浅析电力变压器局部放电检测方法

潘阳（保定市力兴电子设备有限公司，河北 保定 071000）



浅析电力变压器局部放电检测方法

潘阳
（保定市力兴电子设备有限公司，河北 保定 071000）

变压器功能的稳定与否会对电力系统的安全、稳定造成很大的影响。本文通过电检测的方法分析找到快速发现变压器绝缘老化处的方法，从而提高整个电力系统的稳定性。

变压器；局部放电；检测

0 引言

目前针对局部放电的检测研究有很多。总体可以分为电检测和非电检测方法两类。本文将针对变压器的检测阐述几种电检测的方法。目前常用的点检测方法有脉冲电流法、超高频检测法。本文将对超高频检测方法进行重点的介绍，希望本文的研究分析能给同仁带来有价值的参考。

1 电力变压器局部放电检测方法

1.1 脉冲电流法

该方法主要是通过接入检测回路的检测阻抗或电流互感器获取变压器各部分的脉冲电流变化来判变压器各部分是否出现局部放电情况。

根据相关研究，如果采用脉冲电流法来研究变压器放电情况，则应考虑脉冲频率不要大于10 MHz的频率分量；如果只是为了获得脉冲信号的幅值信息和基本特征，那我们选择8~10 MHz 就足够了；如果我们想获得更多的放电信息，我们可以选择20 MHz。

宽频带脉冲电流法研究也获得了很丰厚的成果，并研制了基于甚宽带脉冲电流法检测系统，这种系统大大提高了脉冲电流法的检测灵敏度与抗干扰能力，能够在很复杂的电信号背景下很明显的被区分开来。

1.2 超高频检测法

该方法是最近几年新研究出来的一种变压器局部放电检测方法。通过对局部放电产生的超高频率的电磁波的检测来实现对局部放电位置的判断和定位。

2 超高频检测法详解

整个检测系统框架如图1所示。

图1 超高频检测框架图

如图1所示，局部放电产生的超高频信号被超高频天线接受经过同轴电缆的传输，进入信号处理单元，信号处理单元处理后发出相应的信号并再次被传输至数据采集卡，数据采集卡采集之后输出到人机控制界面（工控机）。

2.1 超高频天线

天线能够吸收、发出无线电波，实现高频电流或导波（能量）到同频率无线电波（能量）的转换，或者相反的工作，从这一层面看，天线是一个能量转换工具。

2.1.1 天线要求

要实现对变压器局部放电的超高频检测，一个重要的途径就是对局部放电产生的以TEM波形式传播的电磁波进行祸合，并且要求这种祸合器具备以下基本特性：

(1)结构精巧灵活，能够在不改变变压器外形的情况下很容易方便的实现检测；(2)能够保证500~1 500 MHz的带宽给高频信号的检测，频率响应特性要灵敏和准确；(3)具有很强的抗干扰能力；(4)能够识别局部明显的不同频段，并能提取这些频段，通常情况下，我们的检测现场是存在很多干扰源的，检测工作会面临很多的位置然绕因素的影响。很多研究表明在电器使用现场，背景噪声的频率一般低于200 MHz，空气中电晕干扰的频率一般低于400 MHz。我们将天线的最低频率设置为500 MHz就能实现很好的去除干扰的目的。

2.1.2 天线的安装

天线的安装可以分为三种方式，天线都将被安放融入变压器机体内：（1）放油阀安装。将天线从放油阀口放入变压器机体内，这种情况是天线的放入与取出过程均不会影响到变压器的正常使用，也就是说变压器在通电的情况下也能实现天线的放入与取出；（2）人孔(手孔)盖安装。将天线安装在变压器人孔(手孔)盖上，从而实现对变压器局部放电的检测。这种方法的安放时间是变压器出厂时候或者大修期间，天线将永远保留在变压器内，这样可以实现长久的检测；（3）预置设计。变压器生产商一来开始是就考虑到局部放电的检测，而在产品开发的过程中就将天线设计出来并防止在变压器预设位置上，从源头来说天线是自带的。

2.2 馈线和传输线

天线通过其相连的馈线电流，在电磁波的影响下产生同频率的电流信号，这些信号最终被信号处理单元接收。工程上对馈线有一下要求：(1)向外辐射量很低；(2)能耗小、反映灵敏、迅速；(3)功率容量高，耐高压能力强。

2.3 信号调理单元的设计

相关研究已经证明，变压器局部放电产生的电磁波波形和普通调幅波比较类似，因此可以利用混频原理把超高频信号转化为中频已调波信号，从而实现在保持信号信息的同时降低了信号频率，我们可以通过对降频信号进行相应的一系列数学算法计算，从而得到超高频信号的相关信息。

在试验中，我们选择打火机里面的放电打火器作为我们的信号发生源，产生的超高频电磁波被天线接收后，天线产生的同频率电信号通过振荡器产生震荡信号，震荡信号并通过变频混频器进行混频，最后的混频信号再经过一定的处理之后进入数据采集卡。相应的信号调理单元如图2所示。

图2 信号调理单元框架图

3 总结

电力变压器局部放电检测一直是相关行业的研究重点之一。

到目前为止，常见的检测方法有脉冲电流法、超声波检测法、光测法、化学检测法等，本文在这里重点介绍了电检测方法中的超高频检测方法，并给出相应的总体布局与信号处理单元的框架图。由于学识的有限性，本文还有很多不详尽的地方，未来还有很多有待进一步的研究。

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