變壓器帶電檢測定位及跟蹤技術的應用

戴科磊　馬浩峰　葉蒙弼　李堅　俞學興

摘要：變壓器作為變電站的重要設備，其安全性與可靠性直接影響變電站的安全穩定，因此對變壓器實施在線監測、跟蹤是電力系統安全生產的必然需要。鑒于此，本文主要分析變壓器帶電檢測定位及跟蹤技術的應用。

關鍵詞：變壓器;帶電檢測;定位

中圖分類號：TM41?? 文獻標識碼：A

1、引言

變壓器是電力系統中的重要設備，變壓器出現故障將會引起大面積停電，造成了巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。

2、變壓器的局部放電概述

2.1、變壓器局部放電原因

變壓器的內部絕緣設計采用的是油-紙絕緣，這種材料在變壓器工作時，無可避免會產生一些氣泡或者是油隙，這樣就很容易引發局部放電現象，這種由于元件制造和生產中導致的絕緣薄弱點就成了變壓器設備故障的潛在風險，嚴重時將會因為重復擊穿導致變壓器無法正常運行。

2.2、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。

3、變壓器帶電檢測技術

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。

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、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。

4、變壓器帶電檢測定位及跟蹤技術的應用

4.1、初步檢測

采用PDS-T90型局部放電檢測儀對所轄變電站主變進行帶電檢測?2019年11月21日，在對某110kVGIS變電站2號主變進行局部放電帶電檢測中發現異常放電信號，特別是在主變高壓電纜側放電信號明顯。

（1）超聲波數據

利用PDS-T90局部放電檢測儀的外置超聲波傳感器對該主變本體檢測，在該主變其他側，測試值與背景值相差較小，無異常現象;在該主變高壓電纜側，超聲波AE幅值測試有效值及周期峰值較背景值偏大，具有一定的頻率成分1和頻率成分2特征分量，頻率成分2大于頻率成分1?在主變高壓電纜側選取多點進行對比，特征量差別較小，超聲波周期最大幅值為21dB，一個工頻周期出現兩簇特征基本一樣的波形?結合超聲波典型圖譜，綜合判斷該信號為振動信號?

（2）特高頻數據

利用PDS-T90進行特高頻檢測，在該主變空氣中檢測，未見異常局部放電信號，在該主變高壓電纜側，放電信號強烈?經多次檢測，C相電纜倉位置信號最為明顯，特高頻PRPD/PRPS圖譜具有工頻相關性，信號最大幅值為58dB，周期圖譜在一周期內出現兩簇脈沖信號?結合特高頻典型圖譜綜合判斷信號具有絕緣放電特征?

4.2、局部放電信號定相

（1）特高頻定位法

利用高頻定位技術（UitraHighFrequency，UHF），可以對變壓器局部放電信號做出快速定位，有利于及早排除故障。其定位原理是對變壓器局部放電過程中產生的電磁波信號進行局部定位，具有很強的抗干擾能力和高靈敏度。由于變壓器內部結構復雜，當電力變壓器進行局部放電時，電磁波從變壓器內部傳出，在傳出過程中遇到金屬障礙物時，電磁信號會明顯降低。所以在具體應用中，高頻定位法依然存在很大的局限性。

（2）超聲波定位法

當變壓器局部放電時，會產生超聲波能量，通過不同介質超聲波向外進行傳播，根據超聲波傳播時延時間的長短，就能對變壓器放電位置定位。超聲波傳播路徑主要有兩條。

（3）聯合定位法

變壓器在局部放電時產生大量脈沖電流，脈沖電流會受到各種因素如噪音的干擾，使其抗干擾能力低，造成對局部定位放電位置定位不準確。為了進一步提高電力變壓器局部放電帶電檢測定位的準確性，采取聯合定位法。如特高頻技術與聲聯合定位，特高頻定位技術與光聯合定位法等等。

5、結束語

電力變壓器對于電網的影響力不言而喻，在變電器長期的運行過程中，設備終將老化出現各種問題，由于絕緣強度的高低會加大用電安全事風險，對該問題進行分析發現主要是由于局部放電導致變壓器絕緣劣化，為此國內外涌現很多帶電檢測及定位技術，在實際應用過程中，要根據電力系統運行維護需要和質量管控目標，結合不同檢測和定位技術優勢和缺陷選擇最適用的方法，從而全面排除故障，保障電力電網穩定運行。

參考文獻

[1]馬洪杰，邊慶華，陳文通.電力變壓器局部放電帶電檢測及定位技術[J].電氣技術與經濟，2021（05）：45-48.

[2]鐘圓美惠.基于帶電檢測技術的變壓器和電纜故障診斷研究[D].南昌大學，2020.