電力變壓器局部放電檢測(cè)方法

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電可靠性的要求也愈來愈高，而作為電力系統(tǒng)中主要設(shè)備之一的電力變壓器的局部放電檢測(cè)也受到了電力行業(yè)越來越多的重視。如果變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，很有可能造成變壓器過早的發(fā)生損壞，影響變壓器的使用壽命，同時(shí)局部放電還直接影響到區(qū)域正常供電。因此，對(duì)于變壓器局部放電進(jìn)行檢測(cè)已是保證該設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要措施。本文就電力變壓器局部放電的檢測(cè)方法展開探討。

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的主要組成設(shè)備，它的正常運(yùn)行情況關(guān)乎整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，一旦變壓器發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致大范圍停電，由此造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而局部放電目前已經(jīng)成為引發(fā)變壓器故障的重要原因之一。因此，對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行檢測(cè)至關(guān)重要。鑒于此，筆者根據(jù)多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了局部放電造成的危害以及主要的放電形式，提出了幾種常見的變壓器局部放電檢測(cè)方法，僅供借鑒參考。

1 變壓器局部放電的原因分析

其一，由于變壓器中的絕緣體、金屬體等常會(huì)帶有一些尖角、毛刺，致使電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，會(huì)集中于尖角或毛刺的位置上，從而導(dǎo)致變壓器局部放電；其二，變壓器絕緣體中一般情況下都存在空氣間隙，變壓器油中也有微量氣泡，通常氣泡的介電系數(shù)要比絕緣體低很多，從而導(dǎo)致了絕緣體中氣泡所承受的電場(chǎng)強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于和其相鄰的絕緣材料，很容易達(dá)到被擊穿的程度，使氣泡先發(fā)生放電；其三，如果導(dǎo)電體相互之間電氣連接不良也容易產(chǎn)生放電情況，該種情況在金屬懸浮電位中最為嚴(yán)重。

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(duì)絕緣設(shè)備的破壞要經(jīng)過長(zhǎng)期、緩慢的發(fā)展過程才能顯現(xiàn)。通常情況下局部放電是不會(huì)造成絕緣體穿透性擊穿的，但是卻有可能使機(jī)電介質(zhì)的局部發(fā)生損壞。如果局部放電存在的時(shí)間過長(zhǎng)，在特定的情況下會(huì)導(dǎo)致絕緣裝置的電氣強(qiáng)度下降，對(duì)于高壓電氣設(shè)備來講是一種隱患。

2.2 局部放電的表現(xiàn)形式

局部放電的表現(xiàn)形式可分為三類：第一類是火花放電，屬于脈沖型放電，主要包括似流注火花放電和湯遜型火花放電；第二類是輝光放電，屬于非脈沖型放電；第三類為亞輝光放電，具有離散脈沖，但幅度比較微小，屬于前兩類的過渡形式。

3 變壓器局部放電檢測(cè)方法

變壓器局部放電的檢測(cè)方法主要是以局部放電時(shí)所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)，產(chǎn)生局部放電的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電脈沖、超聲波、電磁輻射、氣體生成物、光和熱能等，根據(jù)上述的這些現(xiàn)象也相應(yīng)的出現(xiàn)了多種檢測(cè)方法，下面介紹幾種目前比較常見的局部放電檢測(cè)方法。

3.1 脈沖電流檢測(cè)法

這種方法是目前國(guó)內(nèi)使用較為廣泛的變壓器局部放電檢測(cè)方法，其主要是通過電流傳感器檢測(cè)變壓器各接地線以及繞組中產(chǎn)生局部放電時(shí)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(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度較高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、脈沖分辨率高等；缺點(diǎn)是測(cè)試頻率較低、信息量少。

3.2 化學(xué)檢測(cè)法

化學(xué)檢測(cè)法又被稱為氣相色譜法。變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致絕緣材料被分解破壞，在這一過程中會(huì)出現(xiàn)新的生成物，通過對(duì)這些生成物的成分和濃度進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效的判斷出局部放電的狀態(tài)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是抗電磁干擾較強(qiáng)，基本上能夠達(dá)到不受電磁干擾的程度，也比較經(jīng)濟(jì)便捷，還具有自動(dòng)識(shí)別功能；但該檢測(cè)方法也存在一些缺點(diǎn)：由于生成物的產(chǎn)生過程時(shí)間較長(zhǎng)，故此延長(zhǎng)了檢測(cè)周期，只能發(fā)現(xiàn)早期故障，無法檢測(cè)突發(fā)故障，并且該方法只能進(jìn)行定性分析，無法實(shí)現(xiàn)定量判斷。另外現(xiàn)在使用的氣體傳感器對(duì)檢測(cè)到的所有氣體都較為敏感，致使檢測(cè)的準(zhǔn)確性不是很高。

3.3 光測(cè)法

由于局部放電會(huì)產(chǎn)生光輻射，光測(cè)法主要是針對(duì)局部放電時(shí)產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。通常情況下變壓器油中發(fā)生放電時(shí)所產(chǎn)生的光波長(zhǎng)度均不相同，試驗(yàn)結(jié)果表明光波的長(zhǎng)度一般在500nm~700nm 這一區(qū)間范圍，當(dāng)光電發(fā)生轉(zhuǎn)換后，根據(jù)光電流的特性，能夠?qū)植糠烹娺M(jìn)行識(shí)別。

3.4 超高頻檢測(cè)法

變壓器在發(fā)生局部放電時(shí)都會(huì)出現(xiàn)正負(fù)電荷中和的現(xiàn)象，并且伴隨這一現(xiàn)象都會(huì)形成一個(gè)陡的電流脈沖向周圍輻射電磁波。

該方法主要是通過對(duì)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)所發(fā)射的超高頻電磁波進(jìn)行接收，從而達(dá)到對(duì)局部放電的定位和檢測(cè)。這種檢測(cè)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量頻率比較高、檢測(cè)頻率范圍可以調(diào)節(jié)、抗電磁波干擾性能強(qiáng)、靈敏度較高等。

3.5 射頻檢測(cè)法

該方法主要是通過利用電流互感線圈從變壓器的中性點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲取信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)頻率通常能夠達(dá)到3 萬kHz，從很大程度提高了局部放電的測(cè)量頻率。主要優(yōu)點(diǎn)是射頻檢測(cè)系統(tǒng)安裝方便，檢測(cè)設(shè)備不會(huì)改變變壓器的運(yùn)行方式；其缺點(diǎn)是由于射頻檢測(cè)只能對(duì)單一的信號(hào)進(jìn)行分辨，無法準(zhǔn)確的判斷三相變壓器局部放電信號(hào)的總和，因此，不適合三相變壓器的局部放電檢測(cè)。

3.6 紅外熱像法

該方法主要是通過紅外線測(cè)量?jī)x器對(duì)變壓器中局部放電時(shí)所產(chǎn)生的電熱能量轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)局部放電區(qū)域內(nèi)的溫度變化達(dá)到檢測(cè)的目的。主要優(yōu)點(diǎn)是紅外線儀器操作簡(jiǎn)便，并且測(cè)出的結(jié)果直觀準(zhǔn)確；其缺點(diǎn)是只能對(duì)變壓器表面的局部放電進(jìn)行檢測(cè)，無法檢測(cè)到變壓器深處的故障，只適合定性測(cè)量，目前尚不能用于定量測(cè)量。

3.7 超聲波檢測(cè)法

這種方法主要測(cè)量的是變壓器局部放電時(shí)所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。通過利用安裝在變壓器油箱上的超聲傳感器對(duì)變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行接收，并以此來確定變壓器局部放電的位置和大小。該方法可以同時(shí)適應(yīng)在線和離線檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果相同；其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行定量判斷，只能作為輔助測(cè)量。

4 結(jié)論

本文簡(jiǎn)要地分析了電力變壓器局部放電形成的原因，同時(shí)對(duì)局部放電的危害以及主要的放電形式作了闡述，并對(duì)目前較為常見的幾種變壓器局部放電檢測(cè)方法進(jìn)行探討，希望能夠?qū)窈箅娏ψ儔浩鞯木植糠烹姍z測(cè)提供參考。