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摘要：随着经济的快速发展，电力系统的压力也受到了考验，电力设备事故也不断频发，其中，局部放电是电力设备故障的重要因素之一，因此，对局部放电进行带电检测是诊断和避免电力变压器故障的有效措施。
关键词：电力变压器；局部放电；带电检测
引言
我国电力系统正朝着特高压大电网输变电模式、智能化变配电系统、清洁能源大规模开发利用的方向发展，在电网规模大规模发展的同时，对电气设备运行的稳定性和可靠性提出了更严格的要求，特别是引入特高压后将改变原有地方区域电网的输变电系统格局，原有环网上一些重载变电站中部分断路器的遮断容量将不满足系统需求，相应的运行方式也需做必要调整。同时对包括现有500kV、220kV环网在内的所有变电设备的可靠性也提出了更高的要求。局部放电是电气设备的常见故障之一，因其成因多样、不易察觉，故障点既可能出现在设备表面也可能出现在设备内部，在一些极端情况下需要将设备拆解才能发现故障成因，如何避免任其发展造成严重的后果成为近年来国家电网公司试验专业的重要研究课题。为了提高设备投运前验收的准确性和设备投运后的可靠性，有必要总结出一套完善便捷的局部放电检测方案，实现设备投运前交接试验、运行中带电检测等环节实现局部放电的全过程监控，并通过分析设备特点，优化检测流程，达到缩短故障判别时间，提高设备运行可靠性的目标。局部放电带电检测是对电气设备运行健康状况的重要检测试验项目，目前变电站电气设备局部放电带电检测一般采用局部放电检测方法普测，重点运行设备定期检测和在线检测装置实时远传检测信息等方法。上述方法均未考虑采用单一检测方法无法覆盖电气设备全部类型局部放电的检测范围，同时在对疑似故障设备开展局部放电检测时通常仅凭借工作经验开展局部放电定位及定量检测工作，这就造成电气试验人员无法及时将设备准确故障信息反馈给设备检修人员，延长了设备故障判断时间，影响设备运行可靠性。
1局部放电带电检测方法
1.1高频电流法
该方法是由传统脉冲电流法演变而来的，属于非电接触式测量法，测量抗阻为高频罗氏线圈，局部放电产生的脉冲电流信号又耦合回路中获取。高频电流法的信号应引入测量回路的等效阻抗非常小，而且能够在不影响设备运行的情况下进行非电接触式测量，以开环式结构罗氏线圈较为常见。其原理见图1。
图1高频电流检测法
1.2超高频检测法
局部放电会产生超高频率的电磁波，且在金属箱中的衰减速度较慢，因此能够在变压器设备内部进行传播并通过金属箱体传出，所以，能够利用超高频传感器进行检测，获取局部放电的信息，从而对设备内部的绝缘状态进行诊断。超高频传感器由安装方式的不同分为内置型以及外置型两种。超高频传感器能够检测到300-3000MHz范围内的电磁波，能够有效避开现场干扰。高频传感器的瞬态响应良好、灵敏度较高，且线性度好。但是由于变压设备内部结构复杂，不同的局部放电强度、传播差异以及衰减程度的不同会对高频传感器的检测带来一定误差。
1.3超声波检测法
变压器发生局部放电的时候会产生剧烈的分子碰撞，从而形成超声波对外壳造成一定的压力，所以采用超声波传感器也能够检测局部放电的情况。超声波传感器能够检测到频率20-200KHz的局部放电情况。当变压器内部的局部放电量比较大的时候，获取到的声压信号与放电量呈正相关，从而判定放电的强弱。通过对超声波的到达时间、幅度、次数以及持续时间等来计算局部放电的类型以及特征。有相关研究还基于超声波与放电的关系制定了超声信号图谱，能够对局部放电的类型进行初步判断。但是超声波信号的传播过程非常复杂，目前的技术手段还无法依靠超声波来准确地判断放电类型，所以超声波检测通常只是作为辅助测量的措施进行。
1.4光学检测法
变压器发生局部放电时，变压器油会产生发光、发热的现象，所以可以采用光电探测仪器对这些光辐射进行检测，通过光信号的数据来判定局部放电特征，光学检测具有抗干扰能力强、灵敏性高等特点。光电探测仪器取得的光辐射信号与传统脉冲电流检测的放电量相似，所以能够判断放电的程度。光学检测法包括使用普通光学传感器以及荧光光纤检测，普通光学传感器只能从设备的外部进行检测，但无法伸入设备内部；荧光光纤检测技术能够对设备内部的关键部位进行检测。相关研究将光学检测与脉冲电流检测进行了对比，结果显示光学检测获取的光信号能够较好地对局部放电的次数和强弱进行反映，得到的数据接近真实。这是检测变压器局部放电的一种新的技术和思路，其中有很多专业性的问题需要进行研究解决，如成本问题、影响检测信号的因素等。
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。
3红外线检测法
红外热成像监测法即是通过热成像系统对电气设备的红外辐射强度进行测量，通过对电气设备外层温度的变化和差异间接判断出设备局部放电的位置和程度。辐射在穿透空气过程中其能量随着传输距离的增大成递减趋势，但由于大气中的不同成分（二氧化碳、臭氧、水蒸气）对不同波长辐射的吸收程度存在差异，通过实验室观察发现红外辐射在1μm~2.5μm、3μm~5μm、8μm~14μm这三个波长范围内被大气的吸收作用最弱，在这三个波长范围内对被测物体进行红外辐射检测收到的效果最好，这三个波长范围也被称为“大气窗口”。常用的红外检测设备选用的波段是3μm~5μm（短波）、8μm~14μm（长波）。目前变电、输电、检修等专业广泛使用的红外测温仪器，也叫做焦平面红外热像仪.
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]郭俊，吴广宁，张血琴.局部放电检测技术的现状和发展[J].电工技术学报，2005，30(8)：29-35.
[2]刘振亚.特高压交流电气设备[M].北京：中国电力出版社，2008.
论文作者:金诗乐
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
标签：局部论文; 设备论文; 紫外线论文; 波长论文; 变压器论文; 电流论文; 故障论文; 《当代电力文化》2019年第05期论文;