电力变压器局部放电检测方法分析

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【摘要】电力变压器作为电力系统的重要设施，在运行过程中时常由于局部放电引发电力事故，严重影响了电力系统的安全运行。国内外的众多学者对于局部放电理论进行了系统研究，提出了许多检测局部放电的方法，大致可以分为电测法以及非电测法两种。

【关键词】电力变压器；局部放电；检测

局部放电是变压器的绝缘系统在中部区域所发生的局部桥接的一种放电，不能直接进行测量，为此需要借助于变压器套管上的电容式外加电容分压器耦合所得到的信号才能进行检测。经过大量的局部放电试验表明，局部放电事故主要发生于高压引线，而在匝以及饼间较少。在进行局部放电量的测量中要求高压套管的局部放电量处于较低水平，而一般测得的套管放电量较大，但是不属于内部绝缘放电量。目前电力变压器局部放电检测中超声波法以及电脉冲法的研究最为广泛，但是依然存在不足之处。为此下面对当下使用的不同检测方法进行概述，并提出今后的研究趋势。

1电测法

1.1脉冲电流法

脉冲电流法通过将阻抗接入到测量回路中进行测量，然后检测变压器套管末屏接地线、中性点接地线、外壳接地线、地芯接地线以及绕组脉冲等引发的局部脉冲电流，从而得到视在放电量。脉冲电流法作为研究最早，同时也使一种应用最为广泛的检测方法，早在2000年已经正式公布了局部放电的测量标准。

脉冲电流法主要应用于变压器出厂时的型式试验以及其它离线测试中，具有较高的离线测量灵敏度。但是这一检测方法存在一些不足，例如无法方便有效地应用于现场在线监测、抗干扰能力差、进行具有绕组结构的变压器类在标定过程中产生巨大误差、测量频带窄、频率低，所得到的信息少。此外由于监测阻抗以及放大器的准确度、灵敏度、动态范围、分辨率等具有很大影响，为此在试样电容较大时，测试仪器的灵敏度会在耦合阻抗的影响下受到限制。

1.2超高频检测方法

超高频局部放点检测主要是针对以上方法的不足，通过检测变压器内部的局部放电所产生的超高频电磁信号实现对局部放电的定位以及检测，从而实现抗干扰的目的。超高频检测方法在每一次局部放电的过程中都发生正负电荷中和，同时伴随有一个陡的电流脉冲以及敷设电磁波。而局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电的几何形状、放电间隙有关。当放电间隙的绝缘强度较高时电脉冲的陡度较大时辐射脉冲的电磁波能力较强放电的时间短。由于变压器油—隔板结构可以辐射出GHz的电磁波，而一般的现场干扰只有400MHz，为此有效地避免了干扰的发生。

传感器作为检测中的重要组分，其灵敏度直接的影响到检测结果精度。但是目前的多数天线需要人工设计，从而配合不同超高频监测系统工作。此外由于电磁波主要在变压器箱体内部传播，为此电磁波仅能通过出线端或者是少量的接缝散出，为此如何设置天线来更有效的检测超高频依然是需要进一步研究的内容。研究表明，内置天线的接受能力优于外置天线，但是这需要在变压器的生产环节加入到侧边，为此在操作上限制了超高频的应用。

2非电测法

2.1超声波法

超声波法是借助于检测变压器在局部放电过程中产生的超声波信号来实现对局部放电位置以及大小的判断。所使用的超生传感器的频道大约为70～150千赫兹，从而有效地避开铁芯的磁噪声以及机械振动声。这种方法由于可以有效的避免电气干扰，同时可以实现在线测量、定位，为此得到了广泛而深入的研究。但是这一方法的不足之处在于：首先传感器的抗电磁干扰能力差，其次是超生传感器的灵敏度低，从而无法实现在现场的有效地测量信号。为此超生波法主要是用于定性的判断局部放电信号的有无，然后结合更为精确地脉冲电流法来实现对放射源的定位。为此在电力变压器的离线检测以及在线检测中仅将其用作辅助手段。

2.2气相色谱检测法

在变压器出现局部放电后，绝缘材料会散发出许多气体，根据检测这些散发出的气体的含量以及成分就可以确定相应的故障类型，即气相色谱检测。在故障位置一般放出的气体主要有乙炔、氢气等。这种检测方法经济简单，同时避免了电气干扰，同时可以进行自动识别，为此在变压器的在线检测中得到了极为广泛的应用。

这种方法的不足在于：首先油气分析耗时较长，对于早期潜伏的故障检测灵敏，但是无法有效地应对突发故障检测，当然也只能进行定性分析；此外由于气体传感器对于所监测的各种气体较为敏感，为此导致测量精度不搞。最后气体的提取也是一向有待完善的工作。

2.3光检测法

光检测是借助于光电倍增管将电信号转化为光信号，然后再对其进行分析，从而实现局部放电的识别。由于光电倍增管不能长期的暴露于强光下，为此要求检测设备不透光，从而限制了现场测量中的应用。但是由于检测直观，在绝缘老化机理、局部放电光谱分析以及局部放电电磁波传播特性中依然的得到了应用。另外随着光纤技术的发展，光测法与声测法的结合可以实现局部放电的定位。

2.4红外热像法

这种方法通过检测区域表面的温度升高来了解变压器内部的局部放电。但是这种方法需要借助于计算机进行量化关系分析，为此定量研究尚需探索。

3结束语

经过以上不同检测方法的论述可见，不同的检测方法由于检测原理不同，为此各有特点，从而在研究内容以及应用上各不相同。脉冲电流法可以直接的测量视在放电量，但是其检测带宽不足；超高频法具有抗干扰能力强的优势，较之脉冲法具有较宽的接受频带，但是存在天线接收问题；此外光测法、超声波法、气相色谱法作为非电测量法，除了超声波法之外均存在应用困难的问题。而超声波法虽然具有容易操作、电气干扰小，但是会对变压器造成不可逆的伤害，为此有待进一步探索。

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