深讨局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用

深讨局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用

李东阳

国网陕西省电力公司宝鸡市供电公司 陕西省宝鸡市 721004

摘要：近些年，在社会发展下，我国的各个领域快速进步。电气设备处在电场及高电压的环境中，容易使绝缘性能不断下降，造成设备损坏。为提前消除这个隐患，可以使用局部放电带电检测技术判定设备绝缘状态。本文介绍了局部放电带电检测技术的两种检测方法，并与其他状态检测方法进行对比，详细分析了检测中需要避开的干扰因素。

关键词：电气设备；局部放电；检测

1 引言

电气设备发生局部放电的主要原因是制造工艺不佳、外力破坏和绝缘老化。电气设备运行时绝缘缺陷处会发生局部放电，若放电持续发生，会加剧电气设备的绝缘缺陷，缩短设备运行寿命，最终将危及电力系统的安全运行。因此，在电气设备的运行维护过程中，局部放电检测非常重要。局部放电检测技术可及时发现电气设备的绝缘缺陷，及时检修，延长设备寿命，避免故障发生，保证电力系统安全运行。

2 电力变压器的局部放电

（1）变压器局部放电原因。变压器的内部绝缘设计采用的是油-纸绝缘，这种材料在变压器工作时，无可避免会产生一些气泡或者是油隙，这样就很容易引发局部放电现象，这种由于元件制造和生产中导致的绝缘薄弱点就成了变压器设备故障的潜在风险，严重时将会因为重复击穿导致变压器无法正常运行。（2）局部放电类型。绝缘介质的内部放电，变压器内部存在着各种不同介质常数的物质，气态物质的介质常数远小于固态，且与场强排列成反比，当该区域电压增大时，局部越远薄弱点气穴反应较大，产生放电现象；绝缘介质的沿面放电，电场中的某个场强分量平行于介质表面，当其高于耐受场强时，绝缘介质的弯曲处、边沿和四角位置都会发生表面放电；尖端放电，交变电场下，导体曲率半径较小的尖端位置会因为极不均匀的高强度电场产生电晕放电现象。

3 局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用

3.1 基于无线传感器网络的分布式状态监测

通用架构为了满足工业现场的传感器大规模组网需求，传感器节点的设计应当具有较高的通用性，并使得其网络结构具备良好的可扩展性和可访问性。因此需针对WSN的4个层面设计配电网分布状态监测的通用架构，包括感知层、数据层、网络层和应用层，1）感知层是传感器网络实现配电网绝缘状态监测的基础。在这层结构中，网络向传感器节点下达监测指令，并获取节点的监测数据(采样测量值与状态量。从硬件层面上看，感知层一般是由低功率集成电路(integratedcircuit,IC)或集成探测器构成的分布式传感器节点，其内部单元主要包括传感器、信号预处理模块、模数转换(analog/digital,A/D)模块和微处理器单元(microprocessorunit,MPU)等。2）网络层由低功耗广域网收发器单元组成，其功能是提供感知层与数据层之间的上/下行数据链路。SMV、SV和指令经由本层在节点−服务器或节点−网关−服务器模式下双向传输(例如电缆(点−网关服务器)、开关设备(点服务器)和变压器(点服务器))，不同的传输模式将造成不同程度的网络层传输延迟。3）数据层由服务器中心驱动，用于数据存储、数据管理和高级数据处理。为响应应用层使用标准协议启动的数据访问，数据层还应当提供大量映射接口。4）应用层包含基础结构、中间设备、操作环境和集成框架、组件库、应用程序等部分。由其他终端发起的所有数据访问事件以及管理员分配的向下数据链接命令事件均通过互联网在该层中实现。

3.2 光测法

光测法是利用传感器检测局部放电时光的强度来检测局部放电的一种方法。根据传感器技术的不同，光测法可以分为紫外传感技术和光纤传感技术。由于局部放电产生的光谱集中于紫外波段，紫外传感技术可通过接收紫外信号，过滤掉杂色光，增强紫外光来检测电气设备是否发生局部放电。例如，何为、杨永明和孙才新等人分别利用基于紫外脉冲和基于紫外光功率的紫外传感技术来检测局部放电，取得了良好的效果。光纤传感技术则是用光纤来检测电气设备局部放电产生的光信号。光纤传感器可内置于电气设备内部，具有布置灵活性高和抗干扰能力强等优点。但是，光纤传感局部放电检测技术还处于实验阶段，仍没有应用到实际工程中。

3.3 红外检测法

红外热成像监测法依据的是高压设备在局部放电时某部位的温度反应，若变压器被测的部位温度高于绝对温度，可以热成像系统来检测热能转化出来的红外辐射强度，由于大气对不同波长的辐射吸收程度不同，因而可根据波长分段选择合适的短波和长波进行检测，当辐射信号转换成电信号后会被处理成可以看懂的数据信息显示给检测设备控制人员，便可以判断出设备局部放电的位置和程度。这项检测技术不受电磁场干扰，并且可以在一定的距离内进行遥测，对于导体连接不良、变压器套管这类外部故障的检测效果较好。

3.4 化学检测法

化学检测法是通过检测局部放电时放电产物的含量和分解速率来判断电气设备是否发生局部放电，评估电气设备绝缘状态。目前，化学检测法主要用于气体和液体绝缘介质的检测，在GIS气体检测和变压器油检测中均得到了应用。对于GIS，可通过检测SF6气体放电分解物组分和含量来检测局放。对于变压器油局放检测，油色谱分析法因其良好的经济性和有效性得到了广泛的应用。油色谱分析法主要是通过色谱柱分析、气体传感器分离来检测变压器油中可溶性气体的含量来判断变压器绝缘状况。目前由于GIS设备的广泛应用，相关研究主要集中于SF6气体分解物组分和含量的研究。

3.5 超声法局部放电检测

当局部放电发生在电抗器或变压器内时，能量瞬间释放导致分子之间形成剧烈的碰撞，并伴随着超声波脉冲的产生。局部放电源会持续向外辐射超声波，类似于一个波源。超声波信号在变压器中的传播形式是以球面波形式向周围辐射。吸附在变压器油箱外壁上的传感器可以在超声波信号到达油箱壁时接收到放电产生的超声波信号。传感器在油箱外壁接收到的信号强弱会随着超声波信号传导路径的变化而变化。变压器外壁上信号最强的位置可以通过前期接收超声信号的强弱变化而确定，然后通过电声定位法确定局部放电的产生部位。

4 结束语

电力变压器对于电网的影响力不言而喻，在变电器长期的运行过程中，设备终将老化出现各种问题，由于绝缘强度的高低会加大用电安全事风险，对该问题进行分析发现主要是由于局部放电导致变压器绝缘劣化，为此国内外涌现很多带电检测及定位技术，在实际应用过程中，要根据电力系统运行维护需要和质量管控目标，结合不同检测和定位技术优势和缺陷选择最适用的方法，从而全面排除故障，保障电力电网稳定运行。

参考文献：

[1]冯义，刘鹏，涂明涛．局部放电测试新技术在10kV配电设备状态监测中的应用［J］．电世界，2010(8):399401．

[2]欧阳进，张蓝宇，邹磊，等．TEV、UT、UHF技术在开关柜局部放电检测中的应用［J］．宁夏电力，2017(1):3942．

3. 肖慧慧,胡晓东,邓阳.综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷[J].机车电传动,2018(04):101-102+123.

作者简介：李东阳，出生年月：1989年03月16日，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：陕西省咸阳市礼泉县，当前职称：助理工程师，研究方向：变电站带电检测