電力變壓器檢測技術研究

黃永建

摘要：隨著經濟科技的飛速發展，人們對電力系統中設備和運行可靠性要求不斷提高，現在電力設備的運行和維護中，電力變壓器當然就成為電力系統中最重要的設備，那么對變壓器的檢測技術更是不可缺少的，這就要求我們必須要研究出可靠智能的變壓器檢測裝置，為了保證變壓器的健康、安全、穩定地運行，加強電力變壓器在運行過程中的監測和維護，進行電力變壓器的故障診斷與分析就顯得尤為重要。在目前實際應用檢測技術主要有超高頻法，超聲波法、油色譜法等局部放電檢測技術，通過對局部放電的測量技術分析和自己的經驗和科學理論，建立多種局部放電檢測方法合理搭配的聯合診斷方法，使之能為未來的電力設備局部放電檢測方法發展提供指導。

關鍵詞：變壓器 ；局部放電；檢測技術；研究

大型電力變壓器是電力系統的重要設備之一，而且造價十分昂貴，所以對電力變壓器的維護和檢修就顯得非常有必要。而傳統的對變壓器的檢修一般是計劃檢修和事后檢修，傳統的檢修方式有很大的盲目性和強制性，不僅浪費了大量的人力和物力，而且檢修過程中設備的頻繁拆卸增加了在檢修過程中產生新的設備隱患的可能，降低了變壓器的總體壽命。針對傳統檢修方式的嚴重不足，根據變壓器的運行狀態來決定是否檢修和怎樣檢修的檢修方式越來越受到人們的重視，這就是狀態檢修。狀態檢修則是根據各種儀器的監測結果和運行人員的巡查記錄，經過運行技術人員的分析，按照設備運行的實際情況，實事求是地策劃設備的檢修行為。

一、局部放電檢測技術的發展

我國電力設備局部放電檢測最早在上世紀三十年代，開始時對于局部放電信號是通過檢測阻抗來測量由于局部放電引起的脈沖電流（即傳統的脈沖電流法），其檢測頻率一般不超幾百千赫，并形成了IEC60270標準。 最初用于局部放電的檢測設備是基于西林電橋的功耗電橋，該設備在1919年研發出來，并在1924年首次使用于局部放電檢測，一年后發現了電暈放電時的無線電頻率特性，這個發現為設計測量電暈放電的無線電干擾尊定了基礎， 1928 年提出了平行四邊形測量局部放電的方法，該方法可以認為是積分電橋的始祖，在局部放電的物理研究中具有獨到的優點，至今仍在應用，此后，各種局部放電檢測技術應運而生基于對發生局部放電時產生的各種電、光、聲、熱等現象的研究，局部放電檢測技術中也相應出現了電檢測法、光檢測法、紅外檢測法和省測法等非電量檢測方法。近年來，隨著變頻電源的廣泛應用，一些變頻系統絕緣出現過早老化的情況，在脈沖條件下的局部放電檢測也引起人們的關注。

二、局部放電檢測技術的原理

每一次局部放電的產生都伴隨著有一個陡的電流脈沖，并向周圍輻射電磁波。變壓器油隔板結構的絕緣強度比較高，因此變壓器中的局部放電能夠輻射很好的頻率的電磁波，最高頻率能夠達到數GHz。局部放電超高頻檢測方法是通過檢測量變壓器內部局部放電所產生的超高頻（300MHz-3000MHz ）電信號，實現局部放電的檢測，該方法能避開 常見的電暈等干擾，因而抗干擾性能高，靈敏度高。

電力變壓器狀態檢修的基礎在于監測技術和診斷技術，即通過各種檢測手段來正確判斷變壓器目前的狀況。變壓器故障仍以絕緣故障為主，而對變壓器局部放電的檢測能夠提前反映變壓器的絕緣狀況，以便及時發現變壓器內部的絕緣缺陷，來預防潛伏性和突發性事故的發生。基于以上考慮，本文設計了一套變壓器局部放電的超高頻局部放電監測系統，用于局部放電實時地監測電力變壓器的局部放電超高頻信號，進而實時了解變壓器的絕緣狀況以及運行狀況。局部放電脈沖電流激起的電磁波信號（即超高頻信號）可以通過超高頻傳感器加以耦合接收，本文設計了超高頻傳感器，即平面阿基米德螺旋天線，帶寬為500～1500MHz，它的兩臂通過50Ω同軸電纜饋電，電磁波信號轉變為同頻率的高頻電流信號，通過同軸電纜傳輸，最后進入工控機采集并分析。

三、局部放電檢測技術的優點與不足

近年來，隨著傳感技術、信號采集技術、數字分析技術與計算機技術的發展和應用，局部放電監測技術得到了飛速的發展。局部放電監測技術已成為高壓電氣設備絕緣監測中的一個重要組成部分。

自從人們發現局部放電監測技術可以較好的降低事故率以來，電力系統的專家學者們就在電氣設備的局部放電監測方面做了大量的工作，并取得了相當大的進展。局部放電監測技術打破了以往收集變壓器信息的局限性，彌補了常規檢測方法和裝置的不足。通過變壓器的局部放電監測，可以真實、事實地反映變壓器的狀態，及時捕捉早期故障的先兆信息。采用局部放電監測的方法可以根據設備絕緣狀況的好壞來選擇不同的檢測周期，使試驗的有效程度明顯提高，使電網運行的可靠性和變壓器壽命得到了提高。局部放電監測可以積累大量的數據，為變壓器狀態檢修提供了實時數據和重要參考依據。

雖然說變壓器的局部放電監測技術在很多方面彌補了預防性試驗的不足，其一局部放電監測的理論和技術尚不完善，對局部放電監測狀態量的判定標準，變壓器絕緣特征量的監測方法以及絕緣劣化的特征量等方面開展進一步的研究；其二由于局部放電監測是在變壓器運行的情況下進行，外界對監測設備的干擾在所難免，對局部放電監測量時干擾抑制十分困難；由于干擾的存在，將直接影響局部放電監測結果的正確性，也降低了監測結果的可信度，并制約著變壓器局部放電監測的應用與發展。其三目前局部放電監測測量的是工頻電壓下的設備絕緣參數，對電力系統內時常發生過電壓情況下絕緣品質無法進行測量，這也制約著局部放電監測技術的進一步發展。

四、局部放電檢測技術的研究

所謂的局部放電就是在高壓設備的絕緣體中，由于電場的局部集中，產生了非橋接狀態的放電現象。目前，國內外研究最多、應用最廣泛的局部放電在線監測方法主要是采用脈沖電流法和超聲波法。脈沖電流法理論上能測量小至幾皮庫的局部放電，但易受外界電磁干擾。超聲法是通過安裝在變壓器油箱上的超聲波傳感器監測局部放電造成的超聲壓力波，其抗電磁干擾性能較好，采用幾個超聲波傳感器后還能對放電定位。但由于超聲波在設備內部絕緣中的吸收和散射，靈敏度不如脈沖電流法高。

五、總結

目前，針對降低變壓器的故障率的各種診斷方法和模型已經被提出，但大多還不夠成熟，缺乏實際的應用價值。就今后幾年的發展方向來看，針對智能檢測方法，隨著互聯網絡的日益普及，變壓器故障的局部在線檢測技術將得到快速發展，其檢測的手段會多樣化、專業化、信息化、科技化。

參考文獻：

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[2]王萬寶，超聲波局部放電技術，機電工程，2008.

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