关键词：变压器；测试技术；电网；应用
高压电气设备绝缘带电试验与常规停电试验相比具有较大的优越性：无需停电，测试灵活、方便；基于设备的运行状态，诊断绝缘缺陷的灵敏度高；试验周期易于依据设备绝缘状况灵活安排，因而，应用电力设备带电测试技术，对电力设备的运行状况进行检测和分析，便于及时发现设备的绝缘隐患、了解绝缘缺陷的变化趋势，减少事故的发生起到了积极的作用。
一、带电测试方法
电容型设备介质损耗和电容量的变化对反映设备整体受潮、绝缘劣化比较灵敏，绝缘受潮缺陷占电容型设备缺陷的85.4%，介质损耗和电容量测量一直是预防性试验的主要项目，也是带电（在线）检测技术开展最早的项目。为了获得稳定的测量结果，我们采用了相对比较法测量进行带电测即选择一组电容型设备，以它的末屏电流信号作为参考标准，其它设备的末屏电流与其进行相对的测量，获取相对的介质损耗差值、电容量比值。这样，由于外部环境（如温度等）、运行情况（如负载容量等）变化而导致的测量结果波动会同时作用在标准设备和被试设备上，它们之间的相对测量值保持稳定，更容易反应设备绝缘的真实状况；同时，由于不需要采用PT二次侧电压作为参考信号，也不会由于PT角差的变化而对测量结果产生影响。
二、局部放电类带电检测方法
局部放电（partialdischarge）是指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。局部放电过程中会发生正负电荷的中和，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3种方法：高频局部放电检测；特高频局部放电检测；超声波局部放电检测。
（一）高频局部放电检测
变压器高频局部放电检测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。
（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。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。
三、非局部放电类带电检测方法
变压器运行中可能出现的异常状况多种多样，其表现出来的特征现象也不同：如内部的局部放电、过热等缺陷可能会在油中溶解气体的组分上有反映，铁芯、夹件的绝缘状况可能导致其接地电流变化，套管绝缘降低可能会导致其介质损耗增加，油位降低可能导致储油柜外表温度异常等。
针对上述物理、化学变化，可采用专业的带电检测仪器进行查找、分析，确定变压器是否存在缺陷及其严重程度。
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（一）油色谱分析
不同的变压器故障及严重程度会产生不同的气体成分并溶解于变压器油中。20世纪70年代初，电力系统开始将油中溶解气体分析技术应用于变压器内部故障诊断。多年来，随着实践经验的累积，取样、脱气方法的不断改进，诊断方法也取得了很大发展。可以有效判断变压器设备老化、过热、受潮、放电等早期故障，已成为保障变压器设备安全运行极为有效且必不可少的技术监督手段。油中溶解气体分析技术按照工作原理分为气相色谱法、光声光谱法、红外光谱法等。
（二）铁芯、夹件接地电流检测
变压器在正常运行时，铁芯和固定铁芯的金属构件、零件、部件等处于强电场中，在电场的作用下，具有较高的对地电位。如果铁芯不接地，在电位差的作用下，会产生断续的放电现象；如果铁芯有两点及以上接地，铁芯中磁通变化时会在接地回路中产生感应电流。接地点越多，环流回路越多。这些环流会导致空载损耗增大、铁芯温度升高。当环流足够大时，将烧毁接地连片产生故障，甚至可能烧损铁芯。因此，变压器铁芯必须保证一点接地，而带电检测变压器铁芯、夹件接地电流极为必要。
（三）红外热像检测
红外热像检测实质是对设备（目标）发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程，最终以数字或二维热像图的形式显示设备表面的温度值或温度场分布。红外热像检测在变压器带电检测中应用成熟，能够发现多个部位、多种类型的发热缺陷：变压器本体：1变压器强油循环未打开；2漏磁引起的本体局部发热；3漏磁引起的螺栓发热；4接地线发热；变压器套管：1套管接线板或内部连接接触不良；2套管因渗漏油导致的温度分布异常；3套管局部放电或表面污秽引起的局部发热；4套管末屏接地不良；5套管介损增大引起整体发热；6套管进水受潮。
结语
电力变压器带电检测技术经过多年的发展，已经形成了完整的检测方法、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。其中油色谱分析主要用于对变压器内部缺陷的发现，红外热像检测更多的是发现外部缺陷，二者都有成熟的判断依据和缺陷处置原则。油色谱分析更是发展了大量的在线监测装置，这是油色谱带电检测的发展趋势，但目前油色谱在线监测装置自身质量问题导致发展受到了相当程度的制约。
铁芯、夹件接地电流测量、紫外成像和套管相对电容及相对介损测量从不同角度对变压器设备状况进行检测，均能发现变压器特定类型、特定部位的缺陷。铁芯、夹件接地电流测量和紫外成像操作简单，判断直接，已经在系统中大面积推广。相对介损和电容量比值需要对套管末屏进行改造，应用尚不普及。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。特高频局部放电检测需要安装内置传感器，目前仅有少数变压器可进行施工改造，故现场应用少，但因其灵敏度高且抗干扰能力强，是未来变压器内部局部放电检测的重点发展方向，条件允许时可安装特高频局放在线监测系统。超声波局部放电检测受到变压器振动噪声大，传感器灵敏度低，内部局部放电超声信号衰减大等诸多影响，较少应用于日常巡检和缺陷查找，主要用于变压器内部放电缺陷的定位。
局部放电类的带电检测能够更早的发现变压器内部绝缘类潜伏性故障，且国内外已有不少成功的典型案例，故是未来带电检测的工作重心。
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论文作者:方志伟,王媛媛,柴天龙,戴婧姝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：变压器论文; 局部论文; 套管论文; 缺陷论文; 铁芯论文; 设备论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第7期论文;