淺析電力變壓器局部放電檢測方法

潘陽（保定市力興電子設備有限公司，河北 保定 071000）

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淺析電力變壓器局部放電檢測方法

潘陽
（保定市力興電子設備有限公司，河北 保定 071000）

變壓器功能的穩定與否會對電力系統的安全、穩定造成很大的影響。本文通過電檢測的方法分析找到快速發現變壓器絕緣老化處的方法，從而提高整個電力系統的穩定性。

變壓器；局部放電；檢測

0 引言

目前針對局部放電的檢測研究有很多。總體可以分為電檢測和非電檢測方法兩類。本文將針對變壓器的檢測闡述幾種電檢測的方法。目前常用的點檢測方法有脈沖電流法、超高頻檢測法。本文將對超高頻檢測方法進行重點的介紹，希望本文的研究分析能給同仁帶來有價值的參考。

1 電力變壓器局部放電檢測方法

1.1 脈沖電流法

該方法主要是通過接入檢測回路的檢測阻抗或電流互感器獲取變壓器各部分的脈沖電流變化來判變壓器各部分是否出現局部放電情況。

根據相關研究，如果采用脈沖電流法來研究變壓器放電情況，則應考慮脈沖頻率不要大于10 MHz的頻率分量；如果只是為了獲得脈沖信號的幅值信息和基本特征，那我們選擇8~10 MHz 就足夠了；如果我們想獲得更多的放電信息，我們可以選擇20 MHz。

寬頻帶脈沖電流法研究也獲得了很豐厚的成果，并研制了基于甚寬帶脈沖電流法檢測系統，這種系統大大提高了脈沖電流法的檢測靈敏度與抗干擾能力，能夠在很復雜的電信號背景下很明顯的被區分開來。

1.2 超高頻檢測法

該方法是最近幾年新研究出來的一種變壓器局部放電檢測方法。通過對局部放電產生的超高頻率的電磁波的檢測來實現對局部放電位置的判斷和定位。

2 超高頻檢測法詳解

整個檢測系統框架如圖1所示。

圖1 超高頻檢測框架圖

如圖1所示，局部放電產生的超高頻信號被超高頻天線接受經過同軸電纜的傳輸，進入信號處理單元，信號處理單元處理后發出相應的信號并再次被傳輸至數據采集卡，數據采集卡采集之后輸出到人機控制界面（工控機）。

2.1 超高頻天線

天線能夠吸收、發出無線電波，實現高頻電流或導波（能量）到同頻率無線電波（能量）的轉換，或者相反的工作，從這一層面看，天線是一個能量轉換工具。

2.1.1 天線要求

要實現對變壓器局部放電的超高頻檢測，一個重要的途徑就是對局部放電產生的以TEM波形式傳播的電磁波進行禍合，并且要求這種禍合器具備以下基本特性：

(1)結構精巧靈活，能夠在不改變變壓器外形的情況下很容易方便的實現檢測；(2)能夠保證500~1 500 MHz的帶寬給高頻信號的檢測，頻率響應特性要靈敏和準確；(3)具有很強的抗干擾能力；(4)能夠識別局部明顯的不同頻段，并能提取這些頻段，通常情況下，我們的檢測現場是存在很多干擾源的，檢測工作會面臨很多的位置然繞因素的影響。很多研究表明在電器使用現場，背景噪聲的頻率一般低于200 MHz，空氣中電暈干擾的頻率一般低于400 MHz。我們將天線的最低頻率設置為500 MHz就能實現很好的去除干擾的目的。

2.1.2 天線的安裝

天線的安裝可以分為三種方式，天線都將被安放融入變壓器機體內：（1）放油閥安裝。將天線從放油閥口放入變壓器機體內，這種情況是天線的放入與取出過程均不會影響到變壓器的正常使用，也就是說變壓器在通電的情況下也能實現天線的放入與取出；（2）人孔(手孔)蓋安裝。將天線安裝在變壓器人孔(手孔)蓋上，從而實現對變壓器局部放電的檢測。這種方法的安放時間是變壓器出廠時候或者大修期間，天線將永遠保留在變壓器內，這樣可以實現長久的檢測；（3）預置設計。變壓器生產商一來開始是就考慮到局部放電的檢測，而在產品開發的過程中就將天線設計出來并防止在變壓器預設位置上，從源頭來說天線是自帶的。

2.2 饋線和傳輸線

天線通過其相連的饋線電流，在電磁波的影響下產生同頻率的電流信號，這些信號最終被信號處理單元接收。工程上對饋線有一下要求：(1)向外輻射量很低；(2)能耗小、反映靈敏、迅速；(3)功率容量高，耐高壓能力強。

2.3 信號調理單元的設計

相關研究已經證明，變壓器局部放電產生的電磁波波形和普通調幅波比較類似，因此可以利用混頻原理把超高頻信號轉化為中頻已調波信號，從而實現在保持信號信息的同時降低了信號頻率，我們可以通過對降頻信號進行相應的一系列數學算法計算，從而得到超高頻信號的相關信息。

在試驗中，我們選擇打火機里面的放電打火器作為我們的信號發生源，產生的超高頻電磁波被天線接收后，天線產生的同頻率電信號通過振蕩器產生震蕩信號，震蕩信號并通過變頻混頻器進行混頻，最后的混頻信號再經過一定的處理之后進入數據采集卡。相應的信號調理單元如圖2所示。

圖2 信號調理單元框架圖

3 總結

電力變壓器局部放電檢測一直是相關行業的研究重點之一。

到目前為止，常見的檢測方法有脈沖電流法、超聲波檢測法、光測法、化學檢測法等，本文在這里重點介紹了電檢測方法中的超高頻檢測方法，并給出相應的總體布局與信號處理單元的框架圖。由于學識的有限性，本文還有很多不詳盡的地方，未來還有很多有待進一步的研究。

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