摘要：随着科学技术的快速发展，电力变压器带电检测技术也不断的受到重视，电力变压器带电检测技术可以及时发现变压器的运行故障，检测变压器的运行状态，降低由于变压器故障造成的停电损失，减少了变压器的维护成本，提高变压器的运行可靠性。本文介绍了变压器带电检测的基本原理，重点分析了局部放电检测方法和非局部放电检测方法。
关键词：电力变压器；带电检测；局部放电；非局部放电
1 变压器带电检测技术
变压器带电检测技术是使用专业的检测仪器，检测变压器运行过程中的电、磁、声、光、热、气参数，通过对上述参数的分析，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
局部放电是指电力设备绝缘在足够强的电场作用下造成局部区域发生放电却又未形成固定放电通道的放电现象。变压器为液体—固体复合绝缘，运行过程中介质内部可能会出现气泡、杂质等其他物质，导致绝缘介质的场强分布不均匀，故在场强足够高的区域可能会发生局部放电。
局部放电是绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的重要特征。通过带电局放检测能在不停电情况下有效发现变压器内部早期的潜伏性缺陷。局部放电过程中会发生正负电荷的中和，产生较陡的电流脉冲并向四周辐射电磁波，同时伴随有光、声等物理现象。目前变压器带电局部放电检测研究应用较多的主要有3 种方法：高频局部放电检测；特高频局部放电检测；超声波局部放电检测。
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3～30 MHz，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。
2.2 特高频局部放电检测
变压器局部放电通常发生在变压器内的油纸绝缘中，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1 GHz 以上的特高频电磁波。变压器特高频局部放电检测通常选择将传感器安装在油阀处，通过特定接口将特高频信号接入检测仪器，然后再进行信号分析处理。其检测信号频带范围一般为300～3 000 MHz。变压器由于器身基本没有非金属缝隙，特高频信号很难传出，现场检测只能通过内置传感器进行。传感器置于变压器油箱内，可以有效屏蔽外部干扰，同时特高频信号频段高，能够避免低频背景噪声和电晕干扰，可以极大的提高局部放电检测的灵敏性和抗干扰能力。因此，特高频局部放电检测具有良好的应用前景和工程价值。
2. 3 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 ～ 200 kHz 频段内，变压器内传播的超声波信号集中在100 ～ 200 kHz。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。
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2. 4 局部放电定位技术
现常用来进行变压器局部放电定位的方法有特高频定位法和超声波定位法。2 种方法均是利用不同位置传感器接收到局放信号的时延规律，建立空间定位方程，通过求解定位方程确定放电源空间位置。
3 非局部放电类带电检测方法
变压器运行中可能出现的异常状况多种多样，其表现出来的特征现象也不同：如内部的局部放电、过热等缺陷可能会在油中溶解气体的组分上有反映，铁芯、夹件的绝缘状况可能导致其接地电流变化，套管绝缘降低可能会导致其介质损耗增加，油位降低可能导致储油柜外表温度异常等。针对上述物理、化学变化，可采用专业的带电检测仪器进行查找、分析，确定变压器是否存在缺陷及其严重程度。
3.1 油色谱分析
不同的变压器故障及严重程度会产生不同的气体成分并溶解于变压器油中。20 世纪70 年代初，电力系统开始将油中溶解气体分析技术应用于变压器内部故障诊断。多年来，随着实践经验的累积，取样、脱气方法的不断改进，诊断方法也取得了很大发展。可以有效判断变压器设备老化、过热、受潮、放电等早期故障，已成为保障变压器设备安全运行极为有效且必不可少的技术监督手段。
3.2 铁芯、夹件接地电流检测
变压器在正常运行时，铁芯和固定铁芯的金属构件、零件、部件等处于强电场中，在电场的作用下，具有较高的对地电位。如果铁芯不接地，在电位差的作用下，会产生断续的放电现象；如果铁芯有两点及以上接地，铁芯中磁通变化时会在接地回路中产生感应电流。接地点越多，环流回路越多。这些环流会导致空载损耗增大、铁芯温度升高。当环流足够大时，将烧毁接地连片产生故障，甚至可能烧损铁芯。
3.3 紫外成像检测
紫外成像检测的原理是在发生外绝缘局部放电的过程中，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〔13〕，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。
4 结束语
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。
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论文作者:顾祥玉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：局部论文; 变压器论文; 缺陷论文; 信号论文; 铁芯论文; 色谱论文; 超声波论文; 《电力设备》2018年第16期论文;