电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

吴亚松 汤靖茹

国网新疆电力有限公司超高压分公司 新疆 乌鲁木齐 83000

摘要：随着我国电力工业的快速发展和电压等级的逐步提高，变电站一次设备稳定运行尤其重要。据电网实际运行动态分析发现，影响稳定运行的主要问题是绝缘性故障，而局部放电(简称局放)又是绝缘性故障最主要的诱因。因而变压器局放监测技术已成为国内外科研院所、高校、制造厂等关注的重点。局放监测是指监测变压器设备绝缘内部存在的放电现象。局放过程中会产生电脉冲、电磁辐射和超声波等，因此相应地出现了脉冲电流检测法、超声波检测法和超高频检测法等多种方法。基于此，本篇文章对电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考进行研究，以供参考。

关键词：电力变压器；局部放电；带电检测；定位技术

引言

电力变压器是电力系统中重要的组成部件之一，该部件质量和运行状况的好坏会对整个电力系统安全、稳定运行造成直接的影响。然而，在实际运行过程中，受多方面因素的影响，常常会导致电力变压器发生局部放电现象。局部放电不仅会导致电力变压器的部分绝缘体产生相互反应，导致其介质成分发生变化，影响其运行性能和质量，还会引发电气事故，威胁工作人员的人身安全，对整个电力系统稳定、安全运行造成不良影响。基于此，需要探寻有效的检测技术做好电力变压器局部放电检测工作，再根据检测结果制定相应的防范措施，才能最大限度地降低局部放电现象的发生或减轻其造成的危害。

1局部放电的机理

局部放电机理其主要可以分为两部分，其一，汤逊理论。其二，流注放电理论。汤逊理论主要是指在电场中电子与气体受到速度的影响使得两者之间产生碰撞，当电子的动能沸点达到一定程度，就会产生电子或形成自由电子的情况，该原理主要是将电子的数值进行不断的增长，当达到一定的高度时就会产生电子雪崩的现象，由此也产生局部放电的现象。流注放电理论其主要是指气隙在工作过程中不断产生电离子，当电离子强度达到顶点，那么电子之间的碰撞会形成雪崩，此种现象也可称之为初崩。通常崩头与崩尾之间发生变化，电子向外扩张，其主要是电子、正离子等之间的碰撞，如果电子以及正离子的浓度过高，那么产生雪崩的几率也会变大，通过时间的推移局部放电现象也会越加明显。

2变压器局放故障原因分析

（1）由于主变压器间离海面较近，受海风的侵蚀尤为严重，并且潮湿水分子也是夹带在海风中以及温度冷热变化较大影响，变压器会有潮湿冷凝等细微水分附在变压器表面容易出现绝缘降低放电、闪络等现象。（2）变压器间不是全封闭的，长时间运行陆地方向的季风带来大量灰尘附在变压器绕组，接线端子等表面，受到海风影响灰尘会变得潮湿，会引起爬电、放电闪络等现象。（3）变压器长时间运行，受自身重量、电磁环境、运行震动、变压器散热风扇散热启动、通断电励磁涌流等方面影响容易造成变压器垫块松动、固件螺丝松动、相关附件松动等引起变压器自身震动。

3带电检测技术

3.1超声波检测技术

超声波检测技术在变电器局部放电检测过程中，主要通过超声波传感设备对超声波信号进行采集，这种方法可以无接触地确定放电位置，也可以检测出局部放电的大小。在实际检测过程中，需要将超声波信号频率维持在标准的范围内。然而实际检测过程中，超声波信号并不会受到电气干扰，由于其属于机械波，可以通过时差法以及幅值法明确放电位置。

3.2超高频检测技术

一般超高频天线在检测过程中，频率保持在300~3000MHz。在实际检测过程中，这种检测技术灵敏性比较高，尤其是放电设备在检测过程中，不会受到外部因素的干扰，可以迅速定位放电区域，检测的范围也比较大。超高频局部放电检测技术，主要是通过提取信息特征，判断信号图谱，从而确定局部放电类别。

3.3化学检测技术

电力变压器发生局部放电时，变压器中部分绝缘体会被分解或破坏，并相互产生化学作用而形成新的物质，对此，就可以采用化学检测技术检测生成物质的成分和浓度来判断局部放电的状态。现阶段，不少局部放电检测人员已经认识和掌握了这些检测技术的工作原理，并将其应用于变压器在线故障诊断中，有效提升了变压器在线故障诊断质量和效率。但是，在实际应用过程中，该项技术也存在一定的缺陷，如其难以及时检测出潜在故障灵敏性较高的突发故障，从而难以准确和快速识别突发性故障。另外，我国尚未对该种故障识别形式建立统一的判断标准，从而会影响该项检验技术使用的规范性。

3.4超声波检测技术

电力变压器进行局部放电过程中常常会释放声波，根据这一现象，可采用超声波检测技术对其进行局部放电检测，也即采用传感器接收释放的超声波定位和测定局部放电位置、范围及大小等。该项检测技术具有工作原理简单、检测方便、无损等优势，但是，其也存在一定的缺陷，如灵敏度较低、抗电磁干扰性能较差等，因此，其无法完全满足电力变压器局部放电检测需求，多是被应用于电力变压器局部放电状态数据采集和性判断中。

4定位技术

4.1特高频的带电检测定位技术

由于特高频的带电检测技术具有较强的抗干扰性,同时对电力的定位速度也相对较快，因此在实际的运用过程中使用范围相对较为广泛。但此种带电检测技术同样存在着明显的缺陷即为对电力的穿透能力会相对较弱。因电力变压器的内部结构本身相对较为复杂，穿透能力弱会直接影响对电力的检测准确性。为了能够高效的使用特高频的带电检测定位技术，为此应进行影响因素的相关性有效分析。在电力变压器出现局部放电时会有电磁波从设备中传送出来，而电磁波如遇到了实体性的金属时就会出现信号衰减的情况，为了能够有效的保证带电检测定位技术测量的准确性，就应该将不同传感器之间所产生的时延通过计算得到准确的结果，并且将局部放电的电源进行定位式计算。一般情况下会采用牛顿迭代算法进行计算，也有部分情况会采用非线性地方对其进行线性化的处理计算，以保证局部放电的过程中定位的精准性。

4.2综合检测法的应用

首先，利用特高频检测技术从开关柜小室进行初始检测，如果发现异常信号就可以通过电磁波信号，确定检测的方向，采用幅值法检测对信号源的位置进行确定。其次，通过暂态检测技术对变压器局部放电进行检测，从开关柜中获得信号和信息，通过对数据信息的异常进行对比分析，发现可能存在的局部电源。在通过特高频中的时差法，对开关柜周围的信号进行定位，准确确定异常信号源的位置。再次，利用超声波检测技术对开关柜的孔洞和周围的缝隙进行检测，对存在异常的信号进行对比分析，从而发现较强的信号源，判断信号为不对称的悬浮方线。最后，利用紫外线检测技术对开关柜中间位置进行检测，通过对比色谱发现可能出现放电的位置。

结束语

变电器局部放电检测过程中有非常多的方法，在实际应用过程中，不同的检测技术有不同的优势，检测的准确程度以及成本不同。在实际检测技术发展过程中，应该结合不同的需求进行选择，也可以将多种检测技术综合应用，加强检测仪器的自主研发，提升检测精确程度和普及率，降低检测成本，及时消除变电器中的安全隐患，防止出现安全事故。

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