電力變壓器局部放電檢測技術的現狀和發展

孫興華

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.073

摘 要：現如今，隨著我國社會經濟的不斷發展，我國的電力行業又取得了較大的發展，因此，對電壓的等級也有更高的要求，與此同時，電壓的提高就會導致局部放電現象的產生。因為局部放電所產生的電流與周圍介質的相互作用，就會導致一些熱效應產生，會造成絕緣性能的老化，進而導致電力事故的發生。故此，該文圍繞電力變壓器局部放電檢測技術進行了簡要分析，對其研究的現狀以及發展進行了探討。

關鍵詞：電力變壓器 局部放電檢測技術 現狀 發展

中圖分類號：TM85 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0073-02

隨著我國社會經濟的發展對電力系統提出更高的要求，要求電壓等級有所提高，容量也需要逐漸擴大，與此同時，在電力系統的發展過程中，智能化電網成為其未來發展的方向。為了使電力系統更加穩定運行，就對各種電力設備提出了更高的要求。在電力系統的各個設備之中，電力變壓器是其中的一個重要設備，對電力系統的正常運行有著重要影響。隨著超高壓等電力變壓器的掛網運行，用于設備周期性檢修停電所引起的損失也在不斷增大，而在衡量設備絕緣強度的各項標準之中，局部放電是其中的一項重要標準。故此，對局部放電進行監測對電力變壓器的穩定工作有著重要的現實意義。

1 局部放電檢測技術的發展現狀

（1）帶電測試階段。該檢測技術開始在20世紀70年代，在當時主要是防止停電而對電氣設備中的一些絕緣參數進行直接測量。該檢測技術具有以下幾種特點：①設備簡單；②測試靈敏度較差；③測試項目較少。

（2）自20世紀80年代開始，各種專門用于帶電測試的儀器開始出現，使得在線檢測技術發生了較大改變，傳統的模擬測量方式逐漸變為數字化測量，打破了將儀器直接接入到測試回路的測量模式，變成使用傳感器將測量的參數進行轉變，將其直接轉換為電氣信號。

（3）自20世紀90年代開始，隨著科學技術的不斷進步與發展，計算機技術有了較大的發展，出現了以計算機處理技術為基礎的在線監測系統。利用以下幾種技術，使更多的絕緣參數在線監測得以實現：第一，計算機技術；第二，傳感技術；第三，數字波形采集技術等。這種在線檢測技術存在著以下幾種特點：第一，監測信息量較大；第二，處理的速度較快；第三，能夠對監測參數進行存儲以及越線報警等。

在我國，在線監測技術的開發最早開始于20世紀80年代，因為受到技術水平的限制，計算機在我國剛剛起步，我國的在線監測技術的水平還比較低等因素的影響，在20世紀80年代末期，在線監測技術曾經在我國掀起了第一個應用高潮，我國許多科研院校對該項技術的研究越來越重視。在2000年之后，隨著在線監測技術的不斷發展以及客觀的需要，人們對這項技術越來越重視，我國許多地區都紛紛開展了這項工作。

2 局部放電檢測的常用方法

2.1 超聲波檢測法

局部放電經常會釋放有聲波，而采用超聲波檢測法，則是利用傳感器接收局部產生的超聲波，由此來對局放的大小進行確定，并且對局放的位置進行確定。當前，用于檢測局部的超聲波傳感器存在著以下幾方面缺點[1]：（1）抗電磁干擾性能比較差；（2）靈敏度較低。因此，就使得超聲波檢測的難度有了大大的增加。故此，這項檢測方法大多是用在對局部作定性判斷，并結合電脈沖信號對局放進行物理定位。

2.2 脈沖電流法

這種方法研究最早，應用也最為廣泛。它主要是將變壓器等效成一個電容，局放時，其兩端會產生瞬間電壓變化，經過耦合電容引至檢測阻抗上，就能夠獲得脈沖電流，與局部放電相對應，經過處理之后，可以獲得變壓器局放參數。這種方法也存在一定的缺陷，有以下幾種：（1）當試品電容量較大時，就會受到耦合阻抗的限制，這樣就會導致靈敏度有所降低；（2）檢測頻率低于1 MHz時，所包含的信息量較少；（3）在離線狀態時，靈敏度較高，但是在現場檢測時，很容易受到外界干擾的影響。

2.3 光測法

所謂光測法，指的是將局放產生的光輻射經過光電進行轉化，在轉換之后，檢測光電流的特性以便實現局放的識別。但是光測法有著較大的缺陷[2]，分別為：（1）設備復雜并且非常昂貴；（2）靈敏度較低。因此，在實際應用中很容易受到限制。近些年，隨著科學技術的不斷發展，光纖技術也取得了一定的發展，光纖法與聲測法相結合之后，就產生了聲-光測法。這項技術主要是利用聲波壓迫，來使光纖的性質發生改變，并且導致光纖輸出信息的特性發生改變，進而測得放電。

2.4 紅外檢測法

這項檢測技術是對高壓設備的某部位的溫度進行拍攝并測量，以此來判斷熱故障。其工作原理是，若變壓器被測的部位溫度高于絕對溫度，那么就會產生由熱能轉化出來的輻射能量，也是紅外射線，進而利用紅外探測儀的熱成像原理，以此實現熱點測量。

這項技術的優勢是實效性較強，能夠在一定的距離內進行遙測，也可以直接進行測定，并且不受電磁場的干擾。但是因為變壓器結構與傳輸過程具有一定的復雜性，當前，這項檢測技術主要是針對以下一些變壓器的外部故障：（1）導體連接不良；（2）冷卻裝置故障；（3）變壓器套管故障等。

2.5 超高頻檢測法

超高頻檢測法也就是UHF技術。近些年，這項技術發展非常迅速，它通過傳感器來獲取變壓器局放超高頻信號，以實現對局放的檢測與定位。在20世紀80年代末期，這項檢測技術首先應用在GIS設備之中，該技術的主要有以下幾個特點：（1）檢測頻段較高，能夠避開常規局放測量中的多種電氣干擾；（2）檢測頻帶較寬，故此其檢測靈敏度較高。超高頻檢測法的特點使其在局放檢測領域有著其他檢測方法難以比擬的優點，因此在近些年來得到了廣泛應用。

然而，這種技術方法的研究也面臨著一些問題，因為脈沖電流法與測量機理有所不同，故此就難以進行視在放電量標定，但是許多工程人員更習慣用視在放電量來對局放的程度進行反映，在關于局放的變壓器產品出廠標準之中，因為變壓器內部絕緣結構存在著一定的復雜性，局放所產生的電磁波在內部的傳播，會存在大量的散射以及衰減，故此，局放源定位工作難度較大，也充滿著較大的挑戰。

3 局部放電檢測技術的發展前景

脈沖檢測法以及各種非點檢測法都屬于傳統的檢測局放的方法，而在上文中所提到UHF技術是近些年來所提出的方法，它有效地克服了傳統的脈沖電流法的缺陷，克服了其抗干擾能力較弱的缺點，存在著許多優越性。故此，在今后的研發過程中，高頻檢測法是未來的發展方向，除此之外，將計算機輔助技術運用到局放檢測中，也是一個思路，也就是數字化局部放電檢測，將這兩種技術有機地結合在一起，特是局放檢測技術的未來發展之路。

4 結語

由于電力變壓的局部放電會帶來許多不利的影響，會造成絕緣性能的老化，而在電力系統的事故中，變壓器的絕緣老化是導致安全事故發生的重要原因，故此，就需要對局放檢測技術進行研究。該文對局放檢測技術的發展現狀進行了闡述，并對一些常用的局放檢測技術進行了簡述，并對局放檢測技術的未來發展方向進行了展望，以便為業內人士提供借鑒。

參考文獻

[1] 王國利，郝艷捧，李彥明.電力變壓器局部放電檢測技術的現狀和發展[J].電工電能新技術，2001（2）：52-57.

[2] 程重，石惠承.電力變壓器局部放電檢測技術現狀與發展趨勢[J].浙江電力，2012（4）：32-35.

[3] 趙悅冰.電力變壓器狀態在線監測技術[J].科技創新與應用，2014（3）：136-137.