電力變壓器局部放電帶電檢測與定位技術

穆增峰 劉寶榮

摘要：變壓器中絕緣部分的質量對變壓器設備整體的使用性能和壽命都至關重要，因為絕緣劣化將產生局部放電現象，引發電力設備故障。這種情況是因為變壓器內部各體制間的絕緣體為部分橋接，這樣在一定范圍內的導體會在絕緣體放電時產生帶電反應。一般的局部放電可視作電力輸送設備中的常規現象，不會對整個變壓器系統造成過大的影響，由于電力強度較高會造成電弧擊穿。鑒于此，本文對電力變壓器局部放電帶電檢測與定位技術進行分析，以供參考。

關鍵詞：電力變壓器;局部放電;帶電檢測;定位技術

1現場局部放電試驗分析

設備廠現場安裝人員用皺紋紙對變壓器線圈首端絕緣進行了加固處理。處理完畢后再次進行局部放電試驗，A、B相高中低放電量均超標，C相均正常。兩次試驗數據均無明顯變化，此次處理未發現根本原因。局部放電試驗數據見表1。

（1）因為變壓器的空載試驗無異常，所以可初步斷定變壓器鐵芯基本無放電的可能性。（2）根據變壓器工頻耐壓試驗數據正常，可判斷變壓器的主絕緣及縱絕緣合格，不存在放電可能性。（3）A相局部放電情況與傳遞系數相符，放電可能在低壓側，B相高中低三側不符合傳遞系數，三側均可能有問題。

2局部放電類型

絕緣介質的內部放電，變壓器內部存在著各種不同介質常數的物質，氣態物質的介質常數遠小于固態，且與場強排列成反比，當該區域電壓增大時，局部越遠薄弱點氣穴反應較大，產生放電現象;絕緣介質的沿面放電，電場中的某個場強分量平行于介質表面，當其高于耐受場強時，絕緣介質的彎曲處、邊沿和四角位置都會發生表面放電;尖端放電，交變電場下，導體曲率半徑較小的尖端位置會因為極不均勻的高強度電場產生電暈放電現象。

3電力變壓器局部放電帶電檢測技術

3.1紅外檢測法

紅外熱成像監測法依據的是高壓設備在局部放電時某部位的溫度反應，若變壓器被測的部位溫度高于絕對溫度，可以熱成像系統來檢測熱能轉化出來的紅外輻射強度，由于大氣對不同波長的輻射吸收程度不同，因而可根據波長分段選擇合適的短波和長波進行檢測，當輻射信號轉換成電信號后會被處理成可以看懂的數據信息顯示給檢測設備控制人員，便可以判斷出設備局部放電的位置和程度。這項檢測技術不受電磁場干擾，并且可以在一定的距離內進行遙測，對于導體連接不良、變壓器套管這類外部故障的檢測效果較好。

3.2射頻檢測法

射頻檢測法是通過檢測1～30MHz頻段磁波信號來對局部放電進行檢測，它能根據電磁信號的強弱對電氣設備進行局部放電定位。常用的射頻傳感器有電容傳感器、Rogowski線圈電流傳感器和射頻天線傳感器等。目前，射頻檢測法一般用于電氣設備局部放電的定位。基于Rogowski線圈傳感器的局部放電定位技術能測出局部放電強度，定位效果較其他方法好。

3.3聲測法

聲測法是指通過電氣設備外殼上的超聲傳感器來檢測局部放電電子碰撞時產生的超聲波信號的局部放電檢測方法。聲測法屬于非電檢測法，不能反映局部放電量的大小，且聲波容易受到環境干擾，在傳播中衰減和畸變，降低信號準確性。

3.4化學檢測法

化學檢測法是通過檢測局部放電時放電產物的含量和分解速率來判斷電氣設備是否發生局部放電，評估電氣設備絕緣狀態。目前，化學檢測法主要用于氣體和液體絕緣介質的檢測，在GIS氣體檢測和變壓器油檢測中均得到了應用。對于GIS，可通過檢測SF6氣體放電分解物組分和含量來檢測局放。對于變壓器油局放檢測，油色譜分析法因其良好的經濟性和有效性得到了廣泛的應用。油色譜分析法主要是通過色譜柱分析、氣體傳感器分離來檢測變壓器油中可溶性氣體的含量來判斷變壓器絕緣狀況。

4電力變壓器局部放電定位技術

4.1電氣定位法

對局部放電過程中產生的電脈沖在絕緣介質中傳播時的波形、信號能量的變化等信息建立相關的傳遞函數來進行分析研究，從而定位局部放電空間位置。主要有行波法，利用波的時延特性，根據行波延遲時間計算出距離，找出局部放電的點位;極性法，檢測變壓器繞組不同端子上的局部放電信號的極性，找到局部放電源可能存在區域;起始電壓法，根據繞組長度、繞組兩端電位、放電點電壓為、起始放電電壓等，依據一定的公式計算出放電位置。

4.2超高頻定位法

超高頻電磁信號抗干擾性較強，因而可以根據局部放電時產生的產生超高頻電磁信號迅速確定局部放電位置，但是變壓器時有多種電子配件和元件組成，大部分都為金屬結構，這會影響超高頻電磁信號的穿透效果，因而超高頻電磁信號會根據電子變壓器內部金屬構造產生一定的幾何繞射軌跡，對局部放電位置準確定位。

4.3局部放電檢測聯合定位法

以上檢測方法各有優劣，光學法只能定位小范圍內的放電位置，特高頻具有信號具有干擾小、反應靈敏的優點，陣列傳感器可多點定位，為保證定位結果的準確性，并考慮到技術成本和可操作性，實際進行局部放電定位檢測時經常采用多種方法協同合作，例如超高頻與超聲波法的配合，超高頻與光學法的配合，這類定位法統稱為聯合定位法，采此法時要考慮到變壓器局部放電的復雜性，將兩種定位法合理融合，并注意提升各環節中的綜合操控能力，從而發揮加倍的聯合應用效果。定位法比較如表2。

結束語

對備用變壓器進行了絕緣試驗及外施耐壓試驗等均合格，但現場長時感應電壓試驗中出現局部放電量超標，同時變壓器B相升高座靠近變壓器油箱位置有“咕嚕咕嚕”類似開鍋狀異響，經過多次長時感應電壓、油色譜分析、濾油、排氣、排油和油循環等方式，成功查找到了故障問題，消除了變壓器局放超標和異響問題。

參考文獻

[1]楊文良，閆旭，王琰，趙宇昂.變壓器局部放電試驗中放電信號圖形分析[J].內蒙古科技與經濟，2019（23）：92-93.

[2]鄧志祥，康琛，王華云，鄭蜀江，陳霖，蔡木良，鄧杰，李博江，王鵬.10KV開關柜穿屏套管的局部放電檢測與結構優化[C].2019：355-359.

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