電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

孫興華

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.073

摘 要：現(xiàn)如今，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的電力行業(yè)又取得了較大的發(fā)展，因此，對(duì)電壓的等級(jí)也有更高的要求，與此同時(shí)，電壓的提高就會(huì)導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。因?yàn)榫植糠烹娝a(chǎn)生的電流與周?chē)橘|(zhì)的相互作用，就會(huì)導(dǎo)致一些熱效應(yīng)產(chǎn)生，會(huì)造成絕緣性能的老化，進(jìn)而導(dǎo)致電力事故的發(fā)生。故此，該文圍繞電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)其研究的現(xiàn)狀以及發(fā)展進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力變壓器 局部放電檢測(cè)技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TM85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0073-02

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)提出更高的要求，要求電壓等級(jí)有所提高，容量也需要逐漸擴(kuò)大，與此同時(shí)，在電力系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，智能化電網(wǎng)成為其未來(lái)發(fā)展的方向。為了使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行，就對(duì)各種電力設(shè)備提出了更高的要求。在電力系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備之中，電力變壓器是其中的一個(gè)重要設(shè)備，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要影響。隨著超高壓等電力變壓器的掛網(wǎng)運(yùn)行，用于設(shè)備周期性檢修停電所引起的損失也在不斷增大，而在衡量設(shè)備絕緣強(qiáng)度的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之中，局部放電是其中的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。故此，對(duì)局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)電力變壓器的穩(wěn)定工作有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）帶電測(cè)試階段。該檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始在20世紀(jì)70年代，在當(dāng)時(shí)主要是防止停電而對(duì)電氣設(shè)備中的一些絕緣參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量。該檢測(cè)技術(shù)具有以下幾種特點(diǎn)：①設(shè)備簡(jiǎn)單；②測(cè)試靈敏度較差；③測(cè)試項(xiàng)目較少。

（2）自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，各種專(zhuān)門(mén)用于帶電測(cè)試的儀器開(kāi)始出現(xiàn)，使得在線檢測(cè)技術(shù)發(fā)生了較大改變，傳統(tǒng)的模擬測(cè)量方式逐漸變?yōu)閿?shù)字化測(cè)量，打破了將儀器直接接入到測(cè)試回路的測(cè)量模式，變成使用傳感器將測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，將其直接轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。

（3）自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)有了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為基礎(chǔ)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用以下幾種技術(shù)，使更多的絕緣參數(shù)在線監(jiān)測(cè)得以實(shí)現(xiàn)：第一，計(jì)算機(jī)技術(shù)；第二，傳感技術(shù)；第三，數(shù)字波形采集技術(shù)等。這種在線檢測(cè)技術(shù)存在著以下幾種特點(diǎn)：第一，監(jiān)測(cè)信息量較大；第二，處理的速度較快；第三，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及越線報(bào)警等。

在我國(guó)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)最早開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，因?yàn)槭艿郊夹g(shù)水平的限制，計(jì)算機(jī)在我國(guó)剛剛起步，我國(guó)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的水平還比較低等因素的影響，在20世紀(jì)80年代末期，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)曾經(jīng)在我國(guó)掀起了第一個(gè)應(yīng)用高潮，我國(guó)許多科研院校對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究越來(lái)越重視。在2000年之后，隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展以及客觀的需要，人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越重視，我國(guó)許多地區(qū)都紛紛開(kāi)展了這項(xiàng)工作。

2 局部放電檢測(cè)的常用方法

2.1 超聲波檢測(cè)法

局部放電經(jīng)常會(huì)釋放有聲波，而采用超聲波檢測(cè)法，則是利用傳感器接收局部產(chǎn)生的超聲波，由此來(lái)對(duì)局放的大小進(jìn)行確定，并且對(duì)局放的位置進(jìn)行確定。當(dāng)前，用于檢測(cè)局部的超聲波傳感器存在著以下幾方面缺點(diǎn)[1]：（1）抗電磁干擾性能比較差；（2）靈敏度較低。因此，就使得超聲波檢測(cè)的難度有了大大的增加。故此，這項(xiàng)檢測(cè)方法大多是用在對(duì)局部作定性判斷，并結(jié)合電脈沖信號(hào)對(duì)局放進(jìn)行物理定位。

2.2 脈沖電流法

這種方法研究最早，應(yīng)用也最為廣泛。它主要是將變壓器等效成一個(gè)電容，局放時(shí)，其兩端會(huì)產(chǎn)生瞬間電壓變化，經(jīng)過(guò)耦合電容引至檢測(cè)阻抗上，就能夠獲得脈沖電流，與局部放電相對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)處理之后，可以獲得變壓器局放參數(shù)。這種方法也存在一定的缺陷，有以下幾種：（1）當(dāng)試品電容量較大時(shí)，就會(huì)受到耦合阻抗的限制，這樣就會(huì)導(dǎo)致靈敏度有所降低；（2）檢測(cè)頻率低于1 MHz時(shí)，所包含的信息量較少；（3）在離線狀態(tài)時(shí)，靈敏度較高，但是在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，很容易受到外界干擾的影響。

2.3 光測(cè)法

所謂光測(cè)法，指的是將局放產(chǎn)生的光輻射經(jīng)過(guò)光電進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)換之后，檢測(cè)光電流的特性以便實(shí)現(xiàn)局放的識(shí)別。但是光測(cè)法有著較大的缺陷[2]，分別為：（1）設(shè)備復(fù)雜并且非常昂貴；（2）靈敏度較低。因此，在實(shí)際應(yīng)用中很容易受到限制。近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖技術(shù)也取得了一定的發(fā)展，光纖法與聲測(cè)法相結(jié)合之后，就產(chǎn)生了聲-光測(cè)法。這項(xiàng)技術(shù)主要是利用聲波壓迫，來(lái)使光纖的性質(zhì)發(fā)生改變，并且導(dǎo)致光纖輸出信息的特性發(fā)生改變，進(jìn)而測(cè)得放電。

2.4 紅外檢測(cè)法

這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)是對(duì)高壓設(shè)備的某部位的溫度進(jìn)行拍攝并測(cè)量，以此來(lái)判斷熱故障。其工作原理是，若變壓器被測(cè)的部位溫度高于絕對(duì)溫度，那么就會(huì)產(chǎn)生由熱能轉(zhuǎn)化出來(lái)的輻射能量，也是紅外射線，進(jìn)而利用紅外探測(cè)儀的熱成像原理，以此實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)測(cè)量。

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是實(shí)效性較強(qiáng)，能夠在一定的距離內(nèi)進(jìn)行遙測(cè)，也可以直接進(jìn)行測(cè)定，并且不受電磁場(chǎng)的干擾。但是因?yàn)樽儔浩鹘Y(jié)構(gòu)與傳輸過(guò)程具有一定的復(fù)雜性，當(dāng)前，這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)以下一些變壓器的外部故障：（1）導(dǎo)體連接不良；（2）冷卻裝置故障；（3）變壓器套管故障等。

2.5 超高頻檢測(cè)法

超高頻檢測(cè)法也就是UHF技術(shù)。近些年，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展非常迅速，它通過(guò)傳感器來(lái)獲取變壓器局放超高頻信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)局放的檢測(cè)與定位。在20世紀(jì)80年代末期，這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)首先應(yīng)用在GIS設(shè)備之中，該技術(shù)的主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）檢測(cè)頻段較高，能夠避開(kāi)常規(guī)局放測(cè)量中的多種電氣干擾；（2）檢測(cè)頻帶較寬，故此其檢測(cè)靈敏度較高。超高頻檢測(cè)法的特點(diǎn)使其在局放檢測(cè)領(lǐng)域有著其他檢測(cè)方法難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在近些年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。

然而，這種技術(shù)方法的研究也面臨著一些問(wèn)題，因?yàn)槊}沖電流法與測(cè)量機(jī)理有所不同，故此就難以進(jìn)行視在放電量標(biāo)定，但是許多工程人員更習(xí)慣用視在放電量來(lái)對(duì)局放的程度進(jìn)行反映，在關(guān)于局放的變壓器產(chǎn)品出廠標(biāo)準(zhǔn)之中，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)存在著一定的復(fù)雜性，局放所產(chǎn)生的電磁波在內(nèi)部的傳播，會(huì)存在大量的散射以及衰減，故此，局放源定位工作難度較大，也充滿著較大的挑戰(zhàn)。

3 局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景

脈沖檢測(cè)法以及各種非點(diǎn)檢測(cè)法都屬于傳統(tǒng)的檢測(cè)局放的方法，而在上文中所提到UHF技術(shù)是近些年來(lái)所提出的方法，它有效地克服了傳統(tǒng)的脈沖電流法的缺陷，克服了其抗干擾能力較弱的缺點(diǎn)，存在著許多優(yōu)越性。故此，在今后的研發(fā)過(guò)程中，高頻檢測(cè)法是未來(lái)的發(fā)展方向，除此之外，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)運(yùn)用到局放檢測(cè)中，也是一個(gè)思路，也就是數(shù)字化局部放電檢測(cè)，將這兩種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，特是局放檢測(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展之路。

4 結(jié)語(yǔ)

由于電力變壓的局部放電會(huì)帶來(lái)許多不利的影響，會(huì)造成絕緣性能的老化，而在電力系統(tǒng)的事故中，變壓器的絕緣老化是導(dǎo)致安全事故發(fā)生的重要原因，故此，就需要對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。該文對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并對(duì)一些常用的局放檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以便為業(yè)內(nèi)人士提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國(guó)利，郝艷捧，李彥明.電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].電工電能新技術(shù)，2001（2）：52-57.

[2] 程重，石惠承.電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].浙江電力，2012（4）：32-35.

[3] 趙悅冰.電力變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（3）：136-137.