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摘要：针对电力变压器局部放电产生的危害问题，体现了开展超高频局部放电监测的重要性，在此根本上通过对330kV变电站变压器现场采集到的局部放电超高频信号进行归类分析，得出了几种特征波形。
关键词：电力变压器；超高频信号；局部放电
引言
随着电力系统的进步和电压等级的提升，局部放电已经成为电力变压器绝缘劣化的主要原因之一。因此，如何通过检验变压器局部放超高频检测来分析数据找到解决此类问题是关键所在。变压器局部放电电流脉冲会产生高频、超高频的空间电磁波辐射，通过天线能够耦合空间电磁波。由于超高频电磁波检测具有测量频率高、频带宽、信息量大、抗干扰强等特点，同时具有宽度的超高频检测频带能够容下很多电信号。所以通过超高频电磁波信号分析局部放电特征，利用超高频电磁波对局部放电类型和放电位置识别已经得到越来越多的重视和应用。因此，开展变压器局部放电的超高频在线检测，对保障变压器的安全可靠运行具有重要的意义。
一、变压器局部放电监测技术的研究现状
局部放电表现为在高电场强度下发生的放电现象，对不同的介质，发生的放电现象不同。在放电过程中会发生各种物理现象，例如电、光、声、热等等。变压器的在线监测是基于这些现象而进行的。监测到这些物理量之后，通过相应的分析，对放电情况做出相应的判断。基于这些现象，监测方法可分为光学检测法、化学检测法、超声波检测法、电脉冲检测法等。这些检测法还可以分成非电检测法和电检测法两个大类。
（一）非电检测法研究现状
1、光学检测法
局部放电的时候就会发生出光的辐射现象，放电方式不同，波长也就不同，因为不同的放电方式在变压器油中就会发出不同波长的光波长的范围大都在500纳米到700纳米的范围内。检测到光波长以后，再利用光电转换的方式，用检测到的波长确定是哪种放电源。光检测法的缺点是在整个的监测过程中所需器材价格高但是灵敏度较低，目前此方法的实用性不高，还没有在现场的测试中得到大量应用。
变压器局部放电时，内部油会点解放出出各种气体，不同放电类型的物质，检测分解出的各种气体的成分和浓度不同，不同的故障分解出的气体成分和浓度不同、故障类型和故障程度也不同。可根据已有的判别标准进行对比分析，但是目前这种判别标准没有很精确的实践检验过，因此目前还没有一个统一的适用于各种情况的标准，多为按照自己的历史经验制定的标准。这种方法需要很长的检测周期，缺陷是对于突发状况应对不足，但是对于故障早期的发现是很有效果的。
3、超声波检测法
当变压器发生局部放电时，会有超声波能量发出，这个时候就将超声波传感器等接收装置放在监测对象的表面，通过这种方式对信号进行接收并且分析，这种检测超声波信号的方法称之为超声波检测法。超声波检测属于非电的物理检测方法，这种方法可有效躲避开不必要的电磁干扰，在确定信号正确之后就可以进行定位等检测。故障发生点与超声波传感器之间的距离远，因此传播媒介等多种因素都会影响超声波信号的准确性，致使得到的信号失真。超声波检查法通常跟其他的一些检测法相结合，例如与脉冲电流法相互结合来进行放电的各种检测，超声波检测法可以用来对放电源进行定位，脉冲监测法可以测量放电量的大小。
4、红外检测法
在发生放电现象时，放电发生地点部分的温度就会升高，可以通过使用红外探测仪的热成像原理去观测热集中点。但是通常情况之下变压器的组成是非常复杂的，热传输的过程也是非常的复杂的，因此通过红外检测的方法去检测放电点是困难非常大的。目前这种方法也没有得到实际的应用。
（二）电监测法研究现状
1、脉冲电流法
通过检测外壳铁心接地线和变压器套管末屏等由于放电而引起的脉冲电流的方法称为脉冲电流法，通过分析这些数据来求得放电的具体情况，如大小位置等信息。脉冲电流法的发现和研究是比较早的，这种方法的使用范围也是非常广泛。国际电工委员会和我国都对脉冲电流法做出了相应的标准。用于检测的电流传感器大都采用洛克夫斯基线圈这种方式，能够有效检测出不同电流类型。通常的电流传感器有宽频带和窄频带两种分类方法，宽带传感器带宽为100千赫兹上下，中间频率在200千赫兹～400千赫兹之间，宽频带的脉冲分辨率要高而信噪比却低，窄频带传感器频率一般在10千赫兹上下，中心频率在20千赫兹～30千赫兹之间及以上，它有灵敏度比较高且抗干扰性好等的好处等优势，但同时其输出的波形会有畸变的现象。这种方法虽然灵敏度高，但是易受电磁的干扰，因此在现场测试时难以获取信号，只有在屏蔽的实验室内才能达到理想的效果。
2、超高频检测法
局部放电会在产生辐射的同时会产生多种类型的电磁波，不同电磁波的频谱规律和局部放电源的几何形状及放电间隙的绝缘强度都有一定的相关性。当连续放电的时间较短并且不同放电过程之间的间隙较小是，电流脉冲的坡度也比较小，导致高频电磁波向外发射的程度就比较微弱。当放电间隙的绝缘强度比较高时，放出的电子击穿速度比较快，会获得坡度相对较大的脉冲电流，产生激烈的电磁波向外发射情况。这种电磁波的能量通过固定的速度沿电磁波的传播方向流动，因此通过耦合这种以横向电磁波波形式传输的电磁信号，就可以据此来监测到变压器内部的局部放电的情况，这种监测方法称作超高频监测方法。超高频检测法是通过超高频传感器检测局部放电产生的超高频电磁波。
二、超高频信号归类分析
通过对330 kV变电站变压器现场采集到的局部放电超高频信号进行归类分析，得出了以下几种特征波形。
（二）超高额局部放电波形
对局部放电超高频渡形进行了归类分析，得出单次局部放电超高频信号类型可以慨括为两类三街形和纺锤形。圈l所示局部放电超高频波形类似三角形，电压从最大值逐渐衷减为0，时域电压峰值为33mv，振荡持续410呱背景噪声为2mv．时域图中横坐标为时间，单位为ns．纵坐标为电压值，单位为v.时频图中横坐标为时间．单位为ns．纵坐标为频率，单位为Hz，颜色表示在某一时刻某一颓率下信号的电压幅值，右侧的色区表示了色彩深浅与电压幅值的对应关系。从图1可以看出，在220 ns．100MHz左右电压幅值达到最大。图2所示为局部放电超高频信号另一种常见的波形，形状类似纺锤形，电压先增大到最大值19 mv后衰减为0，振荡衰减时间为200ns.由于电压值较,振荡衰减时间比幽l短。
（二）干扰波形
在对一年多的监测数据进行分析时，出现一些频率较低(<20MHz)的振荡信号，如网3和图4所示。图3所示波形频率由7 MHz．10 MHz．14 MHz和t6MHz等多个频率组成；圈4所示类似高频正弦渡信号。额宰约为12MHz。遮两类信号所占比剜极小，将其归类为干扰信号。
结语
A.局部放电是导致变压器绝缘层破坏的主要原因，并且会对设备造成毁坏。而超高频法具有抗干扰能力强、能识别缺陷地位等优点，因此，对电力变压嚣实施超高频局部放电检测具有重要的意义。
B.在探索一种用于局部放电检测用的微带天线传感器的过程中，经过不断地挂网运行和提前检验，证明该装置工作稳定、可靠，应用此种方法能更好的进行工作。
C.采刚时域分析、频域分析以及时频分析对现场采架得到的局部放电超高信号进行分析，得出几种特征波形并对现场监洲数据进行分析。
D.局部放电检测的前提是放电源的区分，有待于进一步的探人研究。
参考文献
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[4]马晓华.电力设备绝缘监测综合式应用软件的研究[D].华北电力大学（北京）,2003.
论文作者:宋临春
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/18
标签：局部论文; 变压器论文; 信号论文; 电磁波论文; 脉冲论文; 波形论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第15期论文;