电力变压器检测技术研究

黄永建

摘要：随着经济科技的飞速发展，人们对电力系统中设备和运行可靠性要求不断提高，现在电力设备的运行和维护中，电力变压器当然就成为电力系统中最重要的设备，那么对变压器的检测技术更是不可缺少的，这就要求我们必须要研究出可靠智能的变压器检测装置，为了保证变压器的健康、安全、稳定地运行，加强电力变压器在运行过程中的监测和维护，进行电力变压器的故障诊断与分析就显得尤为重要。在目前实际应用检测技术主要有超高频法，超声波法、油色谱法等局部放电检测技术，通过对局部放电的测量技术分析和自己的经验和科学理论，建立多种局部放电检测方法合理搭配的联合诊断方法，使之能为未来的电力设备局部放电检测方法发展提供指导。

关键词：变压器 ；局部放电；检测技术；研究

大型电力变压器是电力系统的重要设备之一，而且造价十分昂贵，所以对电力变压器的维护和检修就显得非常有必要。而传统的对变压器的检修一般是计划检修和事后检修，传统的检修方式有很大的盲目性和强制性，不仅浪费了大量的人力和物力，而且检修过程中设备的频繁拆卸增加了在检修过程中产生新的设备隐患的可能，降低了变压器的总体寿命。针对传统检修方式的严重不足，根据变压器的运行状态来决定是否检修和怎样检修的检修方式越来越受到人们的重视，这就是状态检修。状态检修则是根据各种仪器的监测结果和运行人员的巡查记录，经过运行技术人员的分析，按照设备运行的实际情况，实事求是地策划设备的检修行为。

一、局部放电检测技术的发展

我国电力设备局部放电检测最早在上世纪三十年代，开始时对于局部放电信号是通过检测阻抗来测量由于局部放电引起的脉冲电流（即传统的脉冲电流法），其检测频率一般不超几百千赫，并形成了IEC60270标准。 最初用于局部放电的检测设备是基于西林电桥的功耗电桥，该设备在1919年研发出来，并在1924年首次使用于局部放电检测，一年后发现了电晕放电时的无线电频率特性，这个发现为设计测量电晕放电的无线电干扰尊定了基础， 1928 年提出了平行四边形测量局部放电的方法，该方法可以认为是积分电桥的始祖，在局部放电的物理研究中具有独到的优点，至今仍在应用，此后，各种局部放电检测技术应运而生基于对发生局部放电时产生的各种电、光、声、热等现象的研究，局部放电检测技术中也相应出现了电检测法、光检测法、红外检测法和省测法等非电量检测方法。近年来，随着变频电源的广泛应用，一些变频系统绝缘出现过早老化的情况，在脉冲条件下的局部放电检测也引起人们的关注。

二、局部放电检测技术的原理

每一次局部放电的产生都伴随着有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。变压器油隔板结构的绝缘强度比较高，因此变压器中的局部放电能够辐射很好的频率的电磁波，最高频率能够达到数GHz。局部放电超高频检测方法是通过检测量变压器内部局部放电所产生的超高频（300MHz-3000MHz ）电信号，实现局部放电的检测，该方法能避开 常见的电晕等干扰，因而抗干扰性能高，灵敏度高。

电力变压器状态检修的基础在于监测技术和诊断技术，即通过各种检测手段来正确判断变压器目前的状况。变压器故障仍以绝缘故障为主，而对变压器局部放电的检测能够提前反映变压器的绝缘状况，以便及时发现变压器内部的绝缘缺陷，来预防潜伏性和突发性事故的发生。基于以上考虑，本文设计了一套变压器局部放电的超高频局部放电监测系统，用于局部放电实时地监测电力变压器的局部放电超高频信号，进而实时了解变压器的绝缘状况以及运行状况。局部放电脉冲电流激起的电磁波信号（即超高频信号）可以通过超高频传感器加以耦合接收，本文设计了超高频传感器，即平面阿基米德螺旋天线，带宽为500～1500MHz，它的两臂通过50Ω同轴电缆馈电，电磁波信号转变为同频率的高频电流信号，通过同轴电缆传输，最后进入工控机采集并分析。

三、局部放电检测技术的优点与不足

近年来，随着传感技术、信号采集技术、数字分析技术与计算机技术的发展和应用，局部放电监测技术得到了飞速的发展。局部放电监测技术已成为高压电气设备绝缘监测中的一个重要组成部分。

自从人们发现局部放电监测技术可以较好的降低事故率以来，电力系统的专家学者们就在电气设备的局部放电监测方面做了大量的工作，并取得了相当大的进展。局部放电监测技术打破了以往收集变压器信息的局限性，弥补了常规检测方法和装置的不足。通过变压器的局部放电监测，可以真实、事实地反映变压器的状态，及时捕捉早期故障的先兆信息。采用局部放电监测的方法可以根据设备绝缘状况的好坏来选择不同的检测周期，使试验的有效程度明显提高，使电网运行的可靠性和变压器寿命得到了提高。局部放电监测可以积累大量的数据，为变压器状态检修提供了实时数据和重要参考依据。

虽然说变压器的局部放电监测技术在很多方面弥补了预防性试验的不足，其一局部放电监测的理论和技术尚不完善，对局部放电监测状态量的判定标准，变压器绝缘特征量的监测方法以及绝缘劣化的特征量等方面开展进一步的研究；其二由于局部放电监测是在变压器运行的情况下进行，外界对监测设备的干扰在所难免，对局部放电监测量时干扰抑制十分困难；由于干扰的存在，将直接影响局部放电监测结果的正确性，也降低了监测结果的可信度，并制约着变压器局部放电监测的应用与发展。其三目前局部放电监测测量的是工频电压下的设备绝缘参数，对电力系统内时常发生过电压情况下绝缘品质无法进行测量，这也制约着局部放电监测技术的进一步发展。

四、局部放电检测技术的研究

所谓的局部放电就是在高压设备的绝缘体中，由于电场的局部集中，产生了非桥接状态的放电现象。目前，国内外研究最多、应用最广泛的局部放电在线监测方法主要是采用脉冲电流法和超声波法。脉冲电流法理论上能测量小至几皮库的局部放电，但易受外界电磁干扰。超声法是通过安装在变压器油箱上的超声波传感器监测局部放电造成的超声压力波，其抗电磁干扰性能较好，采用几个超声波传感器后还能对放电定位。但由于超声波在设备内部绝缘中的吸收和散射，灵敏度不如脉冲电流法高。

五、总结

目前，针对降低变压器的故障率的各种诊断方法和模型已经被提出，但大多还不够成熟，缺乏实际的应用价值。就今后几年的发展方向来看，针对智能检测方法，随着互联网络的日益普及，变压器故障的局部在线检测技术将得到快速发展，其检测的手段会多样化、专业化、信息化、科技化。

参考文献：

[1]陈敢峰，变压器检修；中国水利水电出版社，2004.

[2]王万宝，超声波局部放电技术，机电工程，2008.

[3]张强，电力电缆局部放电检测与模式识别的研究，天津大学，2007.