变压器局部放电检测及应用

变压器局部放电检测及应用

姜登勇

国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司青海省西宁市 810000

摘要：变压器局部放电现象，会引发油纸绝缘老化问题出现。当变压器局部放电现象过于明显时，油纸绝缘老化问题会不断恶化，甚至会出现击穿，对变压器安全稳定运行构成威胁。而通过科学运用变压器局部放电检测技术，可实时反映变压器内部绝缘系统运行情况，加强对变压器运行安全问题的预防管理，具有重要的应用价值。针对于此，本文主要结合变压器局部放电问题成因及危害影响，对变压器局部放电检测技术及其相关应用进行研究分析，以供参考。

关键词：变压器；局部放电；检测分析；应用

前言：随着我国超高压以及特高压电网的深入发展，局部放电现象逐步成为引发变压器绝缘性能严重降低的重要因素。当变压器局部放电现象超过可控制范围时，往往就会对整个电力系统安全稳定运行构成威胁。需要注意的是，局部放电并不会立即引发绝缘整体击穿现象，但是却会对绝缘介质造成严重损害。举例而言，如果介质中出现局部放电现象，周围绝缘介质会受到局部放电现象影响而被侵蚀，最终导致整个绝缘系统失效。近些年来，为加强对变压器局部放电问题的控制管理，行业内部研究人员主动利用变压器局部放电检测技术以及在线监测系统实现对变压器安全运行问题的控制管理，减轻电力系统运行危险程度。

1 电力变压器局部放电问题成因及危害性分析

变压器长期处于额定工作电压状态，因内部所面临的运行环境相对复杂，如面临电、磁、热环境，再加上超高压以及特高压电网大规模建设，导致电力变压器内部绝缘系统所承受的电场强度明显增加。在这样的状态下，变压器内部绝缘薄弱部位很容易出现局部放电现象。一般来说，电力变压器内绝缘结构主要以油纸组合绝缘结构为主，当内部出现局部放电现象时，往往会加剧油纸绝缘老化速度以及击穿反应强度^[1]。从某种程度上来看，电力变压器安全稳定运行往往与内部绝缘性能以及局部放电问题相关。结合以往的研究经验来看，引发电力变压器局部放电问题的成因有多种，并不是由单一因素引起，多是由内部运行环境等诸多因素共同作用所产生的危害后果。

但是从本质上来看，无论是何种因素共同作用产生的危害后果，局部放电均可以视为引发变压器内部绝缘劣化的基本原因。当局部放电量小于1000pc时，因其作用时间相对较短，局部放电现象基本上不会对油纸或者纸板等固体绝缘造成明显损伤。而当局部放电量过大时并且超过8000pc标准，局部放电现象持续作用几分钟就可以对变压器内部固体绝缘上造成明显损伤。从成因上来看，上述损伤问题可以视为变压器内部绕组导线绝缘表面存在局部放电现象而引发的一系列损伤问题。且随着变压器内部局部放电问题严重程度的不断加剧，绝缘恶化程度明显增强，严重时可能会相继引发匝间以及层间短路故障问题出现。

2 变压器局部放电检测技术应用及注意事项分析

2.1 变压器局部放电检测技术原理及类型

变压器内部绝缘局部放电检测技术在原理表现方面，主要以局部放电过程所产生的现象以及特征参数为关键依据。通过完成对特征量采集与传输处理，实现对局部放电现象的定性分析，根据分析反馈结果对变压器局部放电状态进行表征与反应。一般来说，变压器局部放电过程会产生一系列物理现象与化学变化，如光电以及机械振动等，工作人员可根据上述现象所产生的脉冲电流以及气体生成物等现象完成对变电器局部放电严重程度以及位置的确定，并采取针对性措施加以维护管理^[2]。一般来说，常见的变电器局部放电检测技术如下：

1. 脉冲电流法。脉冲电流法是最早应用于变压器局部放电检测工作的技术内容，可通过检测脉冲电流信号低频部分，对变压器关键位置所产生的局部放电时引起的脉冲电流信号值进行自动获取。通过自动提取放电量以及放电相位等特征表征量，辅助运行维护人员对变压器局部放电现象严重程度进行精准掌握。但是这种方法无法对大容量电容器进行测试分析，容易出现灵敏度下降问题。此外，脉冲电流法测试频率相对较低，且检测范围存在限制，如仅满足频带小于1MHz的频带区域。

2. 超声波检测法。变压器内部发生局部放电时，常常会伴随超声波能量释放问题出现。而通过利用超声波检测法，可以实现对电力变压器局部放电现象问题的动态把握。主要通过借助安装于变压器外壳的超声波传感器设施对变压器内部缺陷问题及位置进行定位。并利用在线监测功能实现对变压器内部运行工况的研究分析，可及时排查局部缺陷问题。需要注意的是，超声波检测法比较适用于变压器内部局部放电现象定性判断当中，难以完成定量缺陷故障与识别。因此在工作期间，需要借助其他检测方法完成定量缺陷故障识别工作^[3]。

3. 超高频检测法。超高频检测法可以视为上述两种技术的延伸应用表现，主要利用变压器内部局部放电期间所产生的超高频电信号，完成对局部放电超高频电信号的精准检测与科学定位。一般来说，超高频检测法所具备的抗干扰性能较强，可以规避传统脉冲电流检测法存在的频带限制问题，可以比较系统地对变压器内部局部放电所产生的表征参数进行科学获取。结合当前应用情况来看，超高频检测技术凭借自身的优势特点已经在局部放电检测领域中得到了良好推广应用，应用前景比较广阔。

4. 变压器局部放电监测系统。因变压器油隔板绝缘系统所表现出的绝缘强度相对较高，促使其在变压器绝缘系统中所涉及到的局部放电脉冲辐射频率可高达数GHz。此时，工作人员可借助变压器局部放电监测系统，实现对变压器内部运行工况状态的实时检测。并根据检测结果对变压器内部局部放电程度以及故障位置进行精准分析与定位，辅助运行维护人员完成对变压器内部绝缘状态的评估分析。一般来说，变压器局部放电监测系统可以与高频传感器进行结合应用，通过借助超高频传感器以及信号调理单元等关键设施，与计算机系统进行组合应用，完成对电力变压器局部放电问题的检测分析^[4]。

2.2 注意事项

引发变压器局部放电问题的原因有多种，在检测分析过程中，工作人员可借助多项检测技术内容，完成对变压器局部放电问题严重程度以及具体位置的分析。结合上述来看，不同检测方法在适用范围以及优缺点方面表现不同。因此在具体选用过程中，建议工作人员应该结合变压器运行环境及局部放电信号特征，选择合适的技术方法进行应用实践，并主动结合变压器局部放电在线监测系统，实现对相关数据资料的动态获取，克服以往存在的技术问题。

结论：总而言之，合理应用变压器局部放电检测技术不仅可以实时掌握变压器内部运行状态并发现潜伏性隐患问题以及绝缘故障问题，同时也可以辅助运行维护人员制定相应对策、防止隐患问题严重程度加剧，具有重要的技术应用价值。结合当前变压器局部放电检测技术应用情况来看，我国在变压器局部放电检测技术应用方面尚未达到成熟应用阶段，在部分技术应用层面仍旧存在滞后性问题。建议在今后的发展中，相关研究人员应该主动立足于变压器局部放电检测技术的前沿发展动态，主动结合新兴科技内容以及在线监测技术，更好地完成对变压器内部运行状态的检测分析。

参考文献：

[1]包玉树,黄亚龙,许蔺,孙雄,胡永建,李炯. 一起220kV变压器局部放电故障的诊断及分析[J]. 变压器,2021,58(07):75-78+82.

[2]冯跃. 35 kV高压开关柜的局部放电检测技术要点[J]. 电工材料,2021(04):66-67.

[3]张庆磊. 基于油中气体分析和局部放电检测的变压器故障诊断技术研究[D].南京理工大学,2019.

[4]陈敏,陈隽,刘常颖,卢军. GIS超声波、超高频局部放电检测方法适用性研究与现场应用[J]. 高压电器,2018,51(08):186-191.