電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)的思考

楊哲

摘要：電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象會(huì)使電力設(shè)備發(fā)生運(yùn)行故障，因此對(duì)電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)分析高頻電流法、超高頻法、超聲波法、光學(xué)法和油中氣體溶解分析法等局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)，闡述超聲波帶電檢測(cè)定位技術(shù)和特高頻帶電檢測(cè)定位技術(shù)，并對(duì)比分析了這些檢測(cè)和定位技術(shù)，旨在探究其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；局部放電；帶電檢測(cè)；定位技術(shù)

局部放電帶電檢測(cè)是對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行健康狀況的重要檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目， 目前變電站電氣設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)一般采用局部放電檢測(cè)方法普測(cè)，重點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備定期檢測(cè)和在線(xiàn)檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳檢測(cè)信息等方法。

1電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)分析

1.1高頻電流檢測(cè)法

高頻電流檢測(cè)法是一種先進(jìn)的帶電檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)與傳統(tǒng)脈沖電流法的原理相似，均為非電接觸式檢測(cè)方法。在利用高頻電流檢測(cè)法進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，有效應(yīng)用高頻羅氏線(xiàn)圈，發(fā)揮其測(cè)量阻抗的作用，然后獲取耦合電路中的陡脈沖電流信號(hào)，最終得到準(zhǔn)確的局部放電結(jié)果。高頻電流檢測(cè)法的最大優(yōu)勢(shì)是等效阻抗小，可直接應(yīng)用在接地扁鐵或者試品接地線(xiàn)上，從而維護(hù)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，避免帶電檢測(cè)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成其他不良影響。例如，在現(xiàn)實(shí)檢測(cè)過(guò)程中，高頻電流傳感器能夠接收到局部放電源發(fā)出的信號(hào)，并且通過(guò)帶電監(jiān)測(cè)儀器顯示出來(lái)，具體流程如圖1所示。

1.2超高頻檢測(cè)法

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一種高頻率電磁波。這種電磁波在自然空間中的衰減速度雖然相對(duì)正常，但是在金屬箱中會(huì)變慢，進(jìn)而逐漸從金屬箱的縫隙部位傳播出來(lái)。這種情況下，只要對(duì)這種電磁波進(jìn)行帶電檢測(cè)，就可以判斷電力變壓器是否存在局部放電情況，并且有效診斷電力變壓器的絕緣狀態(tài)。超高頻檢測(cè)法進(jìn)行帶電檢測(cè)主要是有效利用超高頻傳感器。這種傳感器主要分為兩種類(lèi)型：一種是可以安裝在設(shè)備內(nèi)部的油閥式 UHF 傳感器；另一種是可以安裝在設(shè)備外部的外置式 UHF 傳感器，具體情況如圖 2 所示。

1.3超聲波檢測(cè)法

電力變壓器之所以產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，主要原因在于絕緣紙板或者油中氣泡存在縫隙。當(dāng)發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，氣體分子之間會(huì)發(fā)生猛烈撞擊，進(jìn)而產(chǎn)生脈沖機(jī)械聲波。只要對(duì)這一種超聲波給予有效檢測(cè)，就能夠判斷局部放電的具體情況。在利用超聲波檢測(cè)法進(jìn)行帶電檢測(cè)時(shí)，可以對(duì) 20 ～ 200 kHz 范圍內(nèi)的信號(hào)給予檢測(cè)。當(dāng)局部放電量較大時(shí)，超聲波信號(hào)也相應(yīng)較大。因此，超聲波帶電檢測(cè)法能夠有效判斷局部放電量的大小。

1.4光學(xué)檢測(cè)法

當(dāng)電力變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象時(shí)，變壓器油中會(huì)伴隨發(fā)熱和發(fā)光等情況。如果檢測(cè)熱輻射信號(hào)或者光輻射信號(hào)，就能夠正確判斷局部放電情況。例如，在現(xiàn)實(shí)檢測(cè)過(guò)程中，光學(xué)檢測(cè)法能夠有效接收紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光等光信號(hào)，并且將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，從而判斷電力變壓器局部放電的強(qiáng)弱情況。光學(xué)檢測(cè)法存在一定的局限性，主要應(yīng)用于外部檢測(cè)，不能檢測(cè)內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2電力變壓器局部放電檢測(cè)定位技術(shù)分析

2.1超聲波定位技術(shù)

超聲波定位技術(shù)主要檢測(cè)電脈沖信號(hào)和超聲波信號(hào)，并判斷二者的時(shí)延，進(jìn)而定位故障位置。在利用這種帶電檢測(cè)定位技術(shù)時(shí)，應(yīng)該合理選擇參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是指電子變壓器部位的傳感器，可采集局部放電信號(hào)，并測(cè)量其他傳感器接收到這一信號(hào)的時(shí)延，最后用方程式求解準(zhǔn)確位置[2] 。現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，可以假設(shè)傳感器接收到的信號(hào)為 i 和 k，關(guān)系式為：x i （n）=α i s（n-τ i ）+w i （n） x k （n）=α k s（n-τ k ）+w k （n）

其中，聲源信號(hào)為 s，高斯白噪聲為 w，放電信號(hào)i 和 k 之間的傳播時(shí)間為 τ，衰減因子為 α。計(jì)算時(shí)可有效應(yīng)用相關(guān)法，主要通過(guò)放電信號(hào)之間的相似性表示相關(guān)函數(shù)，最終求出函數(shù)峰值得到準(zhǔn)確結(jié)論。這是一種經(jīng)典計(jì)算方式，計(jì)算公式為：

2.2特高頻定位技術(shù)

特高頻定位技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是抗干擾能力強(qiáng)、定位速度快，因此在現(xiàn)實(shí)中得到了有效應(yīng)用。這種定位技術(shù)的缺陷非常明顯，即穿透能力較弱，且電力變壓器的內(nèi)部構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，因此在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中存在局限性。為了解決這一問(wèn)題，必須對(duì)特高頻定位技術(shù)的影響因素給予有效分析。

當(dāng)電力變壓器發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，電磁波會(huì)從設(shè)備內(nèi)部傳播出來(lái)。在面對(duì)實(shí)體金屬時(shí)，電磁波信號(hào)會(huì)發(fā)生劇烈衰減。為了保障帶電測(cè)量定位的準(zhǔn)確度，必須計(jì)算出不同傳感器之間的時(shí)延，同時(shí)定位計(jì)算局部放電的電源，具體可應(yīng)用復(fù)數(shù)域內(nèi)牛頓迭代算法。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，可以對(duì)非線(xiàn)性方程進(jìn)行線(xiàn)性化處理，關(guān)系式為：f i （x，y，z，t）=（x-x i ） 2 +（y-y i ） 2 +（z-z i ） 2-v2 （t+τi0 ）2 =0

其中，假設(shè) 是 f（x）=0 的根，x、y、z、t 分別代表復(fù)數(shù)域內(nèi) ？ 的初始近似值。

將一組復(fù)數(shù)作為初始值，即將（x 0 ， y 0 ， z 0 ， t 0 ）這組數(shù)帶入到方程式中進(jìn)行迭代運(yùn)算，將迭代誤差嚴(yán)格控制在 ε 以?xún)?nèi)，一直到迭代運(yùn)算結(jié)束，局部放電現(xiàn)象就能得到精確定位。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)的探究十分必要。為了解決局部放電問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)很多帶電檢測(cè)及定位技術(shù)，各自具有不同的優(yōu)勢(shì)和缺陷，應(yīng)結(jié)合具體情況，發(fā)揮相關(guān)技術(shù)的最大作用。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用多種帶電檢測(cè)及定位方法能夠有效提升檢測(cè)定位的準(zhǔn)確度和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]范茜茜.電力變壓器局部放電超高頻檢測(cè)仿真分析[J].電力大數(shù)據(jù)，2018，21（7）：80-87.

[2]臧其賢，熱孜萬(wàn)古麗·托呼提 . 電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)研究 [J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017，（20）：41，38.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)北京檢修公司）