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摘要：干式变压器作为极其重要的电气设备，对于传输、升降电压等级有不可小觑的关键性作用和意义，而电力变压器的正常运行状态离不开其自身的绝缘质量的高低，电力干式变压器的绝缘老化或破坏现象大多是基于长时间的运行而产生的，由此引发干式变压器的绝缘缺陷，致使电力设备出现运行故障。为此，要注重对干式变压器局部放电的在线监测研究，通过对局部放电性质、位置的在线监测和判断识别，及时发现干式变压器的潜在绝缘缺陷，更好地提升供电质量。
关键词：干式变压器；局部放电；在线监测
1干式变压器局部放电的产生及类型
干变的绝缘由于种种原因不可能一直保持绝缘介质的纯净和致密，总会在一定条件下引入其他异物，比如微小气泡、水分及其他杂质等。这些分散性异物一般是从两方面出现的，一是由于干变长时间的运行，其绝缘物质在电场、热等条件下发生老化分解产生的，二是在干变的生产制造过程中由于制造工艺等原因而没有去除干净而残留的。当在该绝缘介质上施加电压时，由于这些异物的存在导致电场发生畸变，使电场强度分布不均，造成这些异物附近的电场更加集中，具有比周围更高的场强，当到达一定界限值时，这些存在绝缘缺陷的部位则会首先发生电离放电现象，称为局部放电。局部放电通常是发生在绝缘缺陷的局部位置，相对绝缘的整体来说空间很小，在一般情况下不会直接导致绝缘系统的整个击穿。但是局部放电的发生会伴随着电子、离子、光子等物质的产生，这些物质会在电场的作用下往复冲击绝缘介质，使其逐渐分解、腐蚀、破坏和老化，导致绝缘缺陷的扩大。由此可见，虽然局部放电的能量很小，但它对绝缘材料的破坏却是严重的，与绝缘的状态密切相关。局部放电的发生根据绝缘缺陷的性质和部位不同，可以分为以下几种放电形式，当发生在绝缘介质与空气接触的表面时，我们称之为沿面放电；当绝缘介质内部因存在空穴或气泡而发生放电的，称之为内部放电或气隙放电；除了绝缘介质存在上述缺陷或由于分布不均匀造成电场发生畸变导致局部放电的发生以外，如果导体的表面存在尖刺毛刺或导线、导体等端部较尖，这些部位也会发生电场的畸变，造成放电的发生，如变压器高压端子没有屏蔽好等，这类放电称为电晕放电。
2干式变压器局部放电在线监测模式应用
2.1脉冲电流法
该方法首先将干式变压器等效成一个电容，如果变压器内部发生局部放电，那么就会在检测回路中形成脉冲电流信号。然后对这个脉冲电流信号进行检测并用方波对其进行定量校正，就可以获得局部放电量的大小值。因为脉冲电流法的测量频率一般都在1MHz以下，所以运用该方法可以得到很高的检测灵敏度，但同时检测过程也极易受到外部电磁环境的干扰和影响，所以给该方法的实际应用造成了一定的限制。目前脉冲电流法主要用于室内检测或现场离线试验，这主要是因为室外环境或工作现场拥有很多极为强烈的干扰因素，而这些干扰可能会淹没原本就非常微弱的脉冲电流信号，所以如何对外部干扰进行有效的识别和管控是推广该方法运用过程中的一个主要技术难题。近年来，很多学者针对在线检测运用提出改善措施，比如开设相位窗口、进行窄带选频测量或采用脉冲极性鉴别技术等。
2.2超高频法
对于包括脉冲电流法在内的大多数局放检测方法，因为其测量频率普遍在1MHz以下，所以测量频带就极易和无线电波、电网的载波通信频带相重叠，即非常容易受到外界环境因素的干扰，无法在较强的干扰背景中将局部放电区分出来。而超高频法的测量频段主要在300～3000MHz的范围内，它是通过检测局放产生的超高频电磁脉冲信号来实现检测，所以运用超高频法就可以成功地将绝大多数干扰避开。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般电力系统运行产生的干扰信号都在300MHz以下，所以不会对超高频法的使用造成影响；而对于电视信号、手机通信等固定频率干扰，也可以通过运用选频滤波技术来加以规避。目前在电力变压器的局放检测领域，超高频法的有效性和检测灵敏度已经得到了充分证实。
2.3超声波检测法
干式变压器局部放电会伴随光、热、电荷及超声波，可以利用压电陶瓷的压电原理，将接收的局部放电的超声信号转换为电压信号，对其进行采集、处理、在线检测和存储，较好地实现对干式变压器局部放电的性质检测、类型的识别和定位监测。这种无损检测方法主要是利用安装于变压器箱壁上的超声传感器，实现对超声波信号的测量，无须监测系统与被监测变压器之间发生电气联系，且不受超声波信号的干扰，是极其安全、简单、高精度的在线监测方法，能够准确地识别局放源的位置及模式。
3干式变压器局部放电在线监测系统的研发
3.1虚拟仪器的应用
虚拟仪器的实质是将可以完成传统仪器功能的硬件和计算机软件技术充分的结合起来，用于实现并扩展传统仪器的功能，来完成数据的采集、分析和显示。虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。组建测控系统的成败在很大程度上取决于软件平台、开发工具以及相关硬件设备的选择。与以前的监测系统相比，运用虚拟仪器建立的在线监测技术无论在智能化程度、性能价格比、处理能力和可控性上都有了很大的提高
3.2干式变压器局部放电在线监测系统构成
干式变压器局部放电在线监测系统主要包括硬件和软件两个部分，其中系统的硬件是系统的主要组成部分，是该系统必不可少的装置，主要包括超声波传感器、信号调理单元、采集卡和拥有软件系统的计算机等。系统的软件部分则是监测系统的核心，监测系统的目标和功能主要是靠系统的软件部分来与人互动实现。该系统的工作流程是：当有局部放电源存在时，超声波传感器会接收到局部放电发生时产生的超声波信号，并通过压电原理把声信号转换为电压信号输出，然后经过信号调理单元对信号分离放大处理后经电缆线送至安装数据采集卡的计算机，实现对局放信号的采集、保存、处理和分析。
3.3干式变压器局部放电在线监测系统的开发
对于本局放在线监测系统软件来说，其整体设计可以由以下几部分组成：数据采集模块、数据储存模块和数据分析模块等。而功能主要分为两个部分，其一为对局放超声信号的实时监测，能够显示超声信号的实时波形，并通过阈值判断进行故障预警，从直观上观察干式变压器的运行状态是否正常，并对监测数据按照需要进行保存；其二是对保存的局放超声数据进行分析处理并得出处理结果，预测指导变压器的检修计划。反应到监测界面上就是超声信号实时波形的显示、历史数据波形的查询和故障数据的分析等，其中故障数据的分析包括故障源的定位和故障类型的模式识别等。
4结束语
总之，干式变压器的绝缘状况与其正常运行状态有直接的关联性，如果绝缘出现老化或破坏现象，则会引发干式变压器不同类型的局部放电，要全面了解和掌握干式变压器运行环境及局部放电的故障类型，基于超声波信号进行试验模拟和在线监测，提取局部放电模式识别的输入特征量，精准获悉干式变压器局部放电的超声信号位置、性质，确保干式变压器的安全可靠运行。
参考文献：
[1]张涛.基于特高频的干式变压器局部放电在线监测[D].华北电力大学，2013.
[2]杨东星.干式变压器局部放电在线监测及模式识别的研究[D].华北电力大学，2015.
[3]蔡秀凯，韦莉.干式变压器局部放电测量方法[J].电气制造，2012，（05）：66-67.
论文作者:雷英智1,马明阳2,马国雷3,车敏4
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/26
标签：在线论文; 局部论文; 干式变压器论文; 信号论文; 脉冲论文; 发生论文; 电场论文; 《河南电力》2018年13期论文;