電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)綜述

高嵩

摘要：目前，以局部放電問題為主的電力變壓器故障問題逐漸成為制約輸變電設(shè)備安全運(yùn)行的主要因素。而通過開展局部放電檢測(cè)與定位技術(shù)，可以有效評(píng)估與診斷電力變壓器的實(shí)時(shí)狀態(tài)，解決局部放電引發(fā)的電力設(shè)備故障問題，值得推廣與應(yīng)用。針對(duì)于此，文章主要對(duì)電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)定位方法展開具體分析，旨在促進(jìn)我國(guó)電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行水平，僅供參考。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；局部放電；帶電檢測(cè)；定位技術(shù)

電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)往往會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況造成直接影響。倘若電力變壓器出現(xiàn)運(yùn)行故障或者失誤情況，勢(shì)必會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成不良影響。現(xiàn)階段，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)力度與建設(shè)規(guī)模的不斷加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行的安全度與可靠度得到明顯加強(qiáng)，國(guó)家對(duì)于電力變壓器的運(yùn)行性能予以了高度重視。近些年來，針對(duì)變壓器局部放電造成的不良問題，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者展開了激烈探討與探究，如開展大量的實(shí)驗(yàn)室理論探索工作與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作等，并利用高頻電流法、超聲波法等檢測(cè)技術(shù)，加以解決。根據(jù)實(shí)踐效果來看，通過利用局部放電帶電檢測(cè)及相關(guān)定位方法能夠有效解決局部故障問題，具有一定的應(yīng)用意義。

1 電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的綜合概述

根據(jù)以往的研究來看，國(guó)內(nèi)在處理電力變壓器局部放電問題方面，多以局部放電問題產(chǎn)生的物理現(xiàn)象作為故障問題的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主要根據(jù)不同物理現(xiàn)象確定該現(xiàn)象呈現(xiàn)的物理量特征，以便更好地表述局部放電狀態(tài)。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，關(guān)于電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)問題的相關(guān)研究可以歸納為以下幾個(gè)方面：具體如下：

1.1 高頻電流法

高頻電流法主要傳統(tǒng)脈沖電流法作為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，通過結(jié)合非電接觸式特征，形成的一種局部放電測(cè)量技術(shù)。一般來說，高頻電流法在具體處理過程中，不選擇應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量阻抗，而是選擇應(yīng)用高頻羅氏線圈，目的在于及時(shí)獲取局部放電產(chǎn)生的電流信號(hào)，如陡脈沖電流信號(hào)[1]。

介于該方法產(chǎn)生的等效阻抗較小的影響，我們往往可以實(shí)現(xiàn)非電接觸式測(cè)量要求，并應(yīng)用于試品接地線及接地扁鐵當(dāng)中，基本上不會(huì)對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行造成不良影響。

1.2 超高頻法

油紙絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電現(xiàn)象的時(shí)候，激發(fā)頻率會(huì)顯著提升，甚至可以達(dá)到GHz電磁波頻率。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生該類信號(hào)的時(shí)候，往往在金屬箱體當(dāng)中的移動(dòng)速度明顯減慢，并通過箱體與套管連接的縫隙位置處進(jìn)行有效傳輸。針對(duì)于此，我們可以采取超高頻法解決油紙絕緣內(nèi)部的局部放電問題[2]。

1.3 超聲波法

變壓器局部放電一般多是由于油中氣泡或者絕緣紙存在的氣隙問題造成的隱患問題。在放電過程中，氣體分子間會(huì)發(fā)生劇烈碰撞現(xiàn)象，在碰撞的瞬間會(huì)形成較大的壓力，并直接作用于電力變壓器當(dāng)中，產(chǎn)生明顯的脈沖機(jī)械聲波問題。當(dāng)超聲波在油和絕緣紙板之間相互作用的時(shí)候，會(huì)對(duì)外殼產(chǎn)生較大的壓力[3]。

針對(duì)于此，我們可以采取超聲波技術(shù)檢測(cè)變壓器局部放電原因及主要故障。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，超聲波可以有效檢測(cè)20-200KHz范圍內(nèi)的放電問題，具備較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠有效解決局部放電問題。然而，需要注意的是，超聲波信號(hào)在使用過程中，難度較高，無法準(zhǔn)確地對(duì)放電類型加以確定以及進(jìn)行合理的定量分析，亟待加強(qiáng)。

1.4光學(xué)檢測(cè)

光學(xué)檢測(cè)方法是我國(guó)當(dāng)前檢測(cè)變壓器局部放電問題廣泛采取的技術(shù)手段。一般來說，變壓器油會(huì)受到局部放電問題的影響，內(nèi)部將會(huì)存在大量脈沖電流。與此同時(shí)，往往還會(huì)存在發(fā)光或者大量熱量的問題。針對(duì)于此，我們可以通過利用相關(guān)的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行局部放電問題的檢測(cè)工作，基本上可以明確局部放電產(chǎn)生的信號(hào)狀態(tài)，多以光輻射信號(hào)存在。一般來說，產(chǎn)生的光輻射信號(hào)多以光譜段、紫外譜段以及紅外譜段為主。

我們可以利用光學(xué)檢測(cè)方式將所截取到的光信號(hào)完全轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并進(jìn)行放大處理，目的在于將其安全、合理地送至到檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，能夠最大限度地體現(xiàn)出靈敏度高、干擾能力強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，這種檢測(cè)方法能夠有效地解決變壓器局部放電問題，并利于檢測(cè)效率的有效提升，值得推廣與應(yīng)用。

2 變壓器局部放電帶電檢測(cè)定位方法分析

2.1 超聲波檢測(cè)定位方法

超聲波檢測(cè)定位方法主要利用時(shí)延作用而實(shí)現(xiàn)故障定位。從本質(zhì)上來看，主要是利用超聲信號(hào)信號(hào)與電脈沖信號(hào)之間的作用特點(diǎn)，或者單純利用超聲信號(hào)自身的特點(diǎn)，完成故障定位工作。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，超聲波帶電定位技術(shù)憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如操作簡(jiǎn)便、監(jiān)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前炙手可熱的局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)之一[4]。

2.2 特高頻檢測(cè)定位方法

局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁信號(hào)的性能標(biāo)準(zhǔn)較高，如抗干擾能力強(qiáng)、精準(zhǔn)定位等特征。然而，介于特高頻電磁波穿越金屬障礙物較為困難的問題，我們需要利用相關(guān)手段規(guī)避這一點(diǎn)。舉例而言，根據(jù)對(duì)局放點(diǎn)定位的不同原理，可適當(dāng)應(yīng)用不同傳感器設(shè)備，并利用設(shè)備的時(shí)延功能，降低定位誤差現(xiàn)象。

3 變壓器局部放電檢測(cè)聯(lián)合定位方法分析

3.1 “特高頻-聲”聯(lián)合檢測(cè)

“特高頻-聲”檢測(cè)方法與傳統(tǒng)檢測(cè)方法大體上相同，唯一的區(qū)別在于“特高頻-聲”檢測(cè)方法主要結(jié)合超聲波與特高頻聯(lián)合定位法，解決傳統(tǒng)“電-聲”檢測(cè)方法存在的定位誤差問題。一般來說，將多個(gè)特高頻傳感器放置于變壓器內(nèi)部固定位置當(dāng)中，我們可以根據(jù)傳感器設(shè)備中產(chǎn)生的特高頻信號(hào)情況作出相關(guān)判斷，待判斷結(jié)束后，我們基本上可以明確電源位置等問題。

3.2 “特高頻-光”聯(lián)合檢測(cè)

“特高頻-光”聯(lián)合檢測(cè)方法主要結(jié)合物理手段實(shí)施檢測(cè)，主要利用光測(cè)法實(shí)現(xiàn)電力變壓器故障定位。需要注意的是，這種檢測(cè)方式會(huì)受到光纖孔徑限制角較小的影響，唯有在既定的檢測(cè)范圍內(nèi)，才能夠予以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)于此，我們?cè)趹?yīng)用“特高頻-光”聯(lián)合檢測(cè)方法的時(shí)候，需要借助其他技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)局部放電定位處理要求。

4結(jié)束語(yǔ)

目前，電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及其相關(guān)定位技術(shù)已經(jīng)廣泛地用于變電設(shè)備的檢測(cè)工作當(dāng)中。然而，介于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性特征，想要對(duì)內(nèi)部放電源進(jìn)行精準(zhǔn)定位，難上加難。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉嘉林，董明，安珊，楊蘭均，鄺石，張偉政. 電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)綜述[J]. 絕緣材料，2015，48（08）：1-7.

[2]李軍浩，韓旭濤，劉澤輝，李彥明. 電氣設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)述評(píng)[J]. 高電壓技術(shù)，2015，41（08）：2583-2601.

[3]陳柯良，曾潔，丁玉柱，謝小慧，沈琳渏，鄧維，周新軍. 電力變壓器帶電檢測(cè)應(yīng)用方法綜述[J]. 湖南電力，2016，36（02）：23-27.

[4]張杰，付泉泳，袁野. 變壓器局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 變壓器，2018，55（08）：66-71.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)天津市電力公司武清供電分公司）