局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用

尚玉祺

山东泰开高压开关有限公司 山东泰安 271000

变压器中绝缘部分的质量对变压器设备整体的使用性能和寿命都至关重要，因为绝缘劣化将产生局部放电现象，引发电力设备故障。这种情况是因为变压器内部各体制间的绝缘体为部分桥接，这样在一定范围内的导体会在绝缘体放电时产生带电反应。一般的局部放电可视作电力输送设备中的常规现象，不会对整个变压器系统造成过大的影响，由于电力强度较高会造成电弧击穿。若局部放电现象出现的较为频繁，发生点位较多时就会破坏电力变压器的完整性，电场强度越大，故障发生率越高，用电风险也会加大。

1 局部放电类型

1.1 电晕放电

电晕放电是指电缆导体部分出现毛刺、尖端等凸起的局部部位，随着电场强度增大，超过空气的电离场强，从而使此凸起部分附近空气发生电离，出现电晕放电现象而发生电缆的局部放电。这是因为导体尖端或者毛刺等曲率半径较小的区域电荷更易聚集和积累，随着电荷的积累此处场强会很大，从而使气体电离发生电晕。电晕放电发生时导体与绝缘层的间隙并没有被击穿，其只是发生在导体尖端或者毛刺等曲率半径较小的附近的气体区域，且伴随着光和声音等现象同时还可能会产生一些化学气体。一般情况下，导体尖端发生放电产生的放电脉冲主要聚集在负半周，但若电压很高，正半周也可能会出现放电脉冲。如果放电端是接地端，放电脉冲则主要聚集在正半周。随着电压增大，电晕放电次数会逐渐增多，单次放电量基本不变[1]。

1.2 绝缘介质放点

绝缘介质的内部放电，变压器内部存在着各种不同介质常数的物质，气态物质的介质常数远小于固态，且与场强排列成反比，当该区域电压增大时，局部越远薄弱点气穴反应较大，产生放电现象；绝缘介质的沿面放电，电场中的某个场强分量平行于介质表面，当其高于耐受场强时，绝缘介质的弯曲处、边沿和四角位置都会发生表面放电；尖端放电，交变电场下，导体曲率半径较小的尖端位置会因为极不均匀的高强度电场产生电晕放电现象。

2 局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用

2.1 差分法

差分法是将两个电容耦合器分别置于电缆两端的屏蔽层上，再将两个电容耦合器利用一个检测阻抗连接构成回路。这样若被测电缆发生局部放电，电缆两端会产生一个瞬时电压差，并在回路中产生一脉冲电流，脉冲电流经过检测阻抗会产生一脉冲电压信号，采集、放大并把此信号显示出来，从而用以观察、检测局部放电是否发生。该方法简单易行，但是在高频信号中衰减程度较大，灵敏度不足。

2.2 红外检测

红外线检测技术常用于设备测温。变电设备在运行时会受到某些因素的影响导致设备局部温度过高。在变电设备温度升高过程中，应用红外测温装置可以科学合理地检测设备温度和分布规律，借此方式来判断设备的实际运行状态，及时判断设备是否出现异常情况，再根据判断结果来完成对设备的预见性检测和维护。此项技术在实际应用时由于不会受到电磁场的影响和干扰，所以最终检测结果的准确性较高[2]。

2.3 超声检测

超声波特指频率在20kHz以上人耳听不到的声波。检测原理：电力电缆发生局部放电时，会伴生超声波信号，而超声波具有频率高、波长短的特点。超声波属于机械振动波的一种，当变电站发生局部放电时，能量瞬时爆发，电能通过声能、光能、热能以及电磁能的形式释放出去，周围空气间隙被击穿放电，电能转化为热能，放电周围的气体受热膨胀，并通过声波向外传播，周围气体温度超出环境温度；当这些气体冷却时，开始收缩，产生后续波，后续波的频率和强度都比较低，并有很宽的频带；由于局部放电的区域较小，所以局放声源即为点声源，开放式超声波传感器可以检测到这种超声波信号，并进行处理，从而判断局放存在并能够定位。

3 案例分析

本文对某110kV变电站运行期间其35kV进出线电缆进行局部放电检测，检测方法示意图如图1所示。数据采集传感器安装在接地变压器套管下方电缆外护套接地处，环境传感器安装在接地铜排处。等效测量回路如图2所示。

开展局部放电检测后发现，接地变压器进线电缆存在局部放电现象，放电量约1000pC，位于电缆靠近接地变压器套管处。环境传感器未检测到局部放电信号，因此排除了数据采集传感器中信号为外部干扰的可能。随后使用差分法进行电缆局部放电单端定位，根据电缆长度、脉冲波速及脉冲式时间差计算得故障位置为距离传感器1m处。由综合分析，该处电缆存在沿面放电现象。经对该段电缆停电解体，发现该位置电缆本体存在明显的沿面放电痕迹。通过检测准确定位了电缆的放电位置，避免了进一步的事故和损失，因此，该检测方法有效且较为准确，具有实际的意义[3]。

4 结语

局放带电检测对于变电站局部放电信号的检测是一个行之有效的方法。变电站内缺陷不同，其产生的超声波信号也不同。如果特高频有检测到异常信号，通过特高频波形信号起始位置的时间差，也可以对故障位置定位。综合应用各种带电检测技术，可以准确判断局放信号的性质和位置，为之后的检修工作提供依据，提高变电站故障处理的效率，避免电网事故的扩大。