在线检测技术在变压器局部放电故障分析中的应用研究

张学强

张掖供电公司电力调度控制中心，甘肃 张掖 734000

引言

电力变压器故障检测主要有电气量检测和化学检测方法。化学检测主要是通过变压器油中特征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断，它对变压器的潜伏性故障及故障发展程度的早期发现具有有效性。具体应用中要根据故障或缺陷的不同发展阶段,采用不同的分析方法,结合设备的实际运行状况及外部电气试验数据,充分发挥油化学检测的灵敏性,正确评判设备状况或制定针对性的检修策略。随着电气设备在线监测与状态维修技术的发展和应用,局部放电的有效检测对于电力设备的安全稳定运行具有越来越重要的意义。

1 变电压器在线检测技术

1.1 油中溶解性气体分析及检测

油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体,因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比,可以达到对变压器绝缘情况进行诊断的目的。可根据变压器内部故障分解产生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等气体，分析所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。

1.2 局部放电在线检测技术

变压器在内部出现故障或其它原因的故障可能使内部产生局部放电。根据放电的情况，来判断变压器内部的变化，使用变压器本体、套管局放在线监测装置，在不改变原接线的状态下安装，测量位置选择在接地端，本体铁芯和夹件接地线上；套管末屏接地线上，试验电压为设备运行电压，通过在线诊断运行中局部放电量及变化情况，对其设备的运行状态进行在线评估，为该设备的状态检修提供依据积累运行状态参数，为故障判断、停电检修提供依据。

1.3 绕组温度在线检测技术

绕组温度检测主要用于监测变压器绕组的温度,给出越限报警,并在需要时启动保护跳闸。系统在运行中实时反映变压器三相绕组实际温度和发出实时超温报警信号，同时实现了温度及报警信号的远程传输的目的。对优化变压器性能、提高变压器安全使用寿命具有重大意义。

2 变压器的局部放电检测方法的研究现状

局部放电的检测方法有超声波法、脉冲电流法和超高频法、化学检测法、光测法、射频检测法、红外热像法等多种检测方法,其中应用较为广泛有超声波法、脉冲电流法和超高频法、光测法、红外热像法。

2.1 脉冲电流法。这种方法是目前国内使用较为广泛的变压器局部放电检测方法，其主要是通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流，并以此获得视在放电量。电流传感器一般由罗氏线圈制成。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁干扰能力强、脉冲分辨率高等，缺点是测试频率较低、信息量少。

2.2 超声波法是电力变压器局部放电故障诊断的有效手段。变压器内部发生局部放电时，伴随着声波能量的释放，根据超声波在变压器内部传播时的声衰减、传播时间及波形变化进行分析，分析超声波特征，对变压器局部放电点进行定位。通过分析有关超声波在被检变压器中发生的传播变化，来判定变压器内部是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害绝缘的情况下，评估其运行状态。

2.3 超高频法是现在局部放电检测中的一种流行的方法。变压器在发生局部放电时都会出现正负电荷中和的现象，并且伴随这一现象都会形成一个陡的电流脉冲向周围辐射电磁波。 该方法主要是通过对变压器内部产生局部放电时所发射的超高频电磁波进行接收，从而达到对局部放电的定位和检测。这种检测方法的主要优点是测量频率比较高、检测频率范围可以调节、抗电磁波干扰性能强、灵敏度较高等。

2.4 红外热像法。该方法主要是通过红外线测量仪器对变压器中局部放电时所产生的电热能量转换来实现检测局部放电区域内的温度变化达到检测的目的。主要优点是红外线仪器操作简便，并且测出的结果直观准确；其缺点是只能对变压器表面的局部放电进行检测，无法检测到变压器深处的故障，只适合定性测量，目前尚不能用于定量测量。

2.5 光测法。由于局部放电会产生光辐射，光测法主要是针对局部放电时产生的光辐射进行检测。通常情况下变压器油中发生放电时所产生的光波长度均不相同，试验结果表明光波的长度一般在500nm～700nm这一区间范围，当光电发生转换后，根据光电流的特性，能够对局部放电进行识别。

3 结束语

变压器作为发变电系统中重要设备，安装在线监测系统的必要性已渐渐成为电力行业的共识。在线检测硬件设备将向智能化、网络化、总线化方向发展。实现在线检测，可以及时发现变压器内部的缺陷，从而做到定性判断，到定量分析，对故障判断的准确性大大提高。

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