摘要：当前针对变压器局部放电的检测手段有很多，但是单一的检测手段易受现场干扰、变压器内部结构等因素影响，使得检测结果不能真实的反映设备状态。针对这些问题，衢州供电公司积极推进变压器局部放电综合诊断方法的研究与应用，从实践中总结经验，归纳出局放综合诊断法。检测中采用以变压器油中溶解气体分析、超声波、高频电流和特高频信号为基础的变压器局部放电综合检测技术，成功实现变压器内部局放的定位与定性，避免单一测试方法造成判断的片面性，并通过停电的局部放电检测技术对带电检测结果进行验证，证实该方法的可靠性与实用性。本文还就存在类似疑似信号的变压器提出相应的处置措施。
关键词：局部放电；诊断技术；处置措施；带电测试
引言
电力变压器作为电力系统的枢纽设备，运行的可靠性直接影响电力系统的安全运行。为保证电力系统的稳定，必须加强对电力变压器绝缘的监测和诊断。
目前，针对变压器局部放电检测手段主要有：超声波法、超高频法（UHF）、油中溶解气体分析、高频电流法、脉冲电流法等。但是变压器内部结构复杂，单一的检测手段不能真实、全面、客观地反映变压器的运行状况，唯有综合运用不同的检测方法，对检测数据进行综合分析，才能做出正确合理的决策。为此，衢州供电公司积极探索以变压器油中溶解气体分析、超声波、高频电流和特高频为基础的变压器局部放电综合检测技术的推广应用，将检修重点转移到对设备状态的监测、分析和预控上来，成功检测出以110kV高新变1#主变本体为代表的典型变压器局部放电。
1 局部放电诊断技术
变压器内的局部放电现象的发生，会产生声、光、电磁辐射、局部过热和特征气体等现象，带电综合检测技术主要是局部放电产生的声、电磁场和特征气体，采用检测超声波、特征气体、特高频和高频4种信号为基础的综合检测手段。
1.1 超声波检测技术
介质中发生局部放电时,其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发,此时放电源如同一个声源,向外发出声波。由于放电持续时间很短,所发射的声波频谱很宽，可达到数MHz。它通过安装在变压器油箱壁上的超声传感器探测超声波脉冲信号的发生,来判断局部放电现象的发生,通过对超声波脉冲信号的探测和多路超声波信号探测装置的摆放,可以方便地计算出局部放电的位置,易于实现对局部放电源的定位。
但是，由于声波在传播途径中衰减、畸变严重，超声波检测法不能反映放电量的真实大小。这使得在现场检测时不能单独使用超声法，而将超声波法与其他测试方法联合检测以得到更准确的测试结果。
1.2 气相色谱法
气相色谱法是利用变压器发生局部放电时内部固、液体绝缘材料因老化或者缺陷而产生各种气体C2H2、C2H4、C2H6、H2、CO、CH4等各种特征气体溶解在油中的含量进行测量分析判断其故障。目前，该技术在电力系统有着广泛的应用，分为离线和在线两种模式，能够实时监测变压器内部的绝缘状态，能够第一时间发出告警。但是，气相色谱法不能实现对变压器内部局放源的定位与定性，需要联合其他测试方法进行判断。
1.3 特高频检测法
特高频检测法是通过特高频传感器接受局部放电过程中产生的特高频电磁波，实现局部放电的检测。检测时，通过安装在变压器事故放油阀处的特高频传感器接受局部放电产生的信号，这样可以利用变压器壳体对干扰信号进行屏蔽。但是，由于变压器内部结构十分复杂，局放源位置具有很大的不确定性，使得特高频传感器能否接收到局放信号变得未知。
1.4 高频电流测试法
局部放电在变压器内部发生时，局部击穿过程很快，将会产生很陡的脉冲电流，脉冲电流将流经设备的接地引下线，同时会在垂直于电流传播方向的平面上产生磁场。高频电流法就是通过在变压器的铁芯和夹件的接地上安装高频电流传感器，从局放产生的磁场中耦合能量，再经线圈转化为电信号的方式，可以检测判断变压器中局部放电位置与铁芯夹件的位置关系，为局放的定位增加判断依据。
2 局部放电案例的综合诊断
为进一步适应电网发展需要，衢州电力公司积极探索带电检测技术的推广应用。2015年完成110kV及以上共10台变压器的局部放电带电测试工作。笔者以110kV高新变1#主变作为局放检测的案例分析。
2.1 油中溶解气体分析
2015年2月份，在对1#主变进行油色谱例行试验分析时，发现该主变油中乙炔含量从0.12μL/L增长到0.85μL/L，其余气体没有变化。针对这种情况，决定缩短油色谱分析的周期，进行一月一次的跟踪试验。分析2月份到7月份的色谱变化状况，具体数值见表1,根据表1数据，我们画出了氢气与总烃、乙炔含量的变化曲线，如图1、图2所示。
三比值法结果显示故障类型为电弧放电，然而由于油中各特征气体均未超过注意值，因此需要进一步跟踪色谱变化趋势，判断三比值结果是否发生变化。
2.2 高频局部放电检测
高频局放检测前利用校准方波对铁芯和夹件分别进行校准，校准方波采用2000pC，在铁芯和夹件处高频局部放电检测仪都检测到了疑似放电信号，图3、图4分别为铁芯高频局放相位谱图和夹件高频局放相位谱图。
由上图可以看出夹件接地、铁芯接地高频信号都具有明显的脉冲信号特征，同时这两个信号是有周期性特征，脉冲信号均出现在第一和第三象限且有相位聚集效应，符合局放特征，放电类型怀疑为变压器内部悬浮放电。再结合外壳接地信号频率范围以及全相位信号聚集特性，发现除了铁芯及夹件信号汇入大地，同时也符合变压器内部自由颗粒放电的特征，综上所述，通过对高频电流信号分析得知，变压器内部存在局放现场，怀疑是悬浮放电和自由颗粒放电共同所致。
2.3 特高频检测
通过安装在变压器事故放油阀处的特高频传感器，未检测到信号。图5是特高频PRPS谱图。通过特高频PRPS来看，不具备任何类型局放特征，属于环境噪音特征，因为特高频穿透性较差，不排除由于变压器本身由于是低能量放电且位置较远，特高频信号无法到达UHF传感器处，而导致信号接收不到。
2.4 超声波诊断定位检测
采用16通道的超声定位设备进行局放超声检测，我们将主变分成上中下三个横截面进行3次布点监测。在中层和下层的布点测试中， 16个通道均未检测出信号，于是我们将16个探头向上移动，布点位置见图6。
在上层的16个探头中，探头2和探头6有信号传出，探头2和探头6的位置位于110kV高压套管B相和C相附近，通过图7超声相位谱图和图8的撞击对特征指数的图谱特征看，该区域可能存在自由颗粒放电现象。
从以上超声的测试过程中，我们可以认识到如果我们只在一个横截面上进行布点，就有可能错过局放信号的捕捉，导致误判，所以现场测试时将主变分成三个横截面进行测试能够减少漏判。
3 局放源位置的验证与处理措施
3.1 局放源定位比对
综合高频电流以及超声波数据分析来看，该台变压器内部确认存在低能量放电，放电类型依据高频电流和超声波特征，怀疑是悬浮放电和自由颗粒放电混合性低能量放电，根据接收到超声信号的通道位置，怀疑最大可能位于110kV 变压器内部靠近高压套管B 相及C 相区域附近。具体区域见图9红圈所示。
为证实带电检测结果的可靠性，2015年8月29日安排了现场离线局放试验。从表3的局部放电试验数据可以看出，A、C两相试验结果正常B相局部放电量在施加激发电压后,检测到局部放电，约65pC，而后放电量随时间推移逐渐增大，在30分钟后增大至约160pC，并且当试验电压降至1.1Um/√3后，该放电现象仍然存在，放电的起始及熄灭电压分别为81.2kV及59.9kV（110kV侧）。总体上，该主变离线局放试验过程中B相视在放电量虽然不大于300pC，符合规程要求，但是有逐渐增大的趋势。
从以上离线局部放电试验的结果可以证实1#主变内确存在局部放电，放电位置在B相，且属于低能量局部放电，与带电测试结果基本吻合。
3.2 处理措施与建议
根据以上的检测结果，可以判定1#主变内存在低能量的局部放电，综合该变压器的历史运行状态：金华站单极大地回路试验期间该站直流偏磁情况良好，自投运至今未发生近区短路等危害设备状态的事件，且该主变近年来负荷稳定，基本维持10-20MVA之间。我们建议：1.调整离线油色谱跟踪试验周期为半月一次，油色谱在线监测周期缩短为1次/天。
2.根据实际情况，尽快安排安装110kV高新变#1主变局放在线监测系统,实时监测主变特高频局放信号以及铁芯夹件的高频局放信号。
3.控制1#主变负荷，避免主变过负荷运行。
做好以上工作后，如果发现局放信号有明显增大的趋势，可以安排停电吊罩检查。
4 结语
由以上分析可知，带电综合检测法具有灵敏度高、定位准的特点，改变了传统的局部放电检测手段，大大提高发现主变内部缺陷的概率，便于检修策略的制定与隐患防治。通过对衢州公司所辖变压器的局放带电综合检测的实施，得出如下结论：
1）基于超声波、特征气体、特高频和高频4种信号为基础的综合检测手段是变压器局部放电检测的最佳选择之一；
2）仅仅依靠一种或者两种方法易造成误判，从而认为该变压器不存在问题；
3）对有疑似局部放电的变压器进行跟踪测试，通过趋势分析、横向对比、纵向对比等分析方法，做出客观合理的检修决策；
参考文献:
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[2]陆瑾袁聪波.变压器局部放电的电—声联合检测技术应用.上海：华东电力，2006.9（34）：78-81
[3]白保东、兰云鹏.变压器局部放电射频和超声联合检测.沈阳工业大学学报，2009：11-15
作者简介:
童志明(1987一)，男，浙江，工程师，主要从事高压电气试验及变电设备带电检测工作。
论文作者:童志明,蓝道林,汪桢毅,潘海兰,徐翀
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
标签：变压器论文; 局部论文; 信号论文; 超声波论文; 电流论文; 特征论文; 气体论文; 《电力设备》2017年第3期论文;