電力變壓器局部放電檢測與診斷技術探究

許鴻賓++張敏

摘 要：隨著我國總用電量的逐年攀升，對于電力設施的安全性能和電力運輸過程的穩定性都提出了更高要求。其中電力變壓器作為區域電網正常運作的最主要電力設備，其性能高低、安全系數大小已經成為變壓器生產廠家和相關電力部門關注的焦點。因此，通過對變壓器的局部放電現象進行分析，研究導致該種故障的原因并尋找相應的診斷技術，對于提高供電質量有重要意義。

關鍵詞：安全性能；電力運輸；局部放電；電力變壓器

研究資料表明，近年來我國的大型用電設備數量成指數形式增加，導致線路的電力運輸負荷加大，電壓等級過高，對電網的安全性造成一定的沖擊危害。在整個電網系統中，電力變壓器作為其中的節點，起著電壓降低入戶的重要作用。

一、局部放電檢測

通過局部放電試驗，能夠準確衡量變壓器內部絕緣結構的安全性，是目前變壓器制造廠家應用最廣泛的檢測方法。由于變壓器在工作過程中，內部的電場分布散亂，加上變壓器組成結構較為復雜，在操作和使用過程中，極易使得內部的絕緣材料層之間滲入空氣和雜質，在經過電荷的長時間積累作用下，就會導致局部放電現象。目前現有的數據分析表明，導致局部放電現象發生的原因大致分為電場型放電和電流型放電兩種形式。

局部放電的主要危害是它能夠從結構形態上破壞電力變壓器的絕緣材料，從而進一步導致保護材料的絕緣作用部分缺失或完全缺失。當局部放電的發生范圍較廣，又沒有相應的外在保護措施，就會發生絕緣材質的擊穿現象，造成變壓器的損壞。局部放電監測的作用主要是通過對變壓器進行破壞性試驗，檢驗內部絕緣結構的最大負荷量，在安全標準的有效范圍內，施加符合技術要求和安全指標的試驗電壓，從而做到電力變壓器局部放電的技術診斷。

二、局部放電的監測方法

（一）局部放電的電測法

電力變壓器局部放電的電量監測主要包括對內部電荷的分布監測、電信號的跟蹤監測、絕緣材質的絕緣性能監測等，常用的監測方法包括高頻率儀器監測法、電流電壓交替轉換法、超寬帶測頻法。

第一，超高頻局部放電監測

超高頻局部放電監測主要是利用計算機強大的數據分析能力，通過對變壓器兩端電荷量的輸入與輸出差，進行對損耗電荷的有效跟蹤，從而能夠直觀的看出絕緣層的破損部位，方便技術人員的及時檢修。這種方法的缺點是由于電力變壓器內部結構的復雜和電荷流動中的碰撞，會給計算機的測量和數據采集帶來一定的誤差。

第二，超頻寬帶局部放電監測

超頻寬帶局部放電監測法適用于工業大型變壓器的局部放電檢測。利用頻譜的高度掃描和小概率失準性，能夠同時對較大范圍內的變壓器絕緣層進行同步監測。由于該種方法具有監測范圍廣、覆蓋方位全、采集信息量大等優點，被廣泛應于于大型作業設備的變壓器局部放電監測。

（二）局部放電的非電測法

局部放電的非電測法最初應于與生物與化學方面，主要是對生物體內的微量電荷進行檢測和跟蹤。由于現代科學技術的發展，各學科之間能夠做到很好的相互溝通，特別是有相關研究內容的學科之間，彼此的專業測量方法能夠做到很好的通用。該種方法就是利用化學定量分析，通過對變壓器內離子化學性質的測定，分析化學周期，從而判斷出化學性質活躍的區域。與非電測法相近的還有變壓器油色譜在線監測法、變壓器油氫氣濃度在線監測，統稱為變壓器局部放電監測的三大化學方法。

（三）局部放電的光纖技術檢測法

光纖技術是目前應用比較成功的超聲探測手段。將光纖技術與電力變壓器的局部檢測聯系起來，實現了對變壓器局部檢測的科技革新。利用光纖檢測局部放電有明顯的優勢：光纖在變壓器的內部路徑中是單向傳播的，從而避免了局部放電信號的反復性，防止對復合回路的二次影響。測量原理是當電力變壓器的絕緣層被擊穿后，放電部位所發出的超聲信號就會順著光纖所經過路徑傳播，該過程中不會發生電荷體積的碰撞，從而避免了電荷的額外流失。當電荷傳播到一定程度，連接在計算機上的外部調制解調器就會把局部放電產生的電信號提取出來，并轉化成數據信息導入與之相連的計算機，然后通過計算機進行高速的數量關系計算。

（四）局部放電的紅外檢測法

紅外檢測也被應用于電力變壓器局部放電的檢測。紅外檢測是基于局部放電點的溫度升高，利用紅外探測儀的熱成像原理實現熱點測量。但由于變壓器結構和傳熱過程的復雜性，要利用紅外成像方法直接檢測位于變壓器本體內部的局部放電是十分困難的。目前變壓器紅外檢測針對變壓器外部故障（包括導體連接不良、漏磁引起的箱體渦流、冷卻裝置故障和變壓器套管故障等）是有效的。

三、局部放電檢測的電磁干擾及抑制

變壓器的局部放電檢測能夠最直接有效的反應出變壓器的實際絕緣情況，但是在實際的測量中，由于受到外部環境因素的制約，測量結果在很多程度上被降低，嚴重情況下甚至導致測量工作無法繼續進行。

導致局部放電檢測不能正常進行的因素是多樣的，按照不同的分類條件又可分成不同的類別。常見的干擾有周期性干擾、脈沖型干擾、白噪聲干擾、實驗室屏蔽干擾等。針對不同的干擾類型采取有較強針對性的抑制措施。就目前的干擾抑制情況看，還沒有找到一種完全有效的制約方法，現有的措施都或多或少存在著一些不良因素的制約，適用面較窄。據相關專業報道，目前較為先進的數字化抗干擾處理系統正在建立，借助現代科學技書手段，已經取得了很好的進展，希望隨著相關科研工作的不斷開展，今后能夠研究出一種針對性強、適用范圍廣的新型變壓器局部放電抗干擾系統。

四、結語

局部放電檢測的最終目的是實現對電力變壓器安全性能的更好保障，隨著電力行業的計算機技術和數字信號處理技術的不斷提高，局部放電檢測能夠給電力變壓器的整體性能改進和更新換代提供充分的數據保證，在未來會得到更廣泛的應用。

參考文獻：

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