電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)與定位技術(shù)

穆增峰 劉寶榮

摘要：變壓器中絕緣部分的質(zhì)量對(duì)變壓器設(shè)備整體的使用性能和壽命都至關(guān)重要，因?yàn)榻^緣劣化將產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，引發(fā)電力設(shè)備故障。這種情況是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部各體制間的絕緣體為部分橋接，這樣在一定范圍內(nèi)的導(dǎo)體會(huì)在絕緣體放電時(shí)產(chǎn)生帶電反應(yīng)。一般的局部放電可視作電力輸送設(shè)備中的常規(guī)現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)整個(gè)變壓器系統(tǒng)造成過大的影響，由于電力強(qiáng)度較高會(huì)造成電弧擊穿。鑒于此，本文對(duì)電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)與定位技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

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

1現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)分析

設(shè)備廠現(xiàn)場(chǎng)安裝人員用皺紋紙對(duì)變壓器線圈首端絕緣進(jìn)行了加固處理。處理完畢后再次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，A、B相高中低放電量均超標(biāo)，C相均正常。兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)均無明顯變化，此次處理未發(fā)現(xiàn)根本原因。局部放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

（1）因?yàn)樽儔浩鞯目蛰d試驗(yàn)無異常，所以可初步斷定變壓器鐵芯基本無放電的可能性。（2）根據(jù)變壓器工頻耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，可判斷變壓器的主絕緣及縱絕緣合格，不存在放電可能性。（3）A相局部放電情況與傳遞系數(shù)相符，放電可能在低壓側(cè)，B相高中低三側(cè)不符合傳遞系數(shù)，三側(cè)均可能有問題。

2局部放電類型

絕緣介質(zhì)的內(nèi)部放電，變壓器內(nèi)部存在著各種不同介質(zhì)常數(shù)的物質(zhì)，氣態(tài)物質(zhì)的介質(zhì)常數(shù)遠(yuǎn)小于固態(tài)，且與場(chǎng)強(qiáng)排列成反比，當(dāng)該區(qū)域電壓增大時(shí)，局部越遠(yuǎn)薄弱點(diǎn)氣穴反應(yīng)較大，產(chǎn)生放電現(xiàn)象;絕緣介質(zhì)的沿面放電，電場(chǎng)中的某個(gè)場(chǎng)強(qiáng)分量平行于介質(zhì)表面，當(dāng)其高于耐受場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，絕緣介質(zhì)的彎曲處、邊沿和四角位置都會(huì)發(fā)生表面放電;尖端放電，交變電場(chǎng)下，導(dǎo)體曲率半徑較小的尖端位置會(huì)因?yàn)闃O不均勻的高強(qiáng)度電場(chǎng)產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。

3電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)

3.1紅外檢測(cè)法

紅外熱成像監(jiān)測(cè)法依據(jù)的是高壓設(shè)備在局部放電時(shí)某部位的溫度反應(yīng)，若變壓器被測(cè)的部位溫度高于絕對(duì)溫度，可以熱成像系統(tǒng)來檢測(cè)熱能轉(zhuǎn)化出來的紅外輻射強(qiáng)度，由于大氣對(duì)不同波長(zhǎng)的輻射吸收程度不同，因而可根據(jù)波長(zhǎng)分段選擇合適的短波和長(zhǎng)波進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后會(huì)被處理成可以看懂的數(shù)據(jù)信息顯示給檢測(cè)設(shè)備控制人員，便可以判斷出設(shè)備局部放電的位置和程度。這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)不受電磁場(chǎng)干擾，并且可以在一定的距離內(nèi)進(jìn)行遙測(cè)，對(duì)于導(dǎo)體連接不良、變壓器套管這類外部故障的檢測(cè)效果較好。

3.2射頻檢測(cè)法

射頻檢測(cè)法是通過檢測(cè)1～30MHz頻段磁波信號(hào)來對(duì)局部放電進(jìn)行檢測(cè)，它能根據(jù)電磁信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行局部放電定位。常用的射頻傳感器有電容傳感器、Rogowski線圈電流傳感器和射頻天線傳感器等。目前，射頻檢測(cè)法一般用于電氣設(shè)備局部放電的定位。基于Rogowski線圈傳感器的局部放電定位技術(shù)能測(cè)出局部放電強(qiáng)度，定位效果較其他方法好。

3.3聲測(cè)法

聲測(cè)法是指通過電氣設(shè)備外殼上的超聲傳感器來檢測(cè)局部放電電子碰撞時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的局部放電檢測(cè)方法。聲測(cè)法屬于非電檢測(cè)法，不能反映局部放電量的大小，且聲波容易受到環(huán)境干擾，在傳播中衰減和畸變，降低信號(hào)準(zhǔn)確性。

3.4化學(xué)檢測(cè)法

化學(xué)檢測(cè)法是通過檢測(cè)局部放電時(shí)放電產(chǎn)物的含量和分解速率來判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生局部放電，評(píng)估電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)。目前，化學(xué)檢測(cè)法主要用于氣體和液體絕緣介質(zhì)的檢測(cè)，在GIS氣體檢測(cè)和變壓器油檢測(cè)中均得到了應(yīng)用。對(duì)于GIS，可通過檢測(cè)SF6氣體放電分解物組分和含量來檢測(cè)局放。對(duì)于變壓器油局放檢測(cè)，油色譜分析法因其良好的經(jīng)濟(jì)性和有效性得到了廣泛的應(yīng)用。油色譜分析法主要是通過色譜柱分析、氣體傳感器分離來檢測(cè)變壓器油中可溶性氣體的含量來判斷變壓器絕緣狀況。

4電力變壓器局部放電定位技術(shù)

4.1電氣定位法

對(duì)局部放電過程中產(chǎn)生的電脈沖在絕緣介質(zhì)中傳播時(shí)的波形、信號(hào)能量的變化等信息建立相關(guān)的傳遞函數(shù)來進(jìn)行分析研究，從而定位局部放電空間位置。主要有行波法，利用波的時(shí)延特性，根據(jù)行波延遲時(shí)間計(jì)算出距離，找出局部放電的點(diǎn)位;極性法，檢測(cè)變壓器繞組不同端子上的局部放電信號(hào)的極性，找到局部放電源可能存在區(qū)域;起始電壓法，根據(jù)繞組長(zhǎng)度、繞組兩端電位、放電點(diǎn)電壓為、起始放電電壓等，依據(jù)一定的公式計(jì)算出放電位置。

4.2超高頻定位法

超高頻電磁信號(hào)抗干擾性較強(qiáng)，因而可以根據(jù)局部放電時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)生超高頻電磁信號(hào)迅速確定局部放電位置，但是變壓器時(shí)有多種電子配件和元件組成，大部分都為金屬結(jié)構(gòu)，這會(huì)影響超高頻電磁信號(hào)的穿透效果，因而超高頻電磁信號(hào)會(huì)根據(jù)電子變壓器內(nèi)部金屬構(gòu)造產(chǎn)生一定的幾何繞射軌跡，對(duì)局部放電位置準(zhǔn)確定位。

4.3局部放電檢測(cè)聯(lián)合定位法

以上檢測(cè)方法各有優(yōu)劣，光學(xué)法只能定位小范圍內(nèi)的放電位置，特高頻具有信號(hào)具有干擾小、反應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn)，陣列傳感器可多點(diǎn)定位，為保證定位結(jié)果的準(zhǔn)確性，并考慮到技術(shù)成本和可操作性，實(shí)際進(jìn)行局部放電定位檢測(cè)時(shí)經(jīng)常采用多種方法協(xié)同合作，例如超高頻與超聲波法的配合，超高頻與光學(xué)法的配合，這類定位法統(tǒng)稱為聯(lián)合定位法，采此法時(shí)要考慮到變壓器局部放電的復(fù)雜性，將兩種定位法合理融合，并注意提升各環(huán)節(jié)中的綜合操控能力，從而發(fā)揮加倍的聯(lián)合應(yīng)用效果。定位法比較如表2。

結(jié)束語

對(duì)備用變壓器進(jìn)行了絕緣試驗(yàn)及外施耐壓試驗(yàn)等均合格，但現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)電壓試驗(yàn)中出現(xiàn)局部放電量超標(biāo)，同時(shí)變壓器B相升高座靠近變壓器油箱位置有“咕嚕咕?！鳖愃崎_鍋狀異響，經(jīng)過多次長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)電壓、油色譜分析、濾油、排氣、排油和油循環(huán)等方式，成功查找到了故障問題，消除了變壓器局放超標(biāo)和異響問題。

參考文獻(xiàn)

[1]楊文良，閆旭，王琰，趙宇昂.變壓器局部放電試驗(yàn)中放電信號(hào)圖形分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2019（23）：92-93.

[2]鄧志祥，康琛，王華云，鄭蜀江，陳霖，蔡木良，鄧杰，李博江，王鵬.10KV開關(guān)柜穿屏套管的局部放電檢測(cè)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[C].2019：355-359.

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