電力變壓器局部放電檢測技術分析

陳鵬

（中國電力科學研究院 湖北武漢 430000）

電力變壓器局部放電檢測技術分析

陳鵬

（中國電力科學研究院 湖北武漢 430000）

電力變壓器是電力系統中關鍵性的一次設備，變壓器正常運行可以確保電網穩定運行，如果變壓器發生故障，將會造成十分嚴重的后果，造成區域或者大規模停電事件，對社會經濟造成巨大影響，因此對變壓器局部放電進行檢測非常重要。本文分析了局部放電造成的危害以及主要放電形式，提出了幾種常見的變壓器局部放電檢測方法。

電力變壓器；局部放電；檢測技術

引言

局部放電是變壓器的絕緣系統在中部區域所發生局部橋接的一種放電，不能直接進行測量，為此需要借助于變壓器套管上的電容式外加電容分壓器耦合所得到的信號才能進行檢測。經過大量局部放電試驗表明，局部放電事故主要發生于高壓引線，而在匝以及餅間較少。在進行局部放電量測量中要求高壓套管的局部放電量處于較低水平，而一般測得的套管放電量較大，但是不屬于內部絕緣放電量。

1 變壓器局部放電原因分析

變壓器內部上的絕緣體、金屬體會有一些凸起，不平整表面，使得電荷在電場的作用下，會產生尖端放電現象。中于尖角或毛刺位置上，從而導致變壓器局部放電。變壓器絕緣體中一定程度上都會有空氣間隙這樣的情況發生，同時在變壓器的油中也存在一定數量細小氣泡，這些氣泡的介電系數同常會小于普通絕緣體，于是在絕緣體中氣泡周圍電場強度會比周圍相鄰絕緣材料數值要大很多，造成被擊穿現象，該現象發生時候氣泡會放電；有時候導電體相互之間電氣連接不良也能在一定程度上造成局部放電的情況，如果有金屬懸浮電位，且數值比較大時候，就十分明顯了。

2 局部放電的危害及主要放電形式

2.1 局部放電的危害

局部放電對絕緣設備會造成一定影響，但是這樣過程比較漫長，內部不斷的損壞，當達到臨界點時候，就發生絕緣體穿透性損傷，造成嚴重損壞。如果局部放電存在時間過長，在特定的情況下會導致絕緣裝置的電氣強度下降，對于高壓電氣設備來講是一種隱患。

2.2 局部放電的表現形式

局部放電一般可以分為三種類型：①火花放電類型，這種情況屬于脈沖型放電，放電形式有湯遜型火花放電和似流注火花放電；②輝光放電類型，這種情況屬于非脈沖型放電；③為亞輝光放電類型，具有離散脈沖，但幅度比較微小，這種情況屬于前兩類的過渡形式。

3 變壓器局部放電試驗技術

3.1 脈沖電流檢測技術

脈沖電流法主要應用于變壓器出廠時的型式試驗以及其它離線測試中，具有較高的離線測量靈敏度。但是這一檢測方法存在一些不足，例如無法方便有效地應用于現場在線監測、抗干擾能力差、進行具有繞組結構的變壓器類在標定過程中產生巨大誤差、測量頻帶窄、頻率低，所得到的信息少。此外由于監測阻抗以及放大器的準確度、靈敏度、動態范圍、分辨率等具有很大影響，為此在試樣電容較大時，測試儀器的靈敏度會在耦合阻抗的影響下受到限制。

3.2 超高頻檢測方法

超高頻局部放點檢測主要是針對以上方法的不足，通過檢測變壓器內部的局部放電所產生的超高頻電磁信號實現對局部放電的定位以及檢測，從而實現抗干擾的目的。超高頻檢測方法在每一次局部放電過程中都發生正負電荷中和，同時伴隨有一個陡的電流脈沖以及敷設電磁波。而局部放電所輻射的電磁波頻譜特性與局部放電的幾何形狀、放電間隙有關。當放電間隙的絕緣強度較高時電脈沖的陡度較大時輻射脈沖的電磁波能力較強放電的時間短。由于變壓器油一隔板結構可以輻射出GHz的電磁波，而一般現場干擾只有400MHz，為此有效地避免了干擾的發生。

3.3 氣相色譜檢測法

在變壓器出現局部放電后，絕緣材料會散發出許多氣體，根據檢測這些散發出的氣體的含量以及成分就可以確定相應的故障類型，即氣相色譜檢測。在故障位置一般放出的氣體主要有乙炔、氫氣等。這種檢測方法經濟簡單，同時避免了電氣干擾，同時可以進行自動識別，為此在變壓器的在線檢測中得到了極為廣泛的應用這種方法的不足在于：首先油氣分析耗時較長，對于早期潛伏的故障檢測靈敏，但是無法有效地應對突發故障檢測，當然也只能進行定性分析；此外由于氣體傳感器對于所監測的各種氣體較為敏感，為此導致測量精度不搞。最后氣體的提取也是一向有待完善的工作。

3.4 光檢測法

光檢測是借助于光電倍增管將電信號轉化為光信號，然后再對其進行分析，從而實現局部放電的識別。由于光電倍增管不能長期的暴露于強光下，為此要求檢測設備不透光，從而限制了現場測量中的應用。但是由于檢測直觀，在絕緣老化機理、局部放電光譜分析以及局部放電電磁波傳播特性中依然的得到了應用。另外隨著光纖技術的發展，光測法與聲測法的結合可以實現局部放電的定位。

3.5 紅外熱像法

這種方法通過檢測區域表面的溫度升高來了解變壓器內部的局部放電。但是這種方法需要借助于計算機進行量化關系分析，為此定量研究尚需探索。

3.6 超聲波檢測技術

超聲波檢測法是運用超聲換能器，用電氣信號替代超聲波信號，這種超聲波信號是檢測設備內局部放電的情況下產生的。由于變壓器設備內部的絕緣構造相對來說比較復雜，而且聲速所受到的各種聲介質的影響也是不同的，所以這項技術能夠對局部放電是夠存在提供良好的參考，并結合電脈沖信號或直接利用超聲信號對放電源進行定位，無法進行定量檢測。

4 現場試檢干擾的抑制及注意事項

4.1 現場試檢干擾的抑制

（1）試驗供電網絡中干擾的抑制。在試驗變壓器的初級設置低通濾波器，低通濾波器的截止頻率應盡可能低，并設計成能抑制來自相線、中線的干擾在試驗電源和儀器用電源間設置屏蔽式隔離變壓器，屏蔽式隔離變壓器和低壓電源濾波器同時使用抑制干擾效果更好；在試驗變壓器的高壓端設置高壓低通濾波器，濾波器的阻塞頻率應與局部放電檢測儀的頻帶相匹配。

（2）高壓端部電暈放電及高壓連接導線電暈放電的抑制。選用合適的均壓帽將套管頂部罩上，以避免或減少套管端部電暈放電的影響，采用截面積較大的高壓連接導線。

（3）周圍物體感應電放電干擾的抑制。高空引線應盡量拉開距離并在靠近被試變壓器側可靠接地；將鄰近被試品的設備短路接地：在最近的電氣設備上裝設均壓環；有條件時應使用金屬屏蔽網將建筑物屏蔽接地等方法減少周圍物體產生的局放量對試驗結果的影響。

4.2 現場試驗注意事項

（1）合理擺放試驗設備。試驗設備應盡量擺放在離被試變壓器較近的空曠地帶，補償電抗器放在靠近被試變壓器一側變頻電源裝置放在試驗控制設備一側，中間變壓器放在電抗器和變頻柜之間，電抗器與變壓器之間保留一定距離，便于更改試驗接線方式：中間變壓器與變頻柜之間應保留較大的距離以滿足安全距離要求和避免因感應電壓過高影響變頻電源裝置性能及輸出電壓波形畸變。

（2）試驗前應對被試變壓器進行充分放氣。試驗時油中的氣泡承受的電場強度相對較高很容易發生放電過多的氣泡產生的局部放電量將影響對測試結果的判斷。

（3）方波發生器的校準。從校準電容到變壓器的引線應盡可能短直校準電容與校準方波發生器之間的連線最好選用同軸電纜，以免造成校準方波的波形畸變：更換試品或改變試驗回路參數時必須重新校準。

5 結束語

綜上所述，做好現場變壓器局部放電試驗主要應控制好主要的幾個環節，合理選擇試驗設備、采取有效方法抑制干擾、減少現場環境對試驗結果的影響。控制好這幾個環節能提高局部放電試驗的效率及對試驗結果判斷的準確性，對今后電力變壓器的局部放電檢測起到積極的作用。

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TM855

A

1004-7344（2016）36-0100-02

2016-12-13

陳 鵬（1980-），男，助理工程師，主要從事電力設備質量檢驗、電氣試驗工作。