变压器局部放电在线检测技术研究

2017-11-28杨浩

环球市场 2017年29期

关键词：电介质脉冲电流局放

杨浩

国网重庆市电力公司垫江县供电分公司

变压器局部放电在线检测技术研究

杨浩

国网重庆市电力公司垫江县供电分公司

近年来，随着电力系统的快速发展，变压器的容量和电压等级不断升高，运行中的安全问题也越来越受重视。在变压器发生的故障中，绝缘问题占很大的比重。因此，需要一种有效的手段对变压器的绝缘状况进行检测，确保运行中变压器的安全。局部放电检测作为检测变压器绝缘的一种有效手段，无论是检测理论还是检测技术，近年来都取得了较大的发展，并在电厂和电站中得到了实际应用。本文主要就对变压器局部放电在线检测技术进行分析和探讨。

变压器；局部放电；在线检测技术

1 局部放电机理

局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意思。局部放电是电介质中的一部分原子或分子产生电离和去电离的运动形式。电离是从外施电场中吸取能量，生成正、负电荷，并使电荷运动。去电离是正、负电荷中和，释放能量，生成新的原子和分子。该过程会产生持续时间非常短的脉冲电流，发射电磁波，相应地会在电介质中出现发热、发光和振动(声波和超声波)等物理现象。由于电压和电流作用于电介质时可能引起局部放电，所以局部放电可以分为电场型放电和电流型放电。形成电场型局部放电的基本条件：作用在电介质上的电场强度，超过该电介质的耐受电场强度。形成电流型局部放电的基本条件：受到外力(电动力或机械力)的作用，导体中的电流被迫进入电介质。

2 局部放电在线检测技术的发展现状

自20世纪90年代开始，随着技术的不断发展，出现了以计算机处理技术为基础的在线检测系统。利用以下几种技术，使更多的绝缘参数在线检测得以实现：第一，计算机技术；第二，传感技术；第三，数字波形采集技术；等等。这种在线检测技术存在着以下几种特点：第一，检测信息量较大；第二，处理的速度较快；第三，能够对检测参数进行存储以及越线报警。

在我国，在线检测技术的开发开始于20世纪80年代。受到技术水平的限制，计算机在我国刚刚起步，我国的在线检测技术的水平还比较低等因素的影响，在20世纪80年代末期，在线检测技术曾经在我国掀起了第一个应用高潮。2000年之后，随着在线检测技术的不断发展以及客观的需要，人们对这项技术越来越重视，我国许多单位都纷纷开展了这项工作。

3 变压器局部放电在线检测技术

3.1 脉冲电流法

脉冲电流法主要通过检测阻抗来检测变压器套管末端接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，获得一些基本放电量。检测放电脉冲的电流传感器通常用罗哥夫斯基线圈制成。该方法灵敏度高，可以定量测量局部放电的特征参数，还可以与声信号一起通过电-声定位方法确定局部放电的位置。但检测灵敏度会随着试品电容的增加而下降，而且易受外界干扰噪声(f＜10MHz)的影响，抗干扰能力差，因此无法有效应用于现场在线检测。

3.2 超声波检测法

变压器在发生局部放电时，会同时发出电信号和声信号，超声波检测法测量的是放电时产生的声波信号。超声波检测法是用固定在变压器箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声波，以检测局部放电量的大小和位置。超声传感器的频带约为70～150kHz(或300kHz)，大量研究表明：局部放电产生的声波信号的频谱大都集中在150kHz左右，如图1所示。目前的超声波传感器灵敏度低、抗干扰能力差，无法在现场有效地检测信号。因此，主要用于定性地判断局部放电信号的有无，以及结合脉冲电流法对局部放电源进行物理定位。

图1 局部放电频谱图

3.3 气体色谱检测法

油中气体色谱分析法(DGA)是检测局部放电最有效的工具之一。DGA主要是以三比值法为依据，对三比值进行编码，各种事故对应不同的编码，而局部放电对应比值所对应的编码组合是0，1，0。DGA是建立在变压器多年积累的DGA数据库基础上的，目前，该方法已广泛用于变压器在线故障诊断。由于油气分离时间过长，对于突发性的局部放电很难发现，所以DGA主要对变压器局部放电进行定性分析，而无法进行定位分析。

3.4 超高频检测法

超高频检测法也就是UHF技术。近些年，这项技术发展非常迅速，它通过传感器来获取变压器局放超高频信号，以实现对局放的检测与定位。在20世纪80年代末期，这项检测技术首先应用在GIS设备之中，该技术的主要有以下几个特点：(1)检测频段较高，能够避开常规局放测量中的多种电气干扰；(2)检测频带较宽，故此其检测灵敏度较高。超高频检测法的特点使其在局放检测领域有着其他检测方法难以比拟的优点，因此在近些年来得到了广泛应用。然而，这种技术方法的研究也面临着一些问题，因为脉冲电流法与测量机理有所不同，故此就难以进行视在放电量标定。

4 局部放电检测技术的发展前景

脉冲检测法以及各种非点检测法都属于传统的检测局放的方法，而在上文中所提到UHF技术是近些年来所提出的方法，它有效地克服了传统的脉冲电流法的缺陷，克服了其抗干扰能力较弱的缺点，存在着许多优越性。故此，在今后的研发过程中，高频检测法是未来的发展方向，除此之外，将计算机辅助技术运用到局放检测中，也是一个思路，也就是数字化局部放电检测，将这两种技术有机地结合在一起，特是局放检测技术的未来发展之路。