超高頻方法在變壓器檢測維護和保養(yǎng)中的應用分析

韓耕

（河南中孚實業(yè)股份有限公司，河南 鞏義451261）

1 電力變壓器的檢測

隨著國民經(jīng)濟和電力事業(yè)迅速發(fā)展，裝機容量和電網(wǎng)規(guī)模在日益增大，人們對電力系統(tǒng)中設備的運行可靠性要求不斷提高。在現(xiàn)代電力設備的運行和維護中，電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要的和最昂貴的設備之列，而且是故障多發(fā)設備。這就要求可靠的變壓器在線檢測。

1.1 電力變壓器經(jīng)常用的局放檢測方法

1.1.1 脈沖電流法。它是通過檢測阻抗接人到測量回路中來檢測。檢測變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局放引起的脈沖電流，獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應用最廣泛的一種檢測方法，IEC-60270為IEC于2000年正式公布的局放測量標準。脈沖電流法通常被用于變壓器出廠時的型式試驗以及其他離線測試中，其離線測量靈敏度高。脈沖電流法的問題在于以下幾方面：其抗干擾能力差，無法有效應用于現(xiàn)場的在線監(jiān)測；對于變壓器類具有繞組結構的設備在標定時產生很大的誤差；由于檢測阻抗和放大器對測量的靈敏度、準確度、分辨率以及動態(tài)范圍等都有影響，因此當試樣的電容量較大時，受耦合阻抗的限制，測試儀器的測量靈敏度受到一定限制；測量頻率低、頻帶窄，包含的信息量少。

1.1.2 DCA法。DGA法是通過檢測變壓器油分解產生的各種氣體的組成和濃度來確定故障（局放、過熱等）狀態(tài)。該方法目前已廣泛應用于變壓器的在線故障診斷中，并且建立起模式識別系統(tǒng)可實現(xiàn)故障的自動識別，是當前在變壓器局放檢測領域非常有效的方法。但是DGA法具有兩個缺點：油氣分析是一個長期的監(jiān)測過程，因而無法發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障；該方法無法進行故障定位。

1.1.3 超聲波法。超聲波法是通過檢測變壓器局放產生的超聲波信號來測量局放的大小和位置。超聲傳感器的頻帶約為70-150千赫茲（或300千赫茲），以避開鐵芯的鐵磁噪聲和變壓器的機械振動噪聲。由于超聲波法受電氣干擾小以及可以在線測量和定位，因而人們對超聲波法的研究較深入。但目前該方法存在著很大的問題：目前的超聲傳感器靈敏度很低，無法在現(xiàn)場有效地測到信號；傳感器的抗電磁干擾能力較差。因此，超聲檢測主要用于定性地判斷局放信號的有無，以及結合脈沖電流法或直接利用超聲信號對局放源進行物理定位。在電力變壓器的離線和在線檢測中，它是主要的輔助測量手段。

1.1.4 RIV法。局部放電會產生無線電干擾的現(xiàn)象很早就被人們所認識。例如人們常采用無線電電壓干擾儀來檢測由于局放對無線電通訊和無線電控制的干擾，并已制定了測量方法的標準。用RIV表來檢測局放的測量線路與脈沖電流直測法的測量電路相似。此外，還可以利用一個接收線圈來接收由于局放而發(fā)出的電磁波，對于不同測試對象和不同的環(huán)境條件，選頻放大器可以選擇不同的中心頻率（從幾萬赫茲到幾十萬赫茲），以獲得最大的信噪比。這種方法已被用于檢查電機線棒和沒有屏蔽層的長電纜的局放部位。

1.1.5 光測法。光測法利用局放產生的光輻射進行檢測。在變壓器油中，各種放電發(fā)出的光波長不同，研究表明通常在500-700mm之間。在實驗室利用光測法來分析局放特征及絕緣劣化等方面已經(jīng)取得了很大進展，但是由于光測法設備復雜昂貴、靈敏度低，且需要被檢測物質對光是透明的，因而在實際中無法應用。

1.1.6 射頻檢測法。利用羅果夫斯基線圈從變壓器中性點處測取信號，測量的信號頻率可以達到3萬千赫茲，大大提高了局放的測量頻率，同時測試系統(tǒng)安裝方便，檢測設備不改變電力系統(tǒng)的運行方式。但對于三相電力變壓器，得到的信號是三相局放信號的總和，無法進行分辨，且信號易受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術的發(fā)展，射頻檢測法在局放在線檢測中得到了較廣泛的應用。

1.2 超高頻方法在局放檢測中的應用

華北電力大學自2002年開始，將近年來國際上流行的超高頻技術應用于GIS、變壓器、電機和電纜等的局放檢測研究工作。截至目前為止，研究工作取得了很大進展，完成了超高頻法用于變壓器局放檢測的可行性驗證，研制了一套自動化超高頻局放檢測系統(tǒng)，可以通過程控的方式控制信號采集和數(shù)據(jù)存儲。

2 變壓器的日常維護

工作中可制訂一個維護、檢查和試驗的計劃。這樣不但將顯著地減少變壓器故障的發(fā)生以及不可預計的電力中斷，而且可大量節(jié)約經(jīng)費和時間。因為一旦發(fā)生事故，不僅修理費用以及停工期的花費巨大，重繞線圈或重造一臺大型的電力變壓器更需要6到12個月的時間。因而，一個包括以下建議的良好維護制度將有助于變壓器獲得最大的使用壽命。

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2.1 安裝及運行

2.1.1 變壓器的安裝地點應與其設計和建造的標準相適應。若置于戶外，應確定該變壓器適于戶外運行。

2.1.2 保護變壓器不受雷擊及外部損壞危險。

2.1.3 確保負荷在變壓器的設計允許范圍之內。嚴防出現(xiàn)小馬拉大車的現(xiàn)象。

2.1.4 在油冷變壓器中需要仔細地監(jiān)視頂層油溫。

2.1.5 平時在運行操作中，應嚴格按照運行操作規(guī)程執(zhí)行，嚴防出現(xiàn)誤操作。

2.1.6 在操作變壓器的解、并運行過程中，一定要按變壓器解、并列的“三要素”進行，嚴防出現(xiàn)操作過電壓。

2.1.7 平時應對變壓器進行經(jīng)常檢查和巡視，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。

2.2 對油的檢驗

變壓器油的介電強度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強度降低近一半。除小型配電變壓器外所有變壓器的油樣應經(jīng)常作擊穿試驗，以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。

2.3 經(jīng)常維護

2.3.1 保持瓷套管及絕緣子的清潔。

2.3.2 保證電氣連接的緊固可靠。

2.3.3 定期檢查分接開關。并檢驗觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉動靈活性及接觸的定位。

2.3.4 在油冷卻系統(tǒng)中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動的機械損傷。

2.3.5 每年檢驗避雷器接地的可靠性。接地必須可靠，而引線應盡可能短。旱季應檢測接地電阻，其值不應超過4。

2.3.6 每三年應對變壓器線圈、套管以及避雷器進行介損的檢測。

3 結束語

變壓器是電網(wǎng)中的重要設備之一。雖配有避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內部結構復雜、電場及熱場不均等諸多因素，維護不當事故仍然會發(fā)生。經(jīng)常對設備檢測，加強日常的維護和保養(yǎng)，對電力設備極其重要，使電力供應更加安全可靠。

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