西安西拓电气股份有限公司 陕西 西安 710065
摘要：在长期的社会发展过程中，我国的科学技术也实现了进一步的发展。带电检测技术能有效的发现变压器运行下的异常情况，相比停电试验更能灵敏、及时的发现一些早期缺陷。因此，通过对变压器全面开展带电检测及在线监测，能够准确把握其状况，减少停电损失和维护费用，提高供电可靠性，是电网发展的必然趋势。因此，本文就针对电力变压器局部放电带电检测技术进行简单的研究分析，以供日后参考。
关键词：电力变压器；局部放电；带电检测
随着国民经济的不断发展与电网水平的提升，人们对于供电安全性、可靠性要求持续提升。状态检修在国网公司的全面推行实施，对电网主设备变压器健康状态的检测提出了更高的要求。常规停电检测周期长，难以发现潜伏性和发展性故障。在变压器设备停电周期不断延长的背景下，停电检测状态量已经无法满足对变压器的状态评估需求。
一、变压器带电检测原理分析
简单来说，所谓的局部放电，指的就是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。变压器结构复杂，附件种类多，运行过程中，其内部和外部电磁场分布情况比较复杂，存在特定的电、磁、声、光、热、气现象。当变压器运行异常时，上述各物理或化学现象会出现对应的变化。带电检测则利用专业的检测仪器检测、分辨上述物理或化学变化，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。
二、局部放电类带电检测方法
在实际的局部放电过程中，其通常会出现正负电荷的中和，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4种方法：高频局部放电检测；特高频局部放电检测；光学检测；局部放电检测。
（一）高频局部放电检测
事实上，所谓的变压器高频局部放电检测，指的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3～30MHz，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。高频局部放电检测表征局部放电特征的图谱主要是PRPD相位图谱和等效频率—等效时间图谱。PRPD图谱是局部放电相位分布图谱，横坐标表示相位，纵坐标表示幅值，根据脉冲的分布情况可以判断信号主要集中的相位、幅值及放电次数，进而判断放电类型。
（二）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1GHz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300～3000MHz。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[1]。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。
（三）光学检测
在变压器油中，放电产生脉冲电流的同时伴随着发光、发热等现象。利用光电探测器检测局部放电产生的光辐射信号，包括紫外、可见光、红外 3 个谱段，将截取的光信号转化为电信号经放大处理后送至检测系统即为光学检测法，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。采用光学检测法，经光电信号转换后，得出的电压信号幅值与传统脉冲电流法检测到的放电量（p C）近似为线性关系，故可利用光学检测法测得的电压信号反映放电的强弱。将光测法与传统的电流脉冲法测得信号进行比较，发现采用光测法检测到的光脉冲信号能更好的反映变压器油中局部放电的放电次数与放电强弱，可得到更真实的变压器内部局部放电状况，如图1所示。可见，利用光测法对电力变压器进行局部放电带电检测是一种新的电力设备故障诊断思路，但还有很多技术和工程问题需要解决，如光电信号之间的等效性、设备内部结构对检测信号的影响、光电转换装置成本高等，因此目前光测法还处于实验室到现场应用的过渡阶段。
图1 油中局部放电光信号与脉冲电流信号对比
（四）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。由于变压器内特高频传感器比较少，现场使用较多的是超声波局放定位方法[2]。当特高频和超声波传感器均能检测到局放信号时，可采用“声—电联合”方法定位。因为特高频传播速度远大于超声波传播速度，故可将特高频传感器检测的局放信号作为触发源，用超声波传感器检测到局放信号的时间乘以超声波传播速度，直接得到局放源距离超声传感器的距离，在变压器上选取多个超声波测点，就能计算出放电源的空间坐标。
三、结语
总而言之，在经过了多年的发展创新以后，电力变压器的带电检测技术已经形成了一整套完整的检测方法、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。局部放电类的带电检测方法是近些年兴起的新型检测方法。其中高频局部放电检测因从铁芯、夹件获取高频电流信号，易于操作，应用最为广泛，但仍需加强主变套管末屏接地线的引下改造工作。
参考文献
[1]刘嘉林，董明，安珊，杨兰均，邝石，张伟政.电力变压器局部放电带电检测及定位技术综述[J].绝缘材料，2015，08：1-7.
[2]杨坤.变电设备局部放电带电检测技术研究[D].山东大学，2014.
论文作者:任延斌
论文发表刊物:《电力技术》2016年第8期
论文发表时间:2016/10/20
标签：局部论文; 变压器论文; 信号论文; 脉冲论文; 电流论文; 图谱论文; 传感器论文; 《电力技术》2016年第8期论文;