摘要：随着社会的发展，变压器的发展也有了很大的创新。我国电力系统正朝着特高压大电网输变电模式、智能化变配电系统、清洁能源大规模开发利用的方向发展，在电网规模大规模发展的同时，对电气设备运行的稳定性和可靠性提出了更严格的要求，特别是引入特高压后将改变原有地方区域电网的输变电系统格局，原有环网上一些重载变电站中部分断路器的遮断容量将不满足系统需求，相应的运行方式也需做必要调整。同时对包括现有500kV、220kV环网在内的所有变电设备的可靠性也提出了更高的要求。局部放电是电气设备的常见故障之一，因其成因多样、不易察觉，故障点既可能出现在设备表面也可能出现在设备内部，在一些极端情况下需要将设备拆解才能发现故障成因，如何避免任其发展造成严重的后果成为近年来国家电网公司试验专业的重要研究课题。为了提高设备投运前验收的准确性和设备投运后的可靠性，有必要总结出一套完善便捷的局部放电检测方案，实现设备投运前交接试验、运行中带电检测等环节实现局部放电的全过程监控，并通过分析设备特点，优化检测流程，达到缩短故障判别时间，提高设备运行可靠性的目标。
关键词：变压器；局部放电带电检测技术；现场应用
引言
带电检测具有能够在设备运行情况下进行检测的特点，因此成为了排除运行设备故障隐患的常规和重要手段。文章对局部放电带电检测方法、典型图谱、数据分析和缺陷诊断进行了研究，并针对一起变压器带电检测发现的故障总结数据，剖析故障原因，提出防范措施。
1变压器局部放电带电检测技术
根据局部放电过程中产生的各种物理现象，如电、声、光和热等，出现了两大类测量方法，分别是电量检测法和非电量检测法。电量检测法包括高频检测法、特高频检测法等；非电量检测法包括超声波检测法、光检测法和化学成分分析法等，其中高频法和超声法是变压器常用局部放电带电检测技术。
1.1变压器高频局部放电检测原理
高频局部放电检测技术是利用脉冲电流原理来检测高压电气设备的局部放电。以变压器为例，若变压器内部发生局部放电，利用变压器绕组与铁心之间的分布电容形成的耦合通路，放电产生的高频信号通过此耦合通路经铁心接地线构成回路，卡装在铁心接地线上的高频电流传感器即可接收到变压器内部的放电信号，并在巡检仪上显示出相应的检测数据，通过局部放电高频检测设备能够获得变压器的局部放电信息。
1.2超声法局部放电检测原理
当变压器或电抗器内部发生局部放电现象时，其瞬间释放的能量使分子间产生剧烈碰撞，并在宏观上形成一种压力产生超声波脉冲，此时局部放电源如同一个声源，向外发出超声波。在变压器中以球面波形式向周围传播，只要将超声传感器吸附在变压器油箱外壁，就可以接收到放电产生的超声波信号。超声波信号传播路径不同导致传感器在箱体外壁接收到的超声信号强弱也随之变化，通过这些强弱变化确定超声信号传到变压器外壁最强位置，再采用电声定位法可确定放电源的位置。
2重要性
局部放电带电检测是对电气设备运行健康状况的重要检测试验项目，目前变电站电气设备局部放电带电检测一般采用局部放电检测方法普测，重点运行设备定期检测和在线检测装置实时远传检测信息等方法。上述方法均未考虑采用单一检测方法无法覆盖电气设备全部类型局部放电的检测范围，同时在对疑似故障设备开展局部放电检测时通常仅凭借工作经验开展局部放电定位及定量检测工作，这就造成电气试验人员无法及时将设备准确故障信息反馈给设备检修人员，延长了设备故障判断时间，影响设备运行可靠性。本文中笔者主要以实际工作为基础，围绕现场常见的局部放电试验项目，对超声波法、紫外线法、红外检测法、油色谱分析法等局部放电检测技术的工作原理、应用方法，应用范围进行详细分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆并对油浸式变压器内部结构、易发故障、对应检测方法进行逐一分析，并提出相对优化的组合式带电检测方法，力求整理出一套具备指导性和推广性的局部放电综合检测策略，以提高目前带电检测技术应用和分析的综合应用水平。
3局部放电带电检测方法分析
目前各网省公司均已广泛开展针对不同类型输变电设备的带电检测或在线检测工作，就局部放电带电检测而言比较成熟的方法有：超声波检测法、紫外线检测法、红外检测法、油色谱分析法，现就各种方法的原理及现场使用方法进行逐一分析。
3.1超声波检测法
当电气设备内部发生局部放电时，会伴随电气冲击、振动及声波。超声波法通过在设备外壳外壁(或腔体外壳内侧)预装超声波传感器来测量局部放电信号。其优点是超声波传感器与电气设备无电回路的联系，与设备的运行状态无关，不受设备电气参数影响。缺点是现场设备复杂时易受周围设备机械振动及环境背景噪声影响。同时受超声信号在金属、陶瓷及橡胶制品中衰减较大影响，通常情况下超声波局部放电不宜进行长距离的局部放电点检测，但在短距离探测过程中其定位精度较高。超声波法中常用的计算方法以超声探头点为球心的球面定位方式，即围绕变压器壳体各面布置m个超声波探头，组成超声探测阵列。
3.2紫外线检测法
紫外线的波长范围为100nm~400nm，这个波长范围与太阳光中的紫外线波长有交集，透过臭氧层的吸收最终到达地球表面的紫外线波长都在280nm以上，低于280nm的紫外线波长范围内都较少受到日光的干扰，把低于280nm的紫外线区域称为“日盲区”。因此在“日盲区”波长范围内对设备局部放电产生的紫外线进行观测可以取得较好的效果。紫外线成像系统的工作原理：设备接受到被测光源与背景光源的混合信号进入光学处理设备，被紫外光束分离器分离成可见光和紫外线，前者经过滤波和信号放大以后进入可见光镜头，后者通过“日盲”滤镜，滤掉日盲区以外的紫外线，并在紫外线感光元件上形成紫外图像，之后经过图像处理系统将两者叠加，就可在显示屏上看到实时图像与对应的紫外线产生情况。
3.3红外线检测法
红外热成像监测法即是通过热成像系统对电气设备的红外辐射强度进行测量，通过对电气设备外层温度的变化和差异间接判断出设备局部放电的位置和程度。辐射在穿透空气过程中其能量随着传输距离的增大成递减趋势，但由于大气中的不同成分（二氧化碳、臭氧、水蒸气）对不同波长辐射的吸收程度存在差异，通过实验室观察发现红外辐射在1μm~2.5μm、3μm~5μm、8μm~14μm这三个波长范围内被大气的吸收作用最弱，在这三个波长范围内对被测物体进行红外辐射检测收到的效果最好，这三个波长范围也被称为“大气窗口”。常用的红外检测设备选用的波段是3μm~5μm（短波）、8μm~14μm（长波）。目前变电、输电、检修等专业广泛使用的红外测温仪器，也叫做焦平面红外热像仪，其原理是通过高密度的半导体光电耦合元件（类似CCD或CMOS）将红外辐射信号转换成电信号，经信号处理系统输出到显示器。
结语
变压器油中溶解气体的气相色谱分析、红外热成像、铁心接地电流被认为是检测变压器内部是否发生故障以及故障类型的重要手段，案例中试验人员在设备周期性检测过程中发现变压器内油色谱检测异常，并结合红外热成像仪和铁心接地电流法准确判断出故障点，为设备的停电检修工作提供了准确的信息。
参考文献:
[1]郭俊，吴广宁，张血琴.局部放电检测技术的现状和发展[J].电工技术学报，2005，30(8)：29-35.
[2]刘振亚.特高压交流电气设备[M].北京：中国电力出版社，2008.
论文作者:于凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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