摘要：作为一项关键的检测技术，变压器局部放电检测越来越受到人们的广泛关注，尤其是近年来，局部放电检测技术的不断发展，使得便携式、手持式局部放电检测仪器已逐步取代以前笨重的停机检测仪器，并得到了广泛的使用。鉴于此，本文就局部放电检测技术在变压器巡检中的应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：变压器；局部放电；检测
1.局放检测仪器的分类及功能
局部放电检测仪器主要有手持式局部放电检测仪器和便携式局部放电检测仪器两种：手持式局部放电检测仪器，主要用于变压器、GIS、高压开关柜及高压电缆等高压设备的局部放电检测，可快速对高压设备进行扫描得到局部放电检测结果，属于巡检类仪器；主要采用超高频、高频电流、瞬态对地电压、超声波四种检测模式，能够满足高压设备局部放电检测的巡检要求。便携式局部放电检测仪器，主要用于变压器、GIS、高压开关柜及高压电缆等高压设备局部放电的精密检测和放电部位的定位。便携式局部放电检测仪在检测精度、检测信号通道和软件分析方面要高于手持式局部放电检测仪。
能够在手持式局部放电检测仪检测的基础上进一步确认局部放电故障的严重程度，并判断局部放电点的位置。但采购费用较高，对数据的分析要求也明显高于手持式局部放电检测仪的分析要求。手持式局部放电检测仪器用于高压设备的日常巡检，可以有效的实现：（1）对在线运行的高压设备局部放电情况进行实时检测，掌握高压设备的运行状态；（2）建立高压设备局部放电状态数据库，建立局部放电状态趋势分析，为设备维护提供技术支持。
2.局部放电检测技术在变压器巡检中的应用
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。
2.1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。通过这些探头测量并计算出收到超声信号与局放点发出电信号的时间差ti（i=1，2，...，m），假设声波在变压器中的传播速度为V，近似可知从放电点到超声探头的距离为V·ti。使用m个探头仅此可以建立局放点距离超声探头和时差的球面方程为：Yi（ttiX）=（X1-Xi1）2+（X2-Xi2）2+（X3-Xi3）2
-（V·ti）2=0（i=1，2，...，m，m≥4）
其中，tti=（Xi1，Xi2，Xi3，ti）；X=（X1，X2，X3，V）；第i个超声波探头的空间坐标为（Xi1，Xi2，Xi3）；
局放源的空间坐标为（X1，X2，X3）。
也就是说只要解出这个非线性超定方程组的解X即可获得局放源的空间位置坐标和声波在变压器中的传播速度。可以理解为将超声探头设为球心，将V·ti设为半径，由此m个探头组成的m球体表面相交的那个点即为局放源位置。现场使用的检测设备中通常使用最小二乘法进行计算，确定X的最优解。
2.2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。
2.3油色谱分析法
油溶解气色谱法（简称油色谱法）是一种通过检测溶解在绝缘油内所溶解气体成分间接对电气设备内部故障判断的一种方法。这种方法适用于使用矿物绝缘油作为绝缘材料的电气设备。常见设备如变压器及附属套管、PT、CT、油浸式电抗器等。其主要检测气体为H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2等。表1列出的是故障气体的产生和故障温度的对应关系，其中乙烯主要是在500℃~750℃条件下生成，乙炔的产生温度则达到800℃~1200℃。绝缘油在各类反应过程中通常都伴生少量的CO和CO2，在密闭的环境中这两种气体可长期积累，成为检出量最多的气体成分。
表1故障气体的产生和故障温度的对应关系
实际工作现场如果发出轻瓦斯动作信号可在气体继电器或者储油柜胶囊内取气进行分析，进而对变压器内部故障进行判断。
3.增速箱振动响应与故障诊断应用实例分析
某高线生产线精轧机增速箱故障诊断实例：从采集的在线监测数据分析：增速箱输出轴L端（57齿侧）包络频谱中存在较高的162250X轴承内圈缺陷频率；速度频谱中也同样存在该轴承内圈特征频率；输入轴、输出轴包络、速度频谱中均存在转频谐波频率，转频谐波明显；增速箱输出轴Ｒ端速度频谱中存在多重转速谐波，并伴有1/3倍转速谐波，存在松动及摩擦现象；图谱中未见明显的齿轮特征频率，时域频谱中冲击特征不明显，现场查看该增速箱轧钢时存在异常噪音，跟踪振动趋势发现减速机轧钢时振动随轧制负荷波动。拆检验证：根据现场设备运行情况，利用计划检修时间对增速箱轴承进行拆检发现：增速箱输出轴L端轴承（57齿侧）内外圈存在剥落现象，轴承滚动体也存在明显磨损。对增速箱输入轴承进行拆检发现：增速箱输入轴轴承内外圈存在剥落现象，利用检修及时对轴承进行更换后设备运行稳定。
结语
近几年各地变电站容量发展迅速，但是一些老旧变电站设备运行状况不容乐观，由于许多主变压器经历过多次短路电流冲击，因此试验人员应灵活运用油色谱、红外测温、高频局放测试等带电检测手段，对主变压器的运行状态进行持续性监测，并根据设备运行状况，电网负载，夏季温度等有针对性的缩短检测周期，能有效发现设备隐患，提高缺陷的检出率。
参考文献：
[1]王世杰，王伟，郑理威，杜键，于雷，王鹏.变压器局部放电故障测向的复倒谱去混响方法[J].科学技术与工程，2019，19（06）：142-149.
[2]连双.局部放电带电检测技术在配电环网柜中的应用[J].电工技术，2019（03）：125-126.
论文作者:孙政
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：局部论文; 设备论文; 紫外线论文; 变压器论文; 高压论文; 超声波论文; 超声论文; 《基层建设》2019年第12期论文;