電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術的思考

楊哲

摘要：電力系統運行中出現的局部放電現象會使電力設備發生運行故障，因此對電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術進行了研究。通過分析高頻電流法、超高頻法、超聲波法、光學法和油中氣體溶解分析法等局部放電帶電檢測技術，闡述超聲波帶電檢測定位技術和特高頻帶電檢測定位技術，并對比分析了這些檢測和定位技術，旨在探究其現實應用。

關鍵詞：電力變壓器；局部放電；帶電檢測；定位技術

局部放電帶電檢測是對電氣設備運行健康狀況的重要檢測試驗項目， 目前變電站電氣設備局部放電帶電檢測一般采用局部放電檢測方法普測，重點運行設備定期檢測和在線檢測裝置實時遠傳檢測信息等方法。

1電力變壓器局部放電帶電檢測技術分析

1.1高頻電流檢測法

高頻電流檢測法是一種先進的帶電檢測技術。該技術與傳統脈沖電流法的原理相似，均為非電接觸式檢測方法。在利用高頻電流檢測法進行局部放電檢測時，有效應用高頻羅氏線圈，發揮其測量阻抗的作用，然后獲取耦合電路中的陡脈沖電流信號，最終得到準確的局部放電結果。高頻電流檢測法的最大優勢是等效阻抗小，可直接應用在接地扁鐵或者試品接地線上，從而維護其他設備的正常運行，避免帶電檢測對電力系統運行造成其他不良影響。例如，在現實檢測過程中，高頻電流傳感器能夠接收到局部放電源發出的信號，并且通過帶電監測儀器顯示出來，具體流程如圖1所示。

1.2超高頻檢測法

當電力系統發生局部放電現象時，系統會產生一種高頻率電磁波。這種電磁波在自然空間中的衰減速度雖然相對正常，但是在金屬箱中會變慢，進而逐漸從金屬箱的縫隙部位傳播出來。這種情況下，只要對這種電磁波進行帶電檢測，就可以判斷電力變壓器是否存在局部放電情況，并且有效診斷電力變壓器的絕緣狀態。超高頻檢測法進行帶電檢測主要是有效利用超高頻傳感器。這種傳感器主要分為兩種類型：一種是可以安裝在設備內部的油閥式 UHF 傳感器；另一種是可以安裝在設備外部的外置式 UHF 傳感器，具體情況如圖 2 所示。

1.3超聲波檢測法

電力變壓器之所以產生局部放電現象，主要原因在于絕緣紙板或者油中氣泡存在縫隙。當發生局部放電現象時，氣體分子之間會發生猛烈撞擊，進而產生脈沖機械聲波。只要對這一種超聲波給予有效檢測，就能夠判斷局部放電的具體情況。在利用超聲波檢測法進行帶電檢測時，可以對 20 ～ 200 kHz 范圍內的信號給予檢測。當局部放電量較大時，超聲波信號也相應較大。因此，超聲波帶電檢測法能夠有效判斷局部放電量的大小。

1.4光學檢測法

當電力變壓器出現局部放電現象時，變壓器油中會伴隨發熱和發光等情況。如果檢測熱輻射信號或者光輻射信號，就能夠正確判斷局部放電情況。例如，在現實檢測過程中，光學檢測法能夠有效接收紫外線、紅外線、可見光等光信號，并且將光信號轉化為電壓信號，從而判斷電力變壓器局部放電的強弱情況。光學檢測法存在一定的局限性，主要應用于外部檢測，不能檢測內部關鍵設備的運行狀態。

2電力變壓器局部放電檢測定位技術分析

2.1超聲波定位技術

超聲波定位技術主要檢測電脈沖信號和超聲波信號，并判斷二者的時延，進而定位故障位置。在利用這種帶電檢測定位技術時，應該合理選擇參考點。參考點是指電子變壓器部位的傳感器，可采集局部放電信號，并測量其他傳感器接收到這一信號的時延，最后用方程式求解準確位置[2] 。現實應用中，可以假設傳感器接收到的信號為 i 和 k，關系式為：x i （n）=α i s（n-τ i ）+w i （n） x k （n）=α k s（n-τ k ）+w k （n）

其中，聲源信號為 s，高斯白噪聲為 w，放電信號i 和 k 之間的傳播時間為 τ，衰減因子為 α。計算時可有效應用相關法，主要通過放電信號之間的相似性表示相關函數，最終求出函數峰值得到準確結論。這是一種經典計算方式，計算公式為：

2.2特高頻定位技術

特高頻定位技術的最大優勢是抗干擾能力強、定位速度快，因此在現實中得到了有效應用。這種定位技術的缺陷非常明顯，即穿透能力較弱，且電力變壓器的內部構成相對復雜，因此在現實應用中存在局限性。為了解決這一問題，必須對特高頻定位技術的影響因素給予有效分析。

當電力變壓器發生局部放電現象時，電磁波會從設備內部傳播出來。在面對實體金屬時，電磁波信號會發生劇烈衰減。為了保障帶電測量定位的準確度，必須計算出不同傳感器之間的時延，同時定位計算局部放電的電源，具體可應用復數域內牛頓迭代算法。在現實應用中，可以對非線性方程進行線性化處理，關系式為：f i （x，y，z，t）=（x-x i ） 2 +（y-y i ） 2 +（z-z i ） 2-v2 （t+τi0 ）2 =0

其中，假設 是 f（x）=0 的根，x、y、z、t 分別代表復數域內 ？ 的初始近似值。

將一組復數作為初始值，即將（x 0 ， y 0 ， z 0 ， t 0 ）這組數帶入到方程式中進行迭代運算，將迭代誤差嚴格控制在 ε 以內，一直到迭代運算結束，局部放電現象就能得到精確定位。

3結語

綜上所述，針對電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術的探究十分必要。為了解決局部放電問題，國內外涌現很多帶電檢測及定位技術，各自具有不同的優勢和缺陷，應結合具體情況，發揮相關技術的最大作用。根據研究發現，聯合使用多種帶電檢測及定位方法能夠有效提升檢測定位的準確度和效率。

參考文獻：

[1]范茜茜.電力變壓器局部放電超高頻檢測仿真分析[J].電力大數據，2018，21（7）：80-87.

[2]臧其賢，熱孜萬古麗·托呼提 . 電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術研究 [J]. 科技經濟導刊，2017，（20）：41，38.

（作者單位：國網北京檢修公司）