信号的传播过程非常复杂，目前的技术手段还无法依靠超声波来准确地判断放电类型，所以超声波检测通常只是作为辅助测量的措施进行。

1.4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变压器局部放电带电检测定位措施

2.1超声波检测定位

该定位方法是利用超声波信号和电脉冲信号之间的时差进行定位。具有抗干扰能力强、携带方便等优点，是目外比较常用的定位方法。在进行定位时，以变压器箱体上贴附的一路传感器为参考点，测试放电信号参考点与其他传感器之间的时差，然后利用双曲面法计算放电的位置。然而在计算的过程中，经常会将声速假设为以个固定的等值，但是实际情况是由于放电部位等的差异，超声波传播的速度并不一样，所以会对定位的精确性造成比较大的误差，所以在使用超声波定位的过程中必须要注意，采用声速变量以及增加探头的方式进行优化。此外，影响超声波定位准确的因素还有计算方法、时差估计等。

2.2特高频检测定位

特高频定位技术的最大优势是抗干扰能力强、定位速度快，因此在现实中得到了有效应用。这种定位技术的缺陷非常明显，即穿透能力较弱，且电力变压器的内部构成相对复杂，因此在现实应用中存在局限性。为了解决这一问题，必须对特高频定位技术的影响因素给予有效分析。当电力变压器发生局部放电现象时，电磁波会从设备内部传播出来。在面对实体金属时，电磁波信号会发生剧烈衰减。为了保障带电测量定位的准确度，必须计算出不同传感器之间的时延，同时定位计算局部放电的电源，具体可应用复数域内牛顿迭代算法。在现实应用中，可以对非线性方程进行线性化处理，关系式为：

其中，假设∂是f(x)=0的根，x、y、z、t分别代表复数域内∂的初始近似值。将一组复数作为初始值，将迭代误差严格控制在ε以内，一直到迭代运算结束，局部放电现象就能得到精确定位。

2.3联合定位法

由于采用单一的方法进行定位，会受到较大的影响，从而导致定位不准确，如脉冲电流容易受到噪音等影响，而且抗干扰能力较低。所以为了提高局部放电定位的准确性，越来越多的联合定位方法被使用，如特高频-声联合定位、特高频-光联合定位等。特高频-声联合定位是超声波与特高频方法相结合的定位方法，定位时，在变压器充油阀附近安置特高频传感器，能够避免特高频电磁波的衰减问题，然后通过获取的特高频信号初步判断放电位置；然后在距离较近的俩个充油阀附近分别安置超声波传感器，采用获取到的超声信号时差与高频电磁波时差相比较，选取相近的时差作为参考时差，从而能够更准确地对放电位置进行定位。特高频-声联合定位弥补了单一特高频定位和超声波定位的缺陷，能够对放电位置进行快速、准确的定位。

3结语

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。

参考文献

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[2]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）.

[3]刘嘉林，董明，安珊，等.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（8）.

[4]郑重，黄智伟，陈校芸.电力设备局部放电检测技术综述[J].电源技术应用，2013(6).

作者介绍：

苑龙祥(1985)；男；山东郓城人；汉族；研究生；中级工程师；变电设备高压试验方向；新疆乌鲁木齐市国网新疆电力有限公司电力科学研究院。