摘要：电力系统运行中出现的局部放电现象会使电力设备发生运行故障，因此对电力变压器局部放电带电检测及定位技术进行了研究。通过分析高频电流法、超高频法、超声波法、光学法和油中气体溶解分析法等局部放电带电检测技术，阐述超声波带电检测定位技术和特高频带电检测定位技术，并对比分析了这些检测和定位技术，旨在探究其现实应用。
关键词：电力变压器；局部放电；带电检测
引言
电力变压器内部发生局部放电就会影响电气设备使用寿命。局部放电时间虽短，能量较小，不会立即引起绝缘的穿透性击穿，但是具有很大的危害性。局部放电对绝缘设备的破坏是一个缓慢的发展过程，对高压电气设备长期安全运行造成影响。由于传统的脉冲电流法检测局部放电只能在设备停电时进行，因此实施变压器局部放电带电检测，及时监控变压器绝缘状态具有重要的意义。
1变压器局部放电带电检测技术
1.1高频检测法
高频检测法是通过在地线上安装HFCT传感器，通过检测高频电流信号实现局部放电的检测。高频检测法也是通过局部放电产生的脉冲电流进行检测的，不同的是脉冲电流法通过检测阻抗的脉冲电压，而高频检测法则使用罗科夫斯基线圈的方式，在环状磁芯材料上围绕多圈导电线圈，高频电流穿过磁芯中心而引起的高频交变电磁场会在线圈上产生感应电压，以此获得视在放电量。
1.2超高频检测法
当电力系统发生局部放电现象时，系统会产生一种高频率电磁波。这种电磁波在自然空间中的衰减速度虽然相对正常，但是在金属箱中会变慢，进而逐渐从金属箱的缝隙部位传播出来。这种情况下，只要对这种电磁波进行带电检测，就可以判断电力变压器是否存在局部放电情况，并且有效诊断电力变压器的绝缘状态。超高频检测法进行带电检测主要是有效利用超高频传感器。这种传感器主要分为两种类型：一种是可以安装在设备内部的油阀式UHF传感器；另一种是可以安装在设备外部的外置式UHF传感器。
1.3超声法局部放电检测原理
当变压器或电抗器内部发生局部放电现象时，其瞬间释放的能量使分子间产生剧烈碰撞，并在宏观上形成一种压力产生超声波脉冲，此时局部放电源如同一个声源，向外发出超声波。在变压器中以球面波形式向周围传播，只要将超声传感器吸附在变压器油箱外壁，就可以接收到放电产生的超声波信号，超声波信号传播路径不同导致传感器在箱体外壁接收到的超声信号强弱也随之变化，通过这些强弱变化确定超声信号传到变压器外壁最强位置，再采用电声定位法可确定放电源位置。
1.4光学检测法
当电力变压器出现局部放电现象时，变压器油中会伴随发热和发光等情况。如果检测热辐射信号或者光辐射信号，就能够正确判断局部放电情况。例如，在现实检测过程中，光学检测法能够有效接收紫外线、红外线、可见光等光信号，并且将光信号转化为电压信号，从而判断电力变压器局部放电的强弱情况。光学检测法存在一定的局限性，主要应用于外部检测，不能检测内部关键设备的运行状态。
1.5油中气体溶解检测法
电力变压器局部放电意味着液体绝缘油或者固定绝缘纸板老化，导致大量可溶解在油中的低分子烃类气体产生，如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。如果检测油中的成分，即可判断电子变压器是否发生局部放电现象。在利用油中气体溶解分析检测法时，检测结果不仅不会受到磁场因素的干扰，还能实现离线检测，应用优势显著。这种检测法对经验判断有较强依赖性，影响检测结果的准确度。
2局部放电带电检测故障案例分析
2.1异常情况
某变电站110kV乙变进行局部放电带电检测时，在10MHz~20MHz检测频带下检测到异常高频信号，在乙变35kV侧C相套管下方，距离上箱沿40cm，距离绕组外表面259cm位置超声波信号幅值最大，且该超声波信号与高频信号存在明显的相关性，结合高频检测和超声波检测综合判断变电站乙变内部存在明显的局部放电，同时结合乙变油色谱数据，发现乙炔含量达到6.08μL/L，超出了注意值。
2.2检测数据及图谱
检测人员携带局部放电综合分析仪到现场进行检测，采用了最有效的两种检测方法，分别是超声波法和高频法。变电站乙变进行高频局部放电带电检测，仪器的检测频带分别为40kHz~300kHz、1MHz~5MHz、10MHz~20MHz，在这三个频段下，分别检测到明显的局部放电高频脉冲电流信号，高频信号检测数据及图谱见表1。超声波最大位置对应的检测图谱如图1所示。变电站乙变进行电声联合带电检测时，电信号和超声波信号在时域上有着很好的对应关系，超声波信号滞后于电信号，具有固定时差，可以确定放电脉冲来自变压器内部，同时利用电声定位技术确定变压器故障点位置。高频信号与超声波关联波形图谱如图2所示，其中通道3是铁心接地线处高频脉
2.3内部检查及处理
变电检修室将乙变本体油放出，拆除35kV套管，并用轴流风机通风0.5h，测量变压器氧气含量合格后，检修人员从变压器人孔进入。检修人员内部检查了35kV引线、10kV引线、变压器夹件及压板，无放电痕迹，检查10kV三角形接线联结铜排无放电痕迹。检修人员在拆除35kV套管时发现套管底部垫圈有明显的放电烧伤痕迹，套管法兰底部的箱体内壁上有黑色放电痕迹，分析原因为35kV套管引线位置不正，与变压器箱体内壁产生放电。烧伤的套管垫圈及变压器箱体内壁如图3所示。发现问题后，采取2个检修处理措施：（1）加强套管底部绝缘:为了消除悬浮电位影响，将套管底部螺栓进行短接并刷荧粉漆，均匀电场强度。
结语
不同局部放电检测方法的组合应用在缺陷处理过程中发挥了重要的作用。变压器油中溶解气体的气相色谱分析、红外热成像、铁心接地电流被认为是检测变压器内部是否发生故障以及故障类型的重要手段，案例中试验人员在设备周期性检测过程中发现变压器内油色谱检测异常，并结合红外热成像仪和铁心接地电流法准确判断出故障点，为设备的停电检修工作提供了准确的信息。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]张连星,朱辉,万星辰,等.操作冲击电压下油纸绝缘局部放电抗干扰及缺陷辨识技术研究[J].变压器,2016,53(6):49-55.
[2]胡斌.有限元法在变压器局部放电仿真模型参数计算中的应用[J].变压器,2017,54(10):5-9.
论文作者:王太君
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/10
标签：局部论文; 变压器论文; 信号论文; 超声波论文; 套管论文; 电流论文; 脉冲论文; 《当代电力文化》2019年第09期论文;