变压器局部放电带电检测系统的应用

2011-08-21朱学成高自伟盛阿芳张洪达

黑龙江电力 2011年6期

朱学成，高自伟，盛阿芳，张健，张洪达，李童

(1.黑龙江省电力科学研究院，黑龙江哈尔滨150030;2.哈尔滨第二电业局，黑龙江哈尔滨150016)

0 引言

变压器是电力系统的重要设备，其运行可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。由于变压器结构复杂，“超龄”(运行时间超过25 a)变压器数量普遍增长，局部放电过程产生了多种物理化学现象，其中包括电荷的迁移、高频电磁辐射、超声振动及介质分解反应等。因此，可以通过获得的这些现象，识别变压器内部是否存在局部放电。目前，局部放电检测方法很多，但各自都存在一些缺陷，所以，为了弥补这些缺陷，笔者经过调研和对各检测系统特点的分析，开发了一种新的局部放电带电检测系统，即采用脉冲电流法、特高频法、超声法对变压器局部放电应进行综合带电检测，以提高检测结果准确性。

1 局部放电检测方法

局部放电是电气设备绝缘结构中局部区域内的放电现象，电气绝缘结构中若存在局部的电场较强处或因制造工艺不完善、运行中有机物分解、绝缘受机械力作用而发生开裂等原因，在绝缘中形成缺陷，则在电气设备运行时绝缘中的这些部位就容易击穿而发生局部放电。在金属(或半导体)电极的尖锐边缘处或具有不同特性的绝缘层间，容易发生局部放电。目前国内外对变压器局部放电带电检测的方法有脉冲电流法、超声检测法、特高频检测法、光测法、化学检测法、射频检测法、红外热像法等。

1.1 脉冲电流法

脉冲电流法是通过检测阻抗检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁芯接地线中局部放电引起的脉冲电流，即测得视在放电量。检测变压器局部放电脉冲的电流传感器通常分为窄带和宽带两种。窄带传感器频宽一般为10 kHz，中心频率为20～30 kHz，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点，但输出波形严重畸变;宽带传感器带宽为100 kHz，中心频率为200～400 kHz，具有脉冲分辨率高等优点，但信噪比较低。

当变压器内部发生局部放电时，放电所产生的脉冲电流将流经绕组、各种屏蔽及铁心的接地回路，通过检测这些回路中的脉冲放电电流即可判断设备内部的放电情况。检测系统的脉冲电流传感器采用钳式结构，能够直接卡在接地线上，所以无需拆动被测设备的任何部件。

1.2 特高频检测法

特高频检测法是通过特高频信号传感器接收局部放电过程辐射的特高频电磁波，实现局部放电的检测。在特高频范围(300～3 000 MHz)内提取局部放电产生的电磁波信号，检测系统受外界干扰影响小，提高变压器局部放电带电检测的可靠性和灵敏度［1－2］。

电力变压器内部局部放电产生的UHF信号能够耦合到铁芯引出地线上，沿此地线传播到变压器体外，在地线长度方向存在显著的幅值相位变化，相距一段距离的两点间存在传输线电位差，测量此传输线电位差。对铁芯引出地线和地线套管进行屏蔽，并与设备金属外壳相连，构成封闭的屏蔽体能有效抵抗外部空间的电磁干扰。此传感方法不改变变压器结构，安装方便，传感灵敏，抗电磁干扰能力强，适用于电力变压器局部放电带电检测。测试接线如图1所示。

图1 特高频检测法测试

1.3 超声检测法

超声检测法是测量局部放电时产生的超声波信号。用固定在变压器油箱壁上的超声传感器可以接收到变压器内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小及位置。通常采用的超声传感器是压电传感器，选用频率范围为70～150 kHz，目的是避开铁芯的磁噪声和变压器的机械振动噪声。

当发生局部放电时，放电区域分子相互产生剧烈地撞击，形成一种压力。放电是由一连串的脉冲形成，所以由放电产生的压力波应为脉冲式，从而形成局部放电的声信号。放电超声探测是通过放置在变压器箱体外的超声传感器，检测设备内部局部放电产生的超声振动。信号通过空间介质传播，不需拆动被测设备的任何部件。检测过程不会影响设备的正常运行。