电力设备绝缘局放检测新技术应用探析

徐永强

（湖北省随州供电公司检修分公司，湖北 随州441300）

0 引言

局部放电是绝缘介质中的一种电气放电的形式，并且只是在被测介质与导体之间的绝缘局部实现桥接，这种放电形式于导体邻近地点存在发生放电与不发生放电2种状态。同时，在进行绝缘诊断的过程中，若局部放电长期存在会严重影响绝缘劣化甚至击穿。因此，在电力设备绝缘诊断中运用局部放电检测新技术，是目前电力设备制造以及运行的一项重要预防性试验。

1 局部放电检测技术概述

局部放电检测技术用于对电力设备绝缘诊断，主要是以局部放电过程中所产生的现象为标准，通过能够表述出的物理量体现局部放电的状态。无论在直流状态下还是在交流状态下，进行局部放电检验的过程中都会产生脉冲电流、电磁辐射、超声波以及光等全新的生成物，致使局部过热。因此，针对产生相应的物理性质，随之出现了脉冲电流法以及超声波检测法等方面的绝缘检测技术手段。目前，电力设备绝缘诊断出现了运用脉冲电流法以及超声波检测法等检测技术，并且在局部放电检测领域应用较为广泛［1］。

2 电力设备绝缘局部放电检测常用技术分析

2.1 脉冲电流法

脉冲电流法是一种应用较为广泛且较为常见的局部放电检测方法，在电力设备绝缘诊断中较为常用。国际电工委员会（IEC）专门对此种方法制定了相应的标准（IEC60270）。这一标准的制定，规范了在规定工频下局部放电的检测方法，认为此种方法适合在直流条件下进行局部放电检测。

检测脉冲电流的传感器主要选用罗氏线圈，并依据测量过程中的频带数据分为窄带测量以及宽带测量。窄带测量的频宽一般为10kHz，中心频率为20～30kHz；宽带测量的频宽一般为100kHz，中心频率为200～400kHz之间。运用此种方法在进行局部放电检测过程中同样存在一定的缺点。在进行测试过程中，此种方法的测试频率小于1MHz，其中包含的信息量较少，导致输出波形严重畸变。同时，在室内以及室外的实验效果不同，容易受到信号干扰。

2.2 超声波检测法

电力设备运行过程中，高压绝缘体发生劣化时会发生局部放电现象，从而产生超声波。同时在出现发电设备材料龟裂，机械产生异常的振动时也会产生超声波。超声波检测法使用固定在电工设备外壁上的超生传感器接收超声波，应用此种方法检测局部放电的位置以及大小。为了更好地检测铁磁噪声以及机械振动，超声波的频带选择在10～500kHz，保证局部放电检测准确度的提升。这样频带的设置，能保证在绝缘介质发生故障时获取检测信息，及时检测故障绝缘位置，保证电力设备稳定运行。目前，超声波检测技术诊断在电力设备中应用较为广泛。例如：美国、加拿大利用超声波检测技术实现对变电所绝缘立柱表面放电以及切换开关触电放电的检测与定位等。随着近年来检测技术的不断发展，超声检测灵敏度有了很大提升［2］。

3 电力设备绝缘局部放电新技术应用分析

3.1 定向耦合差动平衡法

定向耦合差动平衡法主要是基于差动平衡法以及极性鉴别法被提出。该法对于电磁干扰方面的抑制作用通常是基于空域（主要采取接地、隔离以及屏蔽等方法）以及时域（采取模拟以及数字滤波等）两个方面采取相应的措施，但往往无法抑制电晕放电、电弧放电等随机脉冲干扰信号。对于此种问题，提出了差动平衡法以及极性鉴别法。在进行电力设备放电检测过程中，需要通过电流脉冲获取局部放电是否存在、放电的强弱水平以及放电的相应顺序。

从现有的结果进行分析，当某一介质进行放电时，虽然脉冲方面的信号通过电容耦合到其他两相中，但由于相与相之间的电容较小，造成耦合过程得到的信号要小于普通信号传输的6倍以上。利用这种方式，可以通过相位变换以及强弱判断出相应的放电位置。为此，在进行电力设备绝缘局部放电技术研究的过程中，应该基于时域以及空域的角度，在周期性干扰和白噪性干扰的基础上提出定向耦合差动平衡法，以有效减少脉冲干扰信号，提升电力设备绝缘检测的精准度。

经过上述具体研究，差动平衡法以及极性鉴别法在应用过程中得到的数据为综合性信息，不能够判断放电的位置以及相应的顺序。同时，差动平衡法对信号抑制方面的效果较差，容易在电力设备绝缘诊断过程中丢失局部放电位置。但定向耦合差动平衡法能有效避免相应问题的产生，该种方法使用两个电流传感器，分别对高压套管以及套管末屏接地线实现耦合，经过调整幅、相之后将信号送入到差动平衡系统中进行处理［3］。这种方式的处理不仅能有效减少与避免外部信号的干扰，还能准确定位放线相位。该方法能准确地对电力设备绝缘进行诊断，在具体的应用过程中反映良好。

3.2 超高频检测法

超高频检测法同样是目前电力设备绝缘局部放电的新型技术。在20世纪80年代之前，市场方面局部放电监测仪的工作频带仅在1MHz之下，到1982年Boggs与Stone在试验中将测量频带达到了1GHz，并在此基础上成功地测试出GIS中的初始局部放电脉冲。在此频段之上，测试脉冲放电效果良好。

超高频检测技术又可以分为超高频窄带检测和超高频宽频带检测。前者的中心频率为500MHz以上，带宽的单位为MHz，后者的带宽为GHz，从而能够凸显出超高频宽频带检测的优越性。同时，超高频检测技术在具体应用过程中能有效避免外部电磁干扰，提升信噪比。目前超高频测量已经开始应用在GIS、变压器、XLPE电缆以及发电机的局部放电检测中，效果良好。与脉冲电流检测技术相比，超高频检测技术方面的不足之处在于缺乏有效的校准方法。该技术自20世纪80年代末发展至今，在实际的应用层面取得了良好的效果［4］。

3.3 分形理论应用于局部放电检测

分形理论的思想是当今十分风靡且较为活跃的新型理论，其数学基础是分形几何学，即由分形几何衍生出分形信息、分形设计以及分形艺术等方面的内容。将分形理论应用于局部放电检测中用于电力设备绝缘的诊断，对于电力系统的运行具有重要意义。判断电力设备是否发生了局部放电，经常采用的一种方法为指纹诊断法，即根据介质局部放电量q、放电发生过程中的工频电压相位φ以及每秒内放电次数n，通过具体绘制φ－q－n谱图，并得到介质发生局部放电的指纹内容，将发生放电指纹与本指纹进行比对，通过这种方式找出电力设备的绝缘位置［5］。同时，利用人工识别网络来识别局部放电，以有效提升识别过程中的有效性，但由于在对比φ－q－n谱图的过程中，想要满足测量的准确性就需要选取多个特征量，这造成人工神经网络在具体输入的过程中输入量以及分变量较多，出现评判标准问题。采用分形理论用来提取局部放电特征减少特征数量，提升人工输入效率。实际研究表明，分形理论对于减少人工输入数量方面具有广阔的应用前景以及应用空间，能够保证电力设备绝缘局部放电检测取得良好的效果。

4 结语

综上所述，对于电力设备绝缘局放检测技术的研究，不仅能发现并检测出电力设备的内部绝缘状态，还能通过局放检测技术发现故障所在位置，以便及时处理。因此，在未来电力设备绝缘诊断的过程中，应对局放检测技术作出及时的创新与改进，有效地提升供电设备的质量。针对局部放电检测，应随着科技的进步及时进行创新与完善，丰富局部放电检测技术对于电力设备绝缘的诊断方法。

［1］孙强，董明，任重，等.现场用GIS冲击耐压试验及局部放电检测装置设计［J］.高电压技术，2012（3）

［2］司文荣，黄华，傅晨钊，等.直流下电工设备局部放电检测技术的现状与发展［J］.变压器，2012（12）

［3］阮羚，郑重，高胜友，等.宽频带局部放电检测与分析辨识技术［J］.高电压技术，2010，36（10）

［4］吴云飞，汪涛，沈煜，等.特高压换流变压器现场局部放电试验技术［J］.高电压技术，2011（9）

［5］曾雄杰，刘旭明.GIS设备局放类型图谱以及现场局放测试诊断图谱的应用［J］.高压电器，2013（11）