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

张志峰

国网山西省电力公司超高压变电分公司 山西太原 030000

摘要：电力变压器在电厂、变电站和用户之间起着非常重要的作用，做好电力变压器局部放电带电检测和定位非常重要，可以有效避免电力变压器发生事故，确保我们的生产和生活正常运行。

关键词：电力变压器；局部放电；带电检测

引言

变压器中绝缘部分的质量对变压器设备整体的使用性能和寿命都至关重要，因为绝缘劣化将产生局部放电现象，引发电力设备故障。这种情况是因为变压器内部各体制间的绝缘体为部分桥接，这样在一定范围内的导体会在绝缘体放电时产生带电反应。一般的局部放电可视作电力输送设备中的常规现象，不会对整个变压器系统造成过大的影响，由于电力强度较高会造成电弧击穿。若局部放电现象出现的较为频繁，发生点位较多时就会破坏电力变压器的完整性，电场强度越大，故障发生率越高，用电风险也会加大[1]。

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]。

2局部放电的种类及特点

要想判断电力变压器是否出现局部放电的情况，首先要了解局部放电具有哪些特点，常规局部放电特点主要以电压信号不稳、稳定性较差等为主，其中将电力变压器所释放的能量以及释放能量的时间皆可作为局部放电判定的标准。此外，信号的定位可疑点同样也是局部放电的特点，该特点如果可以确定信号产生来源，那么可根据电力信号作为判定局部放电的依据。另外，电力变压器在正常运行过程中，信号的波形、运行的频率等正常情况下会有一定的规律，如果电力信号规律与以往不同，出现较大或较小的波动，那么此时应考虑是否存在着局部放电的情况。由于信号与外施电压具有一定的相关性，其频率波动的特征也可作为判定的标准。

2.1电晕放电

电晕放电是局部放电中极为常见的种类之一，其主要形成原因在于发电的过程中，由于电力发电系统中绝缘构架处于不均匀的情况，因此电力能量的释放会因此受到其影响。当电极的电力不均匀时，电压也会因此升高，而电场空间的电力也会发生游离，电力间隙变大，那么大曲率电极将会造成局部放电，而且还是持续性放电。

2.2沿面放电

电气设备中常常会带有固定支撑带电部分的固体介质，此种固体介质主要在于空气当中，当电压频率超出原本的频率时，固定介质以及空气中的介质会产生放电的现象，此种现象一般称之为沿面放电。沿面放电是一种较为特殊的种类放电现象，由于沿固体介质表面的闪络电压比固体介质本身的击穿电压低很多，也比相同间距的纯气隙的击穿电压低得多，致使沿面放电的情况越加严重，而形成沿面放电的因素极为广泛，其中电场分布可产生沿面放电；介质表面状态以及空气污秽等皆可产生沿面放电的现象。

2.3气隙放电

气隙放电的形成与相关工艺以及设备材料等具有一定的关联性，由于电力材料或工艺未能达到相关规定标准，致使绝缘体内以及表面形成较大的缺陷、会存在杂质或气隙。一般情况气隙中充满空气或碳氢气体，压力接近大气压。随着外施交变高压的产生，绝缘缺陷会出现反复性或局部性的击穿现象。此种现象一般会在电场强度较高时出现，在绝缘体内电气强度较低的部位发生。产生局部放电的条件一般与绝缘体中电场的分布情况以及绝缘体的电气物理性能有关。

3电力变压器局部放电带电检测技术

3.1光学检测法

将电力变压器局部放电时产生的光和热经过光电转化，利用光电探测仪检测这些光辐射信号，实现局部识别放电情况。但是这种检测方法因为成本问题比较受限，随着科技的进化和发展，光检测法已经可以对变压器内外部进行良好的检测，获知局部放电的大小和回数，考虑到设备昂贵，以及对检测准确度和操作水平的要求，单独应用仍不常见，以联合法与声测法结合。

3.2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。

3.3超声波检测法

电力变电器内部局部放电时，绝缘油中会产生气泡，电离出的气体分子之间互相碰撞会产生大量超声波信号，并逐渐传递到空气中被变压器外部的超声波传感器检测到。超声波信号的强弱可以反映出局部放电量的大小，且超声波的发射频率可以人为进行控制，这样便可在不影响变压器正常使用的情况下对局部放电区域和具体放电形式进行准确的检测并加以分析。

4电力变压器局部放电定位技术

4.1超声波定位技术

超声波定位技术是根据超声波信号之间的时间差来定位。使用超声波定位技术时，把固定在变压器外壳上的一个传感器当作参考点，依次测试得到放电信号传到另一个传感器和参考传感器的时间差，把这个时差利用方程式求解，就可以求出局部放电的区域，这种方法被称为双曲面计算法。时间差、算法和等值声速直接影响着超声波定位技术的准确性。

4.2超高频检测定位法

电力变压器局部放电的时候会产生超高频电磁信号，工作人员可以利用超高频电磁信号强大的抗干扰性，迅速确定局部放电位置，但是金属会阻碍超高频电磁信号的穿透，并且遵循几何绕射定律，电力变压器内复杂的结构，导致超高频电磁信号不断改变传播，所以一定要清楚的了解造成影响的因素，以保证能对局部放电位置准确定位。

4.3局部放电检测联合定位法

在定位局部放电位置时，如果使用某一种技术来定位，由于影响因素很多，致使不能准确定位。因此，可以把几种定位技术联合起来使用，比如超高频与超声波联合定位方法，超高频与光学定位联合定位，确保定位的准确性。

5结束语

现在，已经有很多种局部放电带电检测方法和定位技术对电力变压器进行检测和定位，但是，每一种检测方法和定位技术都有各自的优点和缺点，致使检测结果准确度低。所以，多种检测和定位技术联合使用，提高了检测和定位的准确性，保证了电力变压器的正常运行，也使我们的生产和生活不受影响。

参考文献

[1]张宇.电力变压器局部放电带电检测与定位技术[J].集成电路应用,2020,37(08):48-49.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2020.08.020.

[2]王汉杰.电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考[J].居舍,2019(22):188.