电力变压器带电检测应用方法论述

电力变压器带电检测应用方法论述

张长盛顿超

（国网天津市电力公司检修公司天津300250）

摘要：随着技术的发展，带电检测技术能有效的发现变压器运行下的异常情况，相比停电试验更能灵敏、及时的发现一些早期缺陷。因此，通过对变压器全面开展带电检测及在线监测，能够准确把握其状况，减少停电损失和维护费用，提高供电可靠性，是电网发展的必然趋势。

关键词：变压器；带电检测；局部放电；应用方法

前言：国民经济水平的不断提升和电网的不断发展，对供电安全性、可靠性要求持续提升。状态检修在国网公司的全面推行实施，对电网主设备变压器健康状态的检测提出了更高的要求。常规停电检测周期长，难以发现潜伏性和发展性故障。在变压器设备停电周期不断延长的背景下，停电检测状态量已经无法满足对变压器的状态评估需求。

1变压器带电检测原理

变压器结构复杂，附件种类多，运行过程中，其内部和外部电磁场分布情况比较复杂，存在特定的电、磁、声、光、热、气现象。当变压器运行异常时，上述各物理或化学现象会出现对应的变化。带电检测则利用专业的检测仪器检测、分辨上述物理或化学变化，并转化成量化的数字或可视的图谱等，用以直接或间接表征设备状态。检测人员根据检测原理和检测经验，形成一系列的分析、判断方法。通过检测结果，能够在设备带电运行状态下，得到设备状态量，准确评估设备运行状况。当设备存在缺陷时，能够分析缺陷严重程度，定位缺陷位置，及早采取措施，防止缺陷发展为故障。根据检测原理的不同，可将变压器带电检测方法分为局部放电检测和非局部放电检测两大类。

2局部放电类带电检测方法

2.1高频局部放电检测

变压器高频局部放电检测就是在不停电的情况下，通过安装在变压器的铁芯、夹件或套管末屏接地线上的高频电流传感器和专用仪器来检测由局部放电而产生的高频脉冲电流。其检测信号频带一般为3～30MHz，采用硬件滤波和软件滤波相结合的方式去除电磁干扰噪声。高频局部放电检测表征局部放电特征的图谱主要是PRPD相位图谱和等效频率—等效时间图谱。PRPD图谱是局部放电相位分布图谱，横坐标表示相位，纵坐标表示幅值，根据脉冲的分布情况可以判断信号主要集中的相位、幅值及放电次数，进而判断放电类型。等效频率—等效时间图谱是将放电脉冲进行时域和频域变换，计算得到每个脉冲的等效频率和等效时间，根据等效频率（横坐标）和等效时间（纵坐标）确定每个脉冲在该图谱上的位置。变压器高频局部放电检测的诊断主要是将检测到的图谱与典型放电图谱进行比对，进而判断是否存在局部放电及具体放电类型。

2.2超声波局部放电检测

电力设备内部局部放电时，产生的电流脉冲使得局部放电发生的局部体积因受热短时间内增大，放电结束后恢复，体积变化导致介质的疏密瞬间变化，产生超声波。超声波信号基本处于20～200kHz频段内，变压器内传播的超声波信号集中在100～200kHz。该检测方法采用压电陶瓷为材料的谐振式传感器，将传感器固定在变压器箱壁上，将采集到的超声波信号转化为电信号，然后进行分析和定位。其主要用于变压器局部放电缺陷的精确定位。

3非局部放电类带电检测方法

3.1紫外成像检测

紫外成像检测的原理在发生外绝缘局部放电中，周围气体被击穿产生电离，电离的氮原子在复合时发射的光谱主要落在紫外光波段，然后通过紫外成像检测仪接收该波段的光谱，处理成像后与可见光图像叠加显示，用以确定放电位置及强度。该方法主要用于检测变压器外表面放电，如高压、中压及低压套管等。能够发现变压器套管顶部均压、屏蔽不当，套管表面脏污、覆冰，套管表面爬距不够，套管表面破损或裂纹等缺陷，避免闪络或击穿等设备事故。通过放电强度、放电形态和频度、放电长度范围等方面确定外表面放电缺陷的严重性。

3.2红外热像检测红外热像检测

实质是对设备发射红外辐射进行探测及显示处理过程，最终以数字或二维热像图形式显示。红外热像检测在变压器带电检测中得到了广泛的应用，并发现多部位、多类型的发热缺陷：1）变压器：①变压器强油循环没打开；②漏磁引起本体的发热；③漏磁引起螺栓发热；④接地线发热。2）变压器套管：①套管接线板或内部接触不良；②套管因渗漏油导致温度分布出现问题；③套管局部放电或表面污秽引起局部发热。

4总结与展望

电力变压器带电检测技术经过多年的发展，已经形成了完整的检测方法、检测流程和诊断方法。现场应用最为广泛、发现问题最多的是红外热像检测和油色谱分析。其中油色谱分析主要用于对变压器内部缺陷的发现，红外热像检测更多的是发现外部缺陷，二者都有成熟的判断依据和缺陷处置原则。油色谱分析更是发展了大量的在线监测装置，这是油色谱带电检测的发展趋势，但目前油色谱在线监测装置自身质量问题导致发展受到了相当程度的制约。铁芯、夹件接地电流测量、紫外成像和套管相对电容及相对介损测量从不同角度对变压器设备状况进行检测，均能发现变压器特定类型、特定部位的缺陷。

铁芯、夹件接地电流测量和紫外成像操作简单，判断直接，已经在系统中大面积推广。相对介损和电容量比值需要对套管末屏进行改造，应用尚不普及。局部放电类的带电检测方法是近些年兴起的新型检测方法。其中高频局部放电检测因从铁芯、夹件获取高频电流信号，易于操作，应用最为广泛，但仍需加强主变套管末屏接地线的引下改造工作。特高频局部放电检测需要安装内置传感器，目前仅有少数变压器可进行施工改造，故现场应用少，但因其灵敏度高且抗干扰能力强，是未来变压器内部局部放电检测的重点发展方向，条件允许时可安装特高频局放在线监测系统。超声波局部放电检测受到变压器振动噪声大，传感器灵敏度低，内部局部放电超声信号衰减大等诸多影响，较少应用于日常巡检和缺陷查找，主要用于变压器内部放电缺陷的定位。

局部放电类的带电检测能够更早的发现变压器内部绝缘类潜伏性故障，且国内外已有不少成功的典型案例，故是未来带电检测的工作重心。

参考文献：

[1]李军浩，韩旭涛，刘泽辉，等．电气设备局部放电检测技术述评〔J〕．高电压技术，2015，41（8）：2583-2601．

[2]钟理鹏，汲胜昌，崔彦捷，等．变压器典型缺陷局放特性及其带电检测技术研究〔J〕．高压电器，2015，51（3）：15-21．