電力變壓器局部放電檢測與診斷方法
2023.08.10 研究資料表明，近年來我國的大型用電設(shè)備數(shù)量成指數(shù)形式增加，導(dǎo)致線路的電力運輸負(fù)荷加大，電壓等級過高，對電網(wǎng)的安全性造成一定的沖擊危害。在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力變壓器作為其中的節(jié)點，起著電壓降低入戶的重要作用。
一、局部放電檢測
通過局部放電試驗，能夠準(zhǔn)確衡量變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的安全性，是目前變壓器制造廠家應(yīng)用最廣泛的檢測方法。由于變壓器在工作過程中，內(nèi)部的電場分布散亂，加上變壓器組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在操作和使用過程中，極易使得內(nèi)部的絕緣材料層之間滲入空氣和雜質(zhì)，在經(jīng)過電荷的長時間積累作用下，就會導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象。目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析表明，導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象發(fā)生的原因大致分為電場型放電和電流型放電兩種形式。
局部放電的主要危害是它能夠從結(jié)構(gòu)形態(tài)上破壞電力變壓器的絕緣材料，從而進(jìn)一步導(dǎo)致保護(hù)材料的絕緣作用部分缺失或完全缺失。當(dāng)局部放電的發(fā)生范圍較廣，又沒有相應(yīng)的外在保護(hù)措施，就會發(fā)生絕緣材質(zhì)的擊穿現(xiàn)象，造成變壓器的損壞。局部放電監(jiān)測的作用主要是通過對變壓器進(jìn)行破壞性試驗，檢驗內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的最大負(fù)荷量，在安全標(biāo)準(zhǔn)的有效范圍內(nèi)，施加符合技術(shù)要求和安全指標(biāo)的試驗電壓，從而做到電力變壓器局部放電的技術(shù)診斷。
二、局部放電的監(jiān)測方法
（一）局部放電的電測法
電力變壓器局部放電的電量監(jiān)測主要包括對內(nèi)部電荷的分布監(jiān)測、電信號的跟蹤監(jiān)測、絕緣材質(zhì)的絕緣性能監(jiān)測等，常用的監(jiān)測方法包括高頻率儀器監(jiān)測法、電流電壓交替轉(zhuǎn)換法、超寬帶測頻法。
第一，超高頻局部放電監(jiān)測
超高頻局部放電監(jiān)測主要是利用計算機強大的數(shù)據(jù)分析能力，通過對變壓器兩端電荷量的輸入與輸出差，進(jìn)行對損耗電荷的有效跟蹤，從而能夠直觀的看出絕緣層的破損部位，方便技術(shù)人員的及時檢修。這種方法的缺點是由于電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和電荷流動中的碰撞，會給計算機的測量和數(shù)據(jù)采集帶來一定的誤差。
第二，超頻寬帶局部放電監(jiān)測
超頻寬帶局部放電監(jiān)測法適用于工業(yè)大型變壓器的局部放電檢測。利用頻譜的高度掃描和小概率失準(zhǔn)性，能夠同時對較大范圍內(nèi)的變壓器絕緣層進(jìn)行同步監(jiān)測。由于該種方法具有監(jiān)測范圍廣、覆蓋方位全、采集信息量大等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)于于大型作業(yè)設(shè)備的變壓器局部放電監(jiān)測。
（二）局部放電的非電測法
局部放電的非電測法最初應(yīng)于與生物與化學(xué)方面，主要是對生物體內(nèi)的微量電荷進(jìn)行檢測和跟蹤。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科之間能夠做到很好的相互溝通，特別是有相關(guān)研究內(nèi)容的學(xué)科之間，彼此的專業(yè)測量方法能夠做到很好的通用。該種方法就是利用化學(xué)定量分析，通過對變壓器內(nèi)離子化學(xué)性質(zhì)的測定，分析化學(xué)周期，從而判斷出化學(xué)性質(zhì)活躍的區(qū)域。與非電測法相近的還有變壓器油色譜在線監(jiān)測法、變壓器油氫氣濃度在線監(jiān)測，統(tǒng)稱為變壓器局部放電監(jiān)測的三大化學(xué)方法。
（三）局部放電的光纖技術(shù)檢測法
光纖技術(shù)是目前應(yīng)用比較成功的超聲探測手段。將光纖技術(shù)與電力變壓器的局部檢測聯(lián)系起來，實現(xiàn)了對變壓器局部檢測的科技革新。利用光纖檢測局部放電有明顯的優(yōu)勢：光纖在變壓器的內(nèi)部路徑中是單向傳播的，從而避免了局部放電信號的反復(fù)性，防止對復(fù)合回路的二次影響。測量原理是當(dāng)電力變壓器的絕緣層被擊穿后，放電部位所發(fā)出的超聲信號就會順著光纖所經(jīng)過路徑傳播，該過程中不會發(fā)生電荷體積的碰撞，從而避免了電荷的額外流失。當(dāng)電荷傳播到一定程度，連接在計算機上的外部調(diào)制解調(diào)器就會把局部放電產(chǎn)生的電信號提取出來，并轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入與之相連的計算機，然后通過計算機進(jìn)行高速的數(shù)量關(guān)系計算。
（四）局部放電的紅外檢測法
紅外檢測也被應(yīng)用于電力變壓器局部放電的檢測。紅外檢測是基于局部放電點的溫度升高，利用紅外探測儀的熱成像原理實現(xiàn)熱點測量。但由于變壓器結(jié)構(gòu)和傳熱過程的復(fù)雜性，要利用紅外成像方法直接檢測位于變壓器本體內(nèi)部的局部放電是十分困難的。目前變壓器紅外檢測針對變壓器外部故障（包括導(dǎo)體連接不良、漏磁引起的箱體渦流、冷卻裝置故障和變壓器套管故障等）是有效的。
三、局部放電檢測的電磁干擾及抑制
變壓器的局部放電檢測能夠最直接有效的反應(yīng)出變壓器的實際絕緣情況，但是在實際的測量中，由于受到外部環(huán)境因素的制約，測量結(jié)果在很多程度上被降低，嚴(yán)重情況下甚至導(dǎo)致測量工作無法繼續(xù)進(jìn)行。
導(dǎo)致局部放電檢測不能正常進(jìn)行的因素是多樣的，按照不同的分類條件又可分成不同的類別。常見的干擾有周期性干擾、脈沖型干擾、白噪聲干擾、實驗室屏蔽干擾等。針對不同的干擾類型采取有較強針對性的抑制措施。就目前的干擾抑制情況看，還沒有找到一種完全有效的制約方法，現(xiàn)有的措施都或多或少存在著一些不良因素的制約，適用面較窄。據(jù)相關(guān)專業(yè)報道，目前較為先進(jìn)的數(shù)字化抗干擾處理系統(tǒng)正在建立，借助現(xiàn)代科學(xué)技書手段，已經(jīng)取得了很好的進(jìn)展，希望隨著相關(guān)科研工作的不斷開展，今后能夠研究出一種針對性強、適用范圍廣的新型變壓器局部放電抗干擾系統(tǒng)。
四、結(jié)語
局部放電檢測的最終目的是實現(xiàn)對電力變壓器安全性能的更好保障，隨著電力行業(yè)的計算機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷提高，局部放電檢測能夠給電力變壓器的整體性能改進(jìn)和更新?lián)Q代提供充分的數(shù)據(jù)保證，在未來會得到更廣泛的應(yīng)用。
