電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

劉辰

摘 要：新世紀(jì)以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的電力行業(yè)取得了豐碩的成果。因此，對(duì)電壓的等級(jí)的要求也越來越高。同時(shí)，提高電壓會(huì)導(dǎo)致局部放電的情況。這是因?yàn)榫植糠烹姇r(shí)產(chǎn)生的電流與周圍介質(zhì)之間的相互作用，催生了熱效應(yīng)，而后會(huì)加速絕緣體性能的老化，最終誘發(fā)電力事故。因此，本文主要以電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)為核心進(jìn)行分析探究，對(duì)其研究的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展前景進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；放電檢測(cè)；發(fā)展及現(xiàn)狀

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)急需提高電壓等級(jí)、逐漸擴(kuò)大容量來適應(yīng)更高的要求。為了使電網(wǎng)能夠更加穩(wěn)定地運(yùn)行，社會(huì)對(duì)相關(guān)電力設(shè)備提出了更細(xì)致的要求。在電力系統(tǒng)的各個(gè)部件中，電力變壓器是尤為重要的一個(gè)設(shè)備，它對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著重要作用。隨著超高壓等復(fù)雜電力變壓器的運(yùn)營(yíng)，定期檢修停電設(shè)備所引起的檢修費(fèi)也變得更加高昂。而在鑒定設(shè)備絕緣強(qiáng)度的各類標(biāo)準(zhǔn)之中，局部放電是一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。因此，局部放電的監(jiān)測(cè)對(duì)電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行有著不可忽視的現(xiàn)實(shí)意義。

1.局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1帶電測(cè)試技術(shù)

該檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，它在當(dāng)時(shí)的作用主要是避免停電對(duì)電氣設(shè)備中的一些絕緣參數(shù)造成損失。該檢測(cè)技術(shù)配備的設(shè)備簡(jiǎn)單，但是測(cè)試靈敏度較差，只能測(cè)試少數(shù)項(xiàng)目。

1.2數(shù)字化測(cè)量?jī)x器

自20世紀(jì)80年代開始，各種專門用于電氣檢測(cè)的原理和設(shè)備開始出現(xiàn)，這使得在線檢測(cè)技術(shù)發(fā)生了劃時(shí)代的轉(zhuǎn)變，最初的模擬測(cè)量方式逐漸被數(shù)字化測(cè)量取代。這一技術(shù)摒棄了將儀器直接接入到測(cè)試回路的傳統(tǒng)模式，而是使用傳感器將測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，讓其直接生成為電氣信號(hào)。

1.3在線監(jiān)測(cè)體系

自20世紀(jì)90年代開始，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，電氣檢測(cè)這一領(lǐng)域出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為基礎(chǔ)的新方式。它主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字波形采集技術(shù)等手段來使絕緣參數(shù)在線監(jiān)測(cè)中增多。這種在線檢測(cè)方式具有著以下三種特點(diǎn)：第一，監(jiān)測(cè)信息范圍廣；第二，處理信息的速度較快；第三，對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)以及越線報(bào)警。

2.局部放電檢測(cè)的常用方法

2.1 利用超聲波檢測(cè)

局部放電常常釋放有聲波，而之所以使用超聲波檢測(cè)法，是利用傳感器來接收產(chǎn)生的超聲波，由此來對(duì)局放的體積進(jìn)行確定，并且對(duì)具體位置進(jìn)行確認(rèn)。目前，用于檢測(cè)局部的超聲波傳感器仍存在一些缺點(diǎn)。如抗電磁干擾性能比較差，靈敏度較低等。這種現(xiàn)狀就使得超聲波檢測(cè)的難度有了大大提升。因此，這項(xiàng)檢測(cè)手段大多是用在對(duì)局部的定性判斷上，并與電脈沖信號(hào)相結(jié)合來對(duì)局放進(jìn)行物理定位。

2.2 利用脈沖電流檢測(cè)

這中研究方法最早出現(xiàn)，應(yīng)用也最為頻繁。它主要是把變壓器視為成一個(gè)電容，在局放時(shí)，它的兩端會(huì)產(chǎn)生瞬間的電壓變化，經(jīng)過耦合電容將電壓變化引至檢測(cè)阻抗上，繼而獲得脈沖電流，使其與局部放電相對(duì)應(yīng)，在信息經(jīng)過處理之后，工作人員就可以獲得變壓器局放參數(shù)。這種手段也存在一定程度的缺陷，如：（1）當(dāng)實(shí)驗(yàn)品電容量較大時(shí)，會(huì)受到耦合阻抗的制約，這樣就會(huì)降低靈敏度；（2）如果檢測(cè)頻率低于1 MHz，它所包含的信息量就太少；（3）在離線狀態(tài)下，靈敏度偏高，但在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，則很容易受到外界因素干擾。

2.3 利用光輻射檢測(cè)

利用光輻射進(jìn)行檢測(cè)，是指將局放產(chǎn)生的光輻射經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，之后再檢測(cè)光電流的特性就會(huì)使局放的識(shí)別變得簡(jiǎn)易。但是光測(cè)法有著較大的缺陷，比如：（1）設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜并且價(jià)格昂貴；（2）靈敏度偏低。故此，在實(shí)際操作時(shí)多有限制。近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，光纖技術(shù)也取得較大進(jìn)展，在將光纖法與聲測(cè)法相結(jié)合之后，聲-光測(cè)法得以實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)主要是用聲波壓迫來改變光纖的性質(zhì)，并且間接改變光纖輸出信息的特性，而后測(cè)得放電。

2.4 利用紅外射線檢測(cè)

利用紅外射線檢測(cè)是指對(duì)高壓設(shè)備的某一部位的溫度進(jìn)行跟拍并測(cè)量，用數(shù)據(jù)來判斷熱故障。其原理在于假如變壓器被測(cè)的部位溫度比絕對(duì)溫度高，那么就會(huì)生成由熱能轉(zhuǎn)化而來的輻射能量，也就是紅外射線，最終運(yùn)用紅外探測(cè)儀的熱成像原理來實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)的測(cè)量。

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可操作性較強(qiáng)，能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，也可以原地直接進(jìn)行測(cè)定，并且不受電磁場(chǎng)等因素的干擾。但是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部構(gòu)造與傳輸過程比較復(fù)雜，目前這種方式主要針對(duì)一些變壓器的外部故障，如導(dǎo)體接觸不良、冷卻裝置出現(xiàn)故障以及變壓器套管老化等。

2.5 利用超高頻檢測(cè)

利用超高頻檢測(cè)也就是利用UHF技術(shù)。近年來，這項(xiàng)技術(shù)勢(shì)頭良好，它主要是通過傳感器來獲取變壓器局放超高頻信息，以達(dá)到對(duì)局放的測(cè)量與定位的目標(biāo)。在20世紀(jì)80年代末，這種手段首先被應(yīng)用于GIS領(lǐng)域中，該技術(shù)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）檢測(cè)頻段偏高，能夠防止被局放測(cè)量中的電氣因素干擾；（2）檢測(cè)頻帶較寬，故此反應(yīng)靈敏。此種方法的特點(diǎn)使其在局放檢測(cè)領(lǐng)域有著其他檢測(cè)手段難以企及的優(yōu)勢(shì)，因此在近些年來應(yīng)用廣泛，頗受歡迎。

但是這種技術(shù)的探究也面臨著一些問題，因?yàn)槊}沖電流法與測(cè)量機(jī)理存在差異，因此進(jìn)行視在放電量標(biāo)定有一定難度。但是許多工程人員更頻繁地用視在放電量來對(duì)局放的程度進(jìn)行分析。在局放的變壓器產(chǎn)品出廠指標(biāo)之中，由于變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，局放所產(chǎn)生的電磁波在內(nèi)部的傳播會(huì)出現(xiàn)大量的散射和衰減現(xiàn)象，因此，局放源定位工作充滿了艱辛與挑戰(zhàn)。

3.局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景

各種非點(diǎn)檢測(cè)法和脈沖檢測(cè)法都屬于傳統(tǒng)的局放檢測(cè)方式，而在上文中所提到UHF技術(shù)是最近幾年來新興的方法，它能有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)的脈沖電流法的抗干擾能力較弱的缺點(diǎn)，優(yōu)越性顯著。可見在未來的研發(fā)過程中，高頻檢測(cè)法是主流發(fā)展方向。與此同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)檢測(cè)局放，也是一個(gè)創(chuàng)新思路，也就是使局部放電檢測(cè)數(shù)字化，將這兩種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，也為局放檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展指明了方向。

結(jié)束語(yǔ)

由于電壓變化產(chǎn)生的局部放電會(huì)帶來嚴(yán)重后果，比如因絕緣性能的老化而發(fā)生電力系統(tǒng)事故，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民安全造成嚴(yán)重威脅。所以就必須對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入探究。本文對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)近些年的局放檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了敘述，對(duì)局放檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向也進(jìn)行了展望，以供廣大業(yè)內(nèi)人士借鑒。

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（作者單位：南京立業(yè)電力變壓器有限公司）