电力变压器局部放电带电检测与定位技术

电力变压器局部放电带电检测与定位技术

于娟 刘利琴

国网河北省电力有限公司检修分公司 河北 050000

摘要：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。

关键词：电力变压器；局部放电带电检测；定位技术

1导言

电力变压器是电力系统中很重要的设备，利用电磁感应原理，起着改变电压、电流，传递电能的作用，变压器的健康运行直接影响输配电网安全和供电可靠性。通过红外热成像、带电局部放电等一系列检测技术应用，对变压器健康状态进行联合分析、诊断，为变压器状态评估提供数据支撑。

2局部放电类型和特点

变压器的内部绝缘设计采用的是油-纸绝缘，这种材料在变压器工作时，无可避免会产生一些气泡或者是油隙，这样就很容易引发局部放电现象，这种由于元件制造和生产中导致的绝缘薄弱点就成了变压器设备故障的潜在风险，严重时将会因为重复击穿导致变压器无法正常运行。其主要类型如下：

2.1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。说，其放电脉冲在正负半周对称出现。

2.2内部放电

内部放电一般指绝缘介质内部的气隙、气缝或杂质等发生的放电现象。此类气隙、气缝或杂质可能形成于电缆生产过程中，也可能形成于电缆使用过程中。大多数情况下，其形成的电场强度会比绝缘介质大很多，从而发生局部放电。内部放电大多发生于绝缘层中绝缘强度较低的区域，与绝缘介质材料特性、气隙位置、气隙形状和气隙大小等有很大关系。

3电力变压器局部放电带电检测与定位技术

3.1红外线检测技术

变压器在运行时会受到某些因素的影响导致设备局部温度过高。在变压器温度升高过程中，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。于是，此项技术成为一种在带电检测技术在变电运维中常用的检测技术。红外测温技术一般有两种不同的检测方式，一种是一般检测，另一种是精确检测。一般检测通常是大面积常规扫描变压器，并在同时完成检测工作，因此不必特别要求检测装置及周围环境。精确检测对检测装置及周围环境的要求相对较高，检测时，必须达到排除风速和辐射等影响因素的条件，主要检测由设备电压制热所造成的缺陷。在实际检测时，可以联系实际情况科学合理地结合这两种检测方式，先用一般检测方式对疑似有故障的设备进行详细的检查，找到存在的可疑之处，确定好范围，最后利用精确检测方式确定故障的类型、严重性以及处理方案等等。利用这种检测方式可以有效地减短检测周期，发现并处理故障的效率也会得到有效提升

3.2超高频局部放电检测技术

超高频局部放电检测技术能够保证测试GIS初始局部放电脉冲的有效性。这项技术的测试仪器具有很强的测量频带和降低噪音信号的功能。利用这两项功能可以极大程度上削减噪声在放电检测上的负面影响，从而保证并且提高整个设备监测数据的准确性，同时还可以最大程度上再次呈现局部放电脉冲。技术人员在利用此项技术时，可以依据频带的宽窄程度，在实际操作过程当中将其分成超高频窄带检测和宽频带检测。两者在中心频率方面存在着很大的差别。由于超高频宽频检测技术有降低噪声和涵盖信息量大的优点，所以有着更为广泛的应用。

3.3光学检测法

将电力变压器局部放电时产生的光和热经过光电转化，利用光电探测仪检测这些光辐射信号，实现局部识别放电情况。但是这种检测方法因为成本问题比较受限，随着科技的进化和发展，光检测法已经可以对变压器内外部进行良好的检测，获知局部放电的大小和回数，考虑到设备昂贵，以及对检测准确度和操作水平的要求，单独应用仍不常见，以联合法与声测法结合。

3.4电力变压器局部放电定位技术

第一，电气定位法。对局部放电过程中产生的电脉冲在绝缘介质中传播时的波形、信号能量的变化等信息建立相关的传递函数来进行分析研究，从而定位局部放电空间位置。主要有行波法，利用波的时延特性，根据行波延迟时间计算出距离，找出局部放电的点位；极性法，检测变压器绕组不同端子上的局部放电信号的极性，找到局部放电源可能存在区域；起始电压法，根据绕组长度、绕组两端电位、放电点电压为、起始放电电压等，依据一定的公式计算出放电位置。

第二，局部放电检测联合定位法。以上检测方法各有优劣，光学法只能定位小范围内的放电位置，特高频具有信号具有干扰小、反应灵敏的优点，阵列传感器可多点定位，为保证定位结果的准确性，并考虑到技术成本和可操作性，实际进行局部放电定位检测时经常采用多种方法协同合作，例如超高频与超声波法的配合，超高频与光学法的配合，这类定位法统称为联合定位法，采用此法时要考虑到变压器局部放电的复杂性，将两种定位法合理融合，并注意提升各环节中的综合操控能力，从而发挥加倍的联合应用效果。

第三，超声波定位法。超声波信号和电脉冲信号间会有延时反应，在变压器的某处设置参考传感器，放电信号在此传感器和其他处的传感器间传递会有一个时差，将此时差代入双曲面法计算公式中可得出大致的放电位置，在此过程中必须要特别注意时间差、算法和等值声速对定位结果准确性的影响，可采用声速变量、增加探头的方式逐渐缩小放电位置并最终精确定位。

4结束语

总之，电力变压器对于电网的影响力不言而喻，在变电器长期的运行过程中，设备终将老化出现各种问题，由于绝缘强度的高低会加大用电安全事风险，对该问题进行分析发现主要是由于局部放电导致变压器绝缘劣化，为此国内外涌现很多带电检测及定位技术，在实际应用过程中，要根据电力系统运行维护需要和质量管控目标，结合不同检测和定位技术优势和缺陷选择最适用的方法，从而全面排除故障，保障电力电网稳定运行。

参考文献：

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