電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術的思考

謝玉

（國家能源集團新疆開都河流域水電開發有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

電力變壓器局部放電問題產生是當下電力發展中極為常見的問題，同樣也是處理難度較大的問題之一，一般來說，局部放電可導致有機電介質的局部損壞，但由于局部放電屬于時間慢慢積累而來，使得電力變壓器長期處于危險的狀態。目前我國對此問題主要以更換變壓器等為主，但根本問題并未得到解決，近些年來，我國對電力變壓器檢測工作雖有著眾多研究，但實際效果并不理想，為此，局部放電帶電檢測及定位技術的引進具有一定的必要性。

1 局部放電的機理

局部放電機理其主要可以分為兩部分，其一，湯遜理論。其二，流注放電理論。湯遜理論主要是指在電場中電子與氣體受到速度的影響使得兩者之間產生碰撞，當電子的動能沸點達到一定程度，就會產生電子或形成自由電子的情況，該原理主要是將電子的數值進行不斷的增長，當達到一定的高度時就會產生電子雪崩的現象，由此也產生局部放電的現象。流注放電理論其主要是指氣隙在工作過程中不斷產生電離子，當電離子強度達到頂點，那么電子之間的碰撞會形成雪崩，此種現象也可稱之為初崩。通常崩頭與崩尾之間發生變化，電子向外擴張，其主要是電子、正離子等之間的碰撞，如果電子以及正離子的濃度過高，那么產生雪崩的幾率也會變大，通過時間的推移局部放電現象也會越加明顯。

2 局部放電的種類及特點

要想判斷電力變壓器是否出現局部放電的情況，首先要了解局部放電具有哪些特點，常規局部放電特點主要以電壓信號不穩、穩定性較差等為主，其中將電力變壓器所釋放的能量以及釋放能量的時間皆可作為局部放電判定的標準。此外，信號的定位可疑點同樣也是局部放電的特點，該特點如果可以確定信號產生來源，那么可根據電力信號作為判定局部放電的依據。另外，電力變壓器在正常運行過程中，信號的波形、運行的頻率等正常情況下會有一定的規律，如果電力信號規律與以往不同，出現較大或較小的波動，那么此時應考慮是否存在著局部放電的情況。由于信號與外施電壓具有一定的相關性，其頻率波動的特征也可作為判定的標準。

2.1 電暈放電

電暈放電是局部放電中極為常見的種類之一，其主要形成原因在于發電的過程中，由于電力發電系統中絕緣構架處于不均勻的情況，因此電力能量的釋放會因此受到其影響。當電極的電力不均勻時，電壓也會因此升高，而電場空間的電力也會發生游離，電力間隙變大，那么大曲率電極將會造成局部放電，而且還是持續性放電。

2.2 沿面放電

電氣設備中常常會帶有固定支撐帶電部分的固體介質，此種固體介質主要在于空氣當中，當電壓頻率超出原本的頻率時，固定介質以及空氣中的介質會產生放電的現象，此種現象一般稱之為沿面放電。沿面放電是一種較為特殊的種類放電現象，由于沿固體介質表面的閃絡電壓比固體介質本身的擊穿電壓低很多，也比相同間距的純氣隙的擊穿電壓低得多，致使沿面放電的情況越加嚴重，而形成沿面放電的因素極為廣泛，其中電場分布可產生沿面放電；介質表面狀態以及空氣污穢等皆可產生沿面放電的現象。

2.3 氣隙放電

氣隙放電的形成與相關工藝以及設備材料等具有一定的關聯性，由于電力材料或工藝未能達到相關規定標準，致使絕緣體內以及表面形成較大的缺陷、會存在雜質或氣隙。一般情況氣隙中充滿空氣或碳氫氣體，壓力接近大氣壓。隨著外施交變高壓的產生，絕緣缺陷會出現反復性或局部性的擊穿現象。此種現象一般會在電場強度較高時出現，在絕緣體內電氣強度較低的部位發生。產生局部放電的條件一般與絕緣體中電場的分布情況以及絕緣體的電氣物理性能有關。

3 電力變壓器局部放電帶電檢測的方法

3.1 紅外線檢測法

紅外熱成像檢測方法是我國電力企業最常使用的帶電檢測方法，該方法主要通過紅外線掃射電壓強度進行檢測，采取該方法不僅可使電力設備以及電力壓力等情況了解清楚，而且通過紅外輻射的原理可使穿透性更強，在面對帶電檢測時，由于電壓較大，檢測人員不能近距離接觸，很難發現變壓器局部放電的情況，但通過紅外熱成像，其不僅將電力波長范圍可準確計算出來，而且通過輻射照射波長的類型也會得到很好的判斷。紅外線檢測法極其符合變壓器局部放電帶電檢測的標準，通過紅外輻射信號的傳遞，可有效檢測帶電的相關電力設備。

3.2 超高頻檢測法

超高頻檢測法是電力檢測中極為常見的方法之一，該方法需搭配紅外線檢測方法進行雙向工作，目前我國電力企業主要將此方法用于變壓器周圍放電檢測來使用。當帶電檢測過程中，首先要尋找放電的來源以及電力信號的規律，然后利用變壓器自身所釋放的電壓信號進行檢測，使用超高頻檢測法可以觀看傳遞回來的圖譜，通過信號反復的傳播，圖譜反饋的信息可以得知變壓器信號是強還是弱，如果信號強處于穩定狀態，那么可以判定為變壓器局部沒有放電，如果信號較弱，信號還處于減弱的狀態，那么可以判定信號已被干擾，變壓器局部有著放電現象。采用超高頻檢測法具有較強的直觀性，對于放電區域也會有著較優的檢測效果，該方法極為適合變壓器局部放電帶電檢測。

3.3 高頻電流檢測法

高頻電流法一般由傳統的脈沖電流法通過演變而轉化而來。此種檢測方法屬于非電接觸式的測量方法。測量阻抗一般采用高頻羅氏線圈，局部放電產生的脈沖電流信號由耦合回路中獲取。高頻電流法的信號應引入測量回路的等效阻抗非常小，而且能夠在不影響設備運行的情況下進行非電接觸式測量，采用開環式的羅氏線圈進行測量。

3.4 超聲波的檢測方法

超聲波的檢測方法適用于當高壓電器設備內部傳來大量超聲波信號時所采用的方法。一般情況下，高壓電器設備會出現局部放電的情況，在此種情況下運用此種方法，超聲波的信號會沿著高壓電器的絕緣介質以及金屬構件傳送到電力設備的外面，并且沿著介質將信號傳導到空氣當中。因超聲波本身具有頻率高且波長短的特點，且對信號的傳輸具有較強的方向感，因此檢測過程相對較為簡單。如檢測的過程中檢測數值超過了7dB時，高壓電器的環網柜就會出現放電的現象，因此在檢測的過程中應注意觀察檢測數值的具體變化情況。

4 電力變壓器局部放電帶電檢測及定位

4.1 特高頻的帶電檢測定位技術

由于特高頻的帶電檢測技術具有較強的抗干擾性,同時對電力的定位速度也相對較快，因此在實際的運用過程中使用范圍相對較為廣泛。但此種帶電檢測技術同樣存在著明顯的缺陷即為對電力的穿透能力會相對較弱。因電力變壓器的內部結構本身相對較為復雜，穿透能力弱會直接影響對電力的檢測準確性。為了能夠高效的使用特高頻的帶電檢測定位技術，為此應進行影響因素的相關性有效分析。在電力變壓器出現局部放電時會有電磁波從設備中傳送出來，而電磁波如遇到了實體性的金屬時就會出現信號衰減的情況，為了能夠有效的保證帶電檢測定位技術測量的準確性，就應該將不同傳感器之間所產生的時延通過計算得到準確的結果，并且將局部放電的電源進行定位式計算。一般情況下會采用牛頓迭代算法進行計算，也有部分情況會采用非線性地方對其進行線性化的處理計算，以保證局部放電的過程中定位的精準性。

4.2 超聲波檢測定位技術

根據不同的信號所采用的電力檢測定位技術有所不同。超聲波檢測定位技術一般適用于對電脈沖信號以及超聲波信號的檢測定位，并能夠快速地對二者之間的時延進行有效判斷，從而定位出電力故障的節點。在使用超聲波檢測定位技術時一般會先選擇檢測的參考點，將變壓器箱體上貼附的傳感器作為基本的參考點，對傳感器內的放電信號進行局部采集并同時測量傳感器所接收的延時信號，最后使用方程對位置進行精準計算。

5 結語

為能夠徹底解決電力變壓器的局部放電問題，在實際工作過程中應積極采用局部放電檢測的相關技術。目前隨著電力檢測技術的不斷創新，我國電力系統的工作人員逐漸開發出多種帶電檢測以及定位等相關技術，但在運用過程中針對不同情況的帶電檢測與定位均有其優缺點，故應該對技術方法進行深入研究，并結合實踐，依據不同變壓器的需求將檢測與定位的相關技術水平發揮出最大的作用以提高對電力變壓器放電的檢測定位準確性，同時提高檢測速度。