变压器局部放电带电检测技术应用研究

变压器局部放电带电检测技术应用研究

徐肖郭士宁

（国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830001）

摘要：现阶段，电力变压器朝着电压等级高、体积小的方向发展。但与此同时也要清醒地看到，变压器的绝缘所承受的工作场强越来越大，进而导致局部放电的风险也随之升高。因为局部放电伴随着电、热等物理过程和化学过程，会严重削弱变压器的绝缘性能，所以会对变压器的正常安全使用造成不利影响。通常来说，变压器的绝缘老化大多是其内部发生局放造成的，而长时间处于放电状态会显著加速绝缘老化的问题，甚至引发绝缘被击穿或短路等故障隐患，所以对变压器的局部放电进行检测是极其重要的。

关键词：电力变压器；局部放电；带电检测；处理

引言

随着人们生活水平的提高，科学技术的发展，对电力的需求也逐渐增大。电力变压器是输送变电的关键设备，是保障电力变压器的稳定可靠运行成为重要环节之一。电力变压器运行较长周期后，有可能会绝缘劣化，就会产生电力变压器的局部放电，从而引发电力故障和事故。所以对电力变压器的局部放电的隐患要定期检测、排查和定位诊断。

1变压器局部放电在线监测的意义

城市化的重要枢纽处的大型变压器承担的输送电力的重要任务，如果发生故障将会造成以片为区域的民用和工业等停电事故。鉴于电力设备的重要性，保证电气设备的稳定安全运行可以从以下两方面来避免，一方面可以使用质量较为可靠和绝缘强度较好的绝缘材料，另一方面要定期检测电气设备的绝缘情况，有损坏时及时更换和处理，减少因此导致的电气事故发生。在实际测试和总结的电气设备损坏统计中，发生绝缘破坏的主要原因是变压器局部放电导致的。因此检测变压器局部放电情况，能够凸显出电气设备的绝缘状态，能够第一时间检测到运行的电气设备绝缘情况，参考其检测结果来判断是否存在局部放电隐患存在。此项工作对于电力系统的稳定安全运行具有重要的意义。

2局部放电带电检测方法分析

2.1超声波检测法

声波是一种机械波，在放电区域，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为压力，由于局部放电是一连串的脉冲形式，由此产生的压力波也是脉冲形式的，即声波，它含有各种频率分量，频带很宽，范围为101Hz～107kHz，频率超过20kHz声波称为超声波。由于局部放电区域很小，局放源通常可看成点声源。利用超声波检测变压器时，变压器内部绝缘材料、绕组等部件在电场力等其他力作用下产生变形，该变形处即为一个局放故障点，对此故障点进行确定位置、评价这个局部放电点是否会对变压器的运行产生影响；在变压器内部运行环境发生变化时，气泡、绝缘材料、金属材料、绝缘介质等在较大电场力的作用下发生了某些变形，变形继续发展直至产生局部放电声波；从局部放电点发出的超声波，其传播路径、通过的介质及发生的折反射是固定的，固定在变压器外壳金属材料上的传感器接受超声波并将其转变成电信号，超声波检测装置放大器及其他设备可以放大处理电信号。在产生超声波的过程中，电场力或其他作用力起着极其重要的作用。

2.2特高频检测法

局部放电的变压器会产生特高频的电磁信号本身有很好的抵抗干扰能力，并且电磁波的传播速度相对较快，可以根据其特性进行放电迅速定位。由于特高频的电磁波自身的局限性很难穿透金属物，但是电力变压器的组成结构比较复杂，绝缘纸板和绕组等等都会对电磁波的传播产生一定的影响。如何避免该因素的影响也需要进一步研究。在油纸复合绝缘的介质中，电磁波被干扰和损耗的影响很小，但是在良导体里面电磁波传播的损耗很大，在测试过程中要全面考虑。

2.3超高频法和超声波法的联用

通过将超声波法和超高频法结合使用，可以对变压器局放进行准确定位。具体而言，可将超高频传感器和超声波传感器都安装在变压器内部，并经过放大装置将二者测得的信号传输给计算机。因为二者的信号传播速度不同，所以接收两者初始信号就会存在一个时间间隔，这样计算机就可以通过计算二者输入信号的第一峰值时间差来对放电缺陷进行定位。在对干式变压器的局放进行检测时，虽然信号在变压器内部会经过一定的折反射，这对信号衰减和传播耗时会产生重要影响，但相关研究已经证明，变压器内部结构对电磁波的传播影响很小，所以作为超高频信号的电磁波，其传播速度几乎不会受到影响，可用光速进行表示。与超高频信号不同，超声波信号的传播速度与介质材料和传播路径有着直接联系，超声波信号在通过不同的介质材料时会发生折反射，并且伴随着一定程度的信号衰减情况，所以接收到的超声波信号往往没有超高频信号平滑。同时，因为声波和电磁波在特性上的差异，造成声波的检测难度也相对较高，有时距离过远或传感器安装角度不合适，都有可能导致无法检测到超声波信号。当超高频法和超声波法两者联用时，以超高频信号的第一峰值为参考时间，然后利用检测到的超声波信号与超高频信号间的时间差作为放电缺陷到传感器之间的传播时间。在此基础上，用等值声速v乘以延迟时间t，就可以得到放电缺陷到传感器间的空间距离，进而实现对放电缺陷的定位目的。

2.4化学检测法

电力变压器在发生局部放电故障时，经常会产生绝缘材料的分解和破坏，从而生成新的组成物，把新的生成物进行分解和检测，形成有效的判断据。化学检测方法能够很好的抵抗电磁干扰，本身具有便捷经济自动识别的功能。但是也存在一定的缺点，因为电力变压器局部放电导致新的生成物产生时间较长，所以在检测过程中，不能对突发性的故障进行检测，只能检测早期的问题。此方法只能有针对性的检测，不能实现批量检测，在使用气体传感器检测生成物时，其灵敏性较高，所以容易导致检测的结果有误差。

2.5脉冲电流法

脉冲电流法首先将变压器等效成一个电容，如果变压器内部发生局部放电，那么就会在检测回路中形成脉冲电流信号。然后对这个脉冲电流信号进行检测并用方波对其进行定量校正，就可以获得局部放电量的大小值。因为脉冲电流法的测量频率一般都在1MHz以下，所以运用该方法可以得到很高的检测灵敏度，但同时检测过程也极易受到外部电磁干扰和影响，所以给该方法的实际应用造成了一定的限制。目前脉冲电流法主要被用于室内检测或现场离线试验，这主要是因为室外环境或工作现场拥有很多极为强烈的干扰因素，而这些干扰可能会淹没原本就非常微弱的脉冲电流信号，所以如何对外部干扰进行有效的识别和管控是推广该方法运用过程中的一个主要技术难题。近年来，很多学者针对在线检测运用提出改善措施，比如开设相位窗口、进行窄带选频测量或采用脉冲极性鉴别技术等等，但总的来说，对外部干扰的抑制效果并不够理想，所以还需要相关技术人员作进一步的努力。

结语

经过对电力变压器局部放电的情况大量的测试和实验，已经得出多种检测方法，但是每种方法的优缺点各不相同，实际场景应用和检测结果也存在一定的差异性。电力变压器的构成结构较为复杂，想要在出现故障第一时间快速准确的定位其放电故障点困难相对较大。在不同场景中，测试检测方法也不相同，需要反复通过多种检测方法联合检测，逐渐提高检测手段和方法，保障电力系统的稳定安全运行。

参考文献：

[1]宁佳欣.电力变压器局部放电高频在线监测方法研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[2]邢伟娜．电力变压器局部放电检测技术的研究与设计［D］．保定：河北农业大学，2014．

[3]张泽华，陆国俊，王勇，等.变压器局部放电带电测试在电网中的应用[J].高电压技术，2007，33（10）：217-218.

[4]郭俊，吴广宁，张血琴.局部放电检测技术的现状和发展[J].电工技术学报，2005，30（8）：29-35.