電力變壓器局部放電檢測技術現狀與發展趨勢探討

辛峰 林超 盧金鐸

【摘? 要】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。

【關鍵詞】電力變壓器;局部放電檢測技術;現狀;發展趨勢

1 電力變壓器局部放電檢測技術現狀

1.1 超聲波檢測法

超聲波檢測法主要就是在變壓器的油箱外壁上安裝超聲波接收器，在變壓器產生局放的時候，就會產生超聲波（70-150Hz），和介質相互作用之后就會將超聲波傳遞到接收器上，經過接收器的處理以后，就會將變壓器的聲信號轉化為電信號，然后根據電信號的強弱來對局放程度進行測量。超聲波檢測法主要是用于對局放的有無進行判斷，有時會結合脈沖電流法來對局放的位置進行物理定位。超聲波檢測法往往是作為一種輔助手段來對局放進行檢測。近年來隨著聲電信號轉換材料和電子放大技術的發展，超聲波輔助技術的靈敏度已經有了很大的提高。在以后的發展過程中，通過超聲波檢測法來定量地檢測變壓器的局放能力是一個努力的方向。

1.2 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1MHz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。

1.3 光檢測法

光檢測法是通過檢測局放產生的光輻射并利用光電倍增管進行光電轉換獲取光電流，再對其進行特性分析以實現局放識別。鑒于光電倍增管不能長期暴露于強光下，且被測設備基本不透光，因此傳感器必須侵入設備，故在現場中光測法基本上沒有直接使用。盡管如此，光測法還是在局部放電光譜分析、絕緣老化機理、局部放電電磁波傳播特性的研究中得到應用。隨著光纖技術的發展，在局部放電光脈沖檢測中，光檢測法也取得了良好效果。另外，在光纖技術基礎上，光測法和聲測法的結合還可實現局部放電的定位。總之，光檢測法適合于局放的定性分析，定量研究方面還有待進一步提高。

1.4 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。

1.5 超高頻檢測法

近年來針對傳統的電測法的不足，研發出了一種新型的利用電測法來檢測局放的方法。超高頻檢測法也叫做無線電干擾電壓法。該法接受的是局放所產生的信號中的超高頻信號（300—3000MHz），這樣就檢測到的信號能夠起到很好的抗干擾能力，接收到的超高電磁波經過處理以后就可以找到局放所在的位置和程度。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。

2 電力變壓器局部放電檢測技術的比較及發展趨勢

脈沖電流法是目前國際上唯一有統一標準的局放檢測方法，而且能夠直接測量視在放電量。但脈沖電流法存在檢測帶寬不足的缺陷，需要進一步的研究。超高頻法是近些年來發展出來的方法，具有抗干擾能力強的優點。相比于脈沖電流法，超高頻法接收頻帶寬，能比較全面地收集局部放電本征信息。但超高頻法存在天線接收能力弱的缺點，限制了其在變壓器局部放電檢測領域的應用。超聲波法、光測法、紅外熱像法、氣相色譜法都屬于非電測法，但除了超聲波法之外，其他方法由于實施起來存在困難，因此，未能得到大范圍的應用。超聲波法是目前應用比較廣泛的方法之一，具有受電氣干擾少，容易實現的優點，而且能方便地進行帶電檢測，不會對變壓器造成不可逆的傷害，只是超聲波法的局放定位精度還有待于進一步加以提高。脈沖檢測法、超聲波檢測法以及各種非電檢測法都是傳統的檢測局放的方法，而在上文所提到的超高頻檢測法則是近年來新提出的方法，它克服了傳統的脈沖電流法中抗干擾能力弱的缺點，存在著一系列的潛在的優越性，因此在未來研發超高頻檢測法的過程中是一個努力的方向。此外，將計算機輔助技術運用到局放的檢測中也是一個思路，這就是所謂的數字化局部放電檢測。將超高頻檢測技術和數字化局部放電檢測技術結合起來，將會是變壓器局部放電檢測技術的未來之路。

3 結束語

綜上所述，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。由于電力變壓器局部放電會帶來許多不利的影響，會造成絕緣性能的老化，因此就需要對局部放電檢測技術進行研究。上文對局部放電檢測技術的發展現狀進行了闡述，并對局部放電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參考。

參考文獻：

[1] 電力變壓器局部放電檢測技術現狀與新技術 [J].樊崇亮.技術與市場.2013（11）

[2] 變壓器局部放電在線監測方法綜述 [J].李國昌.科技資訊.2011（15）

[3] 電力變壓器局部放電檢測方法探討 [J].段欲圓，楊堉釗，胡少偉.智能城市.2016（10）

（作者單位：山東省產品質量檢驗研究院）