變壓器局部放電在線檢測技術研究

楊 浩

國網重慶市電力公司墊江縣供電分公司

變壓器局部放電在線檢測技術研究

楊 浩

國網重慶市電力公司墊江縣供電分公司

近年來，隨著電力系統的快速發展，變壓器的容量和電壓等級不斷升高，運行中的安全問題也越來越受重視。在變壓器發生的故障中，絕緣問題占很大的比重。因此，需要一種有效的手段對變壓器的絕緣狀況進行檢測，確保運行中變壓器的安全。局部放電檢測作為檢測變壓器絕緣的一種有效手段，無論是檢測理論還是檢測技術，近年來都取得了較大的發展，并在電廠和電站中得到了實際應用。本文主要就對變壓器局部放電在線檢測技術進行分析和探討。

變壓器；局部放電；在線檢測技術

1 局部放電機理

局部放電又稱游離，也就是靜電荷流動的意思。局部放電是電介質中的一部分原子或分子產生電離和去電離的運動形式。電離是從外施電場中吸取能量，生成正、負電荷，并使電荷運動。去電離是正、負電荷中和，釋放能量，生成新的原子和分子。該過程會產生持續時間非常短的脈沖電流，發射電磁波，相應地會在電介質中出現發熱、發光和振動(聲波和超聲波)等物理現象。由于電壓和電流作用于電介質時可能引起局部放電，所以局部放電可以分為電場型放電和電流型放電。形成電場型局部放電的基本條件：作用在電介質上的電場強度，超過該電介質的耐受電場強度。形成電流型局部放電的基本條件：受到外力(電動力或機械力)的作用，導體中的電流被迫進入電介質。

2 局部放電在線檢測技術的發展現狀

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

在我國，在線檢測技術的開發開始于20世紀80年代。受到技術水平的限制，計算機在我國剛剛起步，我國的在線檢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，在線檢測技術曾經在我國掀起了第一個應用高潮。2000年之后，隨著在線檢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，我國許多單位都紛紛開展了這項工作。

3 變壓器局部放電在線檢測技術

3.1 脈沖電流法

脈沖電流法主要通過檢測阻抗來檢測變壓器套管末端接地線、外殼接地線、中性點接地線、鐵心接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流，獲得一些基本放電量。檢測放電脈沖的電流傳感器通常用羅哥夫斯基線圈制成。該方法靈敏度高，可以定量測量局部放電的特征參數，還可以與聲信號一起通過電-聲定位方法確定局部放電的位置。但檢測靈敏度會隨著試品電容的增加而下降，而且易受外界干擾噪聲(f＜10MHz)的影響，抗干擾能力差，因此無法有效應用于現場在線檢測。

3.2 超聲波檢測法

變壓器在發生局部放電時，會同時發出電信號和聲信號，超聲波檢測法測量的是放電時產生的聲波信號。超聲波檢測法是用固定在變壓器箱壁上的超聲波傳感器接收變壓器內部局部放電產生的超聲波，以檢測局部放電量的大小和位置。超聲傳感器的頻帶約為70～150kHz(或300kHz)，大量研究表明：局部放電產生的聲波信號的頻譜大都集中在150kHz左右，如圖1所示。目前的超聲波傳感器靈敏度低、抗干擾能力差，無法在現場有效地檢測信號。因此，主要用于定性地判斷局部放電信號的有無，以及結合脈沖電流法對局部放電源進行物理定位。

圖1 局部放電頻譜圖

3.3 氣體色譜檢測法

油中氣體色譜分析法(DGA)是檢測局部放電最有效的工具之一。DGA主要是以三比值法為依據，對三比值進行編碼，各種事故對應不同的編碼，而局部放電對應比值所對應的編碼組合是0，1，0。DGA是建立在變壓器多年積累的DGA數據庫基礎上的，目前，該方法已廣泛用于變壓器在線故障診斷。由于油氣分離時間過長，對于突發性的局部放電很難發現，所以DGA主要對變壓器局部放電進行定性分析，而無法進行定位分析。

3.4 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。

4 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。

結語

局部放電在線檢測主要對變壓器實施實時在線監控，隨著傳感器技術和信息分析技術的發展，將使得變壓器局部放電在線檢測的靈敏度、檢測精度越來越高。目前，對于正在運行中的變壓器，由于放電部位很多，無法逐一實行檢測，需要把檢測定位主要放在具有破壞性(包括引起油分解)的局部放電在線檢測上。

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楊浩，男，1989年06月出生，重慶市墊江人(籍貫)