在線檢測技術在變壓器局部放電故障分析中的應用研究

張學強

張掖供電公司電力調度控制中心，甘肅 張掖 734000

引言

電力變壓器故障檢測主要有電氣量檢測和化學檢測方法。化學檢測主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產氣速率和三比值法進行分析判斷，它對變壓器的潛伏性故障及故障發展程度的早期發現具有有效性。具體應用中要根據故障或缺陷的不同發展階段,采用不同的分析方法,結合設備的實際運行狀況及外部電氣試驗數據,充分發揮油化學檢測的靈敏性,正確評判設備狀況或制定針對性的檢修策略。隨著電氣設備在線監測與狀態維修技術的發展和應用,局部放電的有效檢測對于電力設備的安全穩定運行具有越來越重要的意義。

1 變電壓器在線檢測技術

1.1 油中溶解性氣體分析及檢測

油浸電力變壓器中主要絕緣材料是變壓器油和絕緣油紙。這兩種材料在放電和熱作用下，會分解產生各種氣體。由于變壓器內部不同的故障會產生不同的氣體,因此通過分析油中氣體的成分、含量、產氣率和相對百分比,可以達到對變壓器絕緣情況進行診斷的目的。可根據變壓器內部故障分解產生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等氣體，分析所產生的氣體種類、油中溶解氣體的濃度、各種氣體的比例關系，對油中溶解的氣體進行氣相色譜分析便可發現變壓器內部的發熱和放電性故障。

1.2 局部放電在線檢測技術

變壓器在內部出現故障或其它原因的故障可能使內部產生局部放電。根據放電的情況，來判斷變壓器內部的變化，使用變壓器本體、套管局放在線監測裝置，在不改變原接線的狀態下安裝，測量位置選擇在接地端，本體鐵芯和夾件接地線上；套管末屏接地線上，試驗電壓為設備運行電壓，通過在線診斷運行中局部放電量及變化情況，對其設備的運行狀態進行在線評估，為該設備的狀態檢修提供依據積累運行狀態參數，為故障判斷、停電檢修提供依據。

1.3 繞組溫度在線檢測技術

繞組溫度檢測主要用于監測變壓器繞組的溫度,給出越限報警,并在需要時啟動保護跳閘。系統在運行中實時反映變壓器三相繞組實際溫度和發出實時超溫報警信號，同時實現了溫度及報警信號的遠程傳輸的目的。對優化變壓器性能、提高變壓器安全使用壽命具有重大意義。

2 變壓器的局部放電檢測方法的研究現狀

局部放電的檢測方法有超聲波法、脈沖電流法和超高頻法、化學檢測法、光測法、射頻檢測法、紅外熱像法等多種檢測方法,其中應用較為廣泛有超聲波法、脈沖電流法和超高頻法、光測法、紅外熱像法。

2.1 脈沖電流法。這種方法是目前國內使用較為廣泛的變壓器局部放電檢測方法，其主要是通過電流傳感器檢測變壓器各接地線以及繞組中產生局部放電時引起的脈沖電流，并以此獲得視在放電量。電流傳感器一般由羅氏線圈制成。主要優點是檢測靈敏度較高、抗電磁干擾能力強、脈沖分辨率高等，缺點是測試頻率較低、信息量少。

2.2 超聲波法是電力變壓器局部放電故障診斷的有效手段。變壓器內部發生局部放電時，伴隨著聲波能量的釋放，根據超聲波在變壓器內部傳播時的聲衰減、傳播時間及波形變化進行分析，分析超聲波特征，對變壓器局部放電點進行定位。通過分析有關超聲波在被檢變壓器中發生的傳播變化，來判定變壓器內部是否存在缺陷，從而在不破壞或不損害絕緣的情況下，評估其運行狀態。

2.3 超高頻法是現在局部放電檢測中的一種流行的方法。變壓器在發生局部放電時都會出現正負電荷中和的現象，并且伴隨這一現象都會形成一個陡的電流脈沖向周圍輻射電磁波。 該方法主要是通過對變壓器內部產生局部放電時所發射的超高頻電磁波進行接收，從而達到對局部放電的定位和檢測。這種檢測方法的主要優點是測量頻率比較高、檢測頻率范圍可以調節、抗電磁波干擾性能強、靈敏度較高等。

2.4 紅外熱像法。該方法主要是通過紅外線測量儀器對變壓器中局部放電時所產生的電熱能量轉換來實現檢測局部放電區域內的溫度變化達到檢測的目的。主要優點是紅外線儀器操作簡便，并且測出的結果直觀準確；其缺點是只能對變壓器表面的局部放電進行檢測，無法檢測到變壓器深處的故障，只適合定性測量，目前尚不能用于定量測量。

2.5 光測法。由于局部放電會產生光輻射，光測法主要是針對局部放電時產生的光輻射進行檢測。通常情況下變壓器油中發生放電時所產生的光波長度均不相同，試驗結果表明光波的長度一般在500nm～700nm這一區間范圍，當光電發生轉換后，根據光電流的特性，能夠對局部放電進行識別。

3 結束語

變壓器作為發變電系統中重要設備，安裝在線監測系統的必要性已漸漸成為電力行業的共識。在線檢測硬件設備將向智能化、網絡化、總線化方向發展。實現在線檢測，可以及時發現變壓器內部的缺陷，從而做到定性判斷，到定量分析，對故障判斷的準確性大大提高。

[1]邵安海，騰歡，基于局部放電監測的變壓器故障診斷系統的研究[期刊論文].四川電力技術，2007,6

[2]童曉陽,張廣春,鄒思軼 變壓器絕緣遠程在線監測的Web實現.高電壓技術,2002,

[3]董旭柱，王昌長. 朱德恒.電力變壓器局部放電在線監測研究的現狀和趨勢.變壓器，1996.

[4]朱滋浩.電力變壓器局部放電信號采集系統設計，數據采集與處理,1996

[5]劉先勇,胡勁松,周方潔,李紅雷.變壓器油中氣體在線監測系統試驗平臺的研究 變壓器,2004,