电力变压器带电检测方法研究

电力变压器带电检测方法研究

赵俊石 江宁 李一梅 张旭

国网新疆电力有限公司哈密供电公司 ， 新疆哈密 839000

摘 要：作为电力系统的重要组成部分，变压器执行电力系统的核心任务。随着时代的发展，电力公司的状态维护水平逐渐提高，对与变压器相关的实时检测提出了新的要求。状态维护主要是在不停电的情况下准确识别设备运行中的潜在缺陷，可以有效节省时间和金钱，减少停电维护成本和停电损失。

关键词：变压器；带电检测方法；研究

一、变压器带电检测原理

变压器具有复杂的结构和各种附件。在运行期间，内部和外部电磁场的分布相对复杂，并且存在一定的热，磁，电，光，声和气体现象。如果变压器工作异常，则会发生与上述化学或物理现象相对应的变化。在线检测使用专门的检测设备，通过检测和区分上述化学或物理变化并将其转换为可视化图或定量数字等，来间接或直接地表征设备的状况。检验人员根据检验经验与检验原理，构造出一系列判断、分析方法。检测结果使设备可以在加电时获取设备状态，并准确评估设备的运行状态。如果设备出现故障，可以定位故障并分析故障的严重程度，采取早期措施以确保缺陷不会发展为故障。根据不同的检测原理，变压器带电检测方法可分为两类：非局部放电检测和局部放电检测。

二、局部放电时的实时检测

部分放电是部分放电的问题，主要是在强电场对电力设备进行绝缘处理中，并且没有固定的放电通道。变压器是将液体和固体结合在一起的复合绝缘装置。在具体操作中，内部介质中很可能会出现气泡与杂质，因此绝缘介质的相关电场强度分布容易出现不均匀现象，发生局部放电。

2.1高频放电检测

高频放电检测传感器主要选择电感传感器，即Rogowski线圈。初级侧是导体，测量电流流过该导体，而次级侧是多匝线圈。当交流电通过被测导体时，容易形成交流磁场，并且次级线圈形成感应磁通量。 Rogowski线圈次级侧的电压信号远低于导体内部的电流。改变的磁链也将形成感应电动势，并且电动势的大小与磁链的变化率成比例。

在检测高频局部放电时，关键是对收集到的信号进行判断与分析，这也是检查员的专业水平测试。由于现场电磁环境复杂，高频传感器收集的局部放电和干扰信号的频谱特性非常相似，可以通过进一步分析PRPD频谱来消除干扰信号。如果不能排除，则可以检查相邻的相似设备是否具有相同的放电信号，然后检查被测设备周围的接地金属框架（没有与被测设备进行电气连接）以查看它们是否具有相同的波形。现场环境中的干扰信号。如果存在相似的波形，则可以预先将脉冲波形判断为干扰波形，然后通过铁芯接地电流检测，油色谱分析与红外热图像检测可以全面判断是否存在局部放电。

2.2 特高频局部放电检测

部分放电会通过陡峭的电流脉冲引起正负电荷的中和，并向周围环境发射电磁波。因为变压器油纸绝缘子的电流脉冲的陡度较大，所以可以发出高频电磁波，因此变压器的局部放电可以产生高达几GHz的电磁波，这在该频段领域中经常见到，可以屏蔽干扰。

在变压器中，因为绝缘结构的复杂性，电磁波在变压器内部传播时会多次折射和反射，并且在此过程中电磁波会衰减。与此同时，即使电磁波信号通过间隙从箱内传播出去，变压器的箱体也会衰减，因此，当使用UHF方法测量外部传感器时，灵敏度较低，这增加了检测难度。

当前，内置传感器具有很大的测量效果，应用特高频电流测量变压器内部放电是变压器内部电磁波传播过程以及如何设置变压器内部传感器的重要研究方向。

2.3超声波局部放电检测

当功率器件中发生局部放电时，由于产生的电流脉冲，局部放电的局部体积会在短时间内因热量而增加，并在放电结束后恢复。超声波信号基本上在20-200kHz频带中，而从变压器传播的超声波信号则集中在100-200kHz中。这种检测方法使用由压电陶瓷制成的共振传感器将传感器固定在变压器箱的壁上，将收集的超声信号转换为电信号，然后对其进行分析以找到位置。它主要用于精确定位变压器中的局部放电故障。

三、局部放电带电检测方法

3.1油色谱分析

各种故障和严重程度会导致变压器形成不同的气体成分，并溶解在变压器油中。从1970年代开始，与油中溶解气体分析有关的检测技术已逐渐应用于电力系统中变压器故障的检测。经过多年的发展，相关的诊断技术也得到了进一步的发展，能够准确检测出变压器故障，例如湿气，放电，老化和过热。这已成为保证变压器设备安全运行的重要保证，是必不可少的技术监督手段。

可以通过气相色谱法，红外光谱法与光声光谱法等方法结合相关的工作原理来细分油中气体溶解分析技术。当前，电力系统中的大多数设备都在选择气相色谱仪，包括实验室色谱仪和色谱在线检测设备，并且只有少数便携式色谱仪可以进行现场检测。当前的油色谱法故障检测方法如下。（1）三比率方法，它通过三个比较值来识别和分析故障类型：乙烷，乙烯，氢气，甲烷和其他气体。（2）气体表征方法。换句话说，可以通过接触不同类型的气体来准确地确定故障的类型。（3）准确判断一氧化碳和二氧化碳。如果缺陷与固体绝缘有关，则二氧化碳和一氧化碳的含量会显着增加。变压器油色谱分析的实施是一种比较成熟的实时检测方法。因此，需要采取有效措施来不断加强变压器技术的应用，以满足相应检测周期的要求。同时，根据国家电网的要求安装了在线检测设备。

3.2铁芯，夹件接地电流检测

变压器正常运行期间，固定铁芯和铁芯的金属零件，构件会在电场的作用下处于高地电位。当铁芯不接地时，由于电势差的作用会发生间歇性放电。如果铁芯的接地点不止一个，则铁芯的磁通量会在磁通量变化时在接地回路中感应出电流。拥有的接地点越多，循环电流回路就越多。这种循环电流会增加铁芯温度与空载损耗。如果循环电流足够大，则接地连接将断开，导致击穿甚至烧毁铁芯。因此，变压器铁芯必须在一点处接地，并且非常有必要进行变压器铁芯和夹具的带电检测。现场检查通常使用高精度钳形电流表进行。变压器内部的漏磁通可以通过气隙（例如，箱体法兰）从箱体中辐射出来，这会妨碍检测。测试时，需要选择一个数值较小的测量点作为测试结果，并确保每次的测试位置都一致，以方便趋势分析。

3.3红外热图像检测和紫外线电晕检测

红外热图像检测的原理是，温度高于绝对零值的物体会连续发出红外线，并且辐射的红外线会传达有关物体温度特性的信息。在检测中，该仪器用于显示和检测被测设备发出的红外辐射，最后以二维热图像或数字的形式显示设备表面的温度场或温度值分布。红外热图像检测在变压器带电检测应用中已经成熟，可以发现许许多类型与多零件的加热缺陷。在变压器带电检测中，主要重点是变压器本体中的冷却器中故障的储油柜产生的热量，螺栓松动产生的热量，磁泄漏产生的热量，套管桩头连接不良引起的热量，套管整体过热等。

紫外线图像检测的原理是，在局部放电过程中，周围的气体会分解并被电离，而在电离过程中产生的光谱主要属于紫外波段。紫外线图像检测器使用特殊的滤光片只能检测240-280 IIFII波段中的紫外线，以避免太阳光的干扰。图像处理后，将其与可见光图像叠加在一起，以便在白天可以清晰地观察到放电现象。此方法主要用于检测变压器套管中是否存在放电现象或桩头中是否存在电晕异常。

结 语：

简而言之，不同的检测方法都有其自身的优势。因此，为了更好地判断变压器的运行状态，提高维护和运行的质量，并防止其发生，需要合理组合多种传感技术和进行综合分析，发生安全事故。

参考文献：

[1] 涂正宏.基于超声波阵列的变压器绕组变形三维成像检测系统[D].上海:上海交通大学,2018.

[2] 臧其贤,热孜万古丽·托呼提.电力变压器局部放电带电检测及定位技术研究[J].科技经济导刊,2017(20):41,38.