电力变压器带电检测方法研究

葛超

摘 要 变压器的带电检测应该对各项数据进行综合检测分析，如此才能准确判断其中是否存在放电故障。文章系统介绍了电力变压器的带电检测方法，包括局部放电以及非局部放电条件下的带电检测方法，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词 电力变压器;带电检测;高频放电

引言

变压器作为电力系统中的重要组成部分，于电力系统内承担着关键任务，随着时代发展，电力企业中的状态检修水平逐渐提升，针对变压器相关带电检测也提出全新要求。状态检修主要是在设备运行中，不停电的条件下，准确检查出其中的潜在性缺陷，能够有效节约时间成本，降低停电维护费用和停电损失。

1局部放电下的带电检测

局部放电主要是电力设备绝缘基于强大的电场作用下，出现局部放电问题，同时没有形成固定放电通道。而变压器属于固体和液体融合的复合绝缘装置，其在实际运行中，内部介质容易出现杂质和气泡等物质，使绝缘介质相关场强度分布呈现出一种不均匀状态，于场强较高部分容易产生局部放电。

1.1 高频放电检测

高频放电检测中的传感器主要选择电感型传感器，其主要是罗氏线圈结构，一次侧属于流过被测电流导体，而二次侧则是多匝线圈。而在交变电流经过被测导体过程中容易形成一种交变磁场，二次侧线圈形成感应磁通。罗氏线圈中的二次侧电压信号远远低于导体内部电流。而变化磁链还会形成一种感应电动势，电动势的数值的大小和磁链变化率之间为正比。相关等效电路图如图1所示：

其中e（t）是高频传感器中的传输电压信号，Cs是线圈等效杂散电容，R是负载电阻，Rs是线圈等效电阻，Ls是线圈自感，M是高频传感装置以及接地引线彼此互感，I（t）是局部放电脉冲流经接地引线形成的冲击电流。

变压器实施高频放电检测，即在不停电条件下，套管末屏接地线以及变压器中的夹件、铁芯中的专用设备合计高频电流传感装置针对局部放电形成的高频脉冲电流进行检测。相关检测信号频带通常是3到30MHZ，通过软硬件滤波融合方法有效消除电磁干扰噪音[1]。

高频放电检测中的局部放电特征表征图谱为PRPD相位图谱以及等效频率、等效时间图谱。其中PRPD图谱为局部放电下的相位分布图谱，其中的横坐标代表相位，而纵坐标代表幅值，结合脉冲实际分布状况，可以准确判断信号集中放电次数、幅值以及相位信息，准确判断放电类型。

等效时间和等效频率图谱主要是针对放电脉冲实施频域和时域转换，通过计算得出不同脉冲等效时间以及等效频率，其中纵坐标为等效时间，横坐标为等效频率，结合两种参数，能够获得图谱中相应脉冲分布位置，具体如图2所示：

高频放电检测诊断中，可以对比分析相应的检测图谱，分析实际放电类型以及是否存在局部放电问题。在没有典型放电图谱条件下，证明图谱正常运行。基于相同条件下，同一类型设备的最终检测图谱存在明显区别，则证明装置异常运行，而在典型放电图谱下，证明出现缺陷问题。

1.2 特高频放电检测

局部放电问题通常会出现在变压器内部油纸绝缘方面，相关脉冲宽度主要是纳秒级，可以有效激励超出1GHZ特高频电磁波。变压器中的局部放电特高频检测中，主要是在油阀位置安装传感器，利用特定接口，促进特高频信号和检测仪器之间的有效连接，随后分析处理相关信号，检测信号整体频带范围大概是在300到3000HMZ之间。

因为变压器自身缺少非金属缝隙，因此无法顺利传输特高频信号，而现场检测只能通过内部传感器实施。传感器主要设置在变压器油箱内，能够顺利屏蔽各种外界干扰，而特高频信号还具有较高频段，可以有效摆脱电晕干扰和低频背景的噪音干扰，从最大程度上提升局部放电检测抗干扰能力和检测灵敏性。由此能够看出特高频检测具有极大的工程价值和应用前景[2]。

特高频放电检测中的局部放电特征图谱以PRPD图谱和PRPS图谱形式为主，其中PRPS图谱属于实时三维图谱，可以按照时间顺序依次显示出带有相位标识放电脉冲，而三种坐标轴能够分别代表信号幅值、时间以及相位等参数，具体如图3所示：

特高频的放电诊断可以通过对比分析放电幅值大小进行科学判断，其中最为关键的便是，把PRPD图谱、PRPS图谱特征和变压器内部的典型放电图谱实施对比分析，进而准确判断缺陷和方法定义，类似于高频放电检测。

1.3 超声放电检测

变压器内部出现局部放电条件下，形成电流容易导致放电条件下出现局部受热快速增大问题，而在结束放电后恢复到正常状态。体积变化使介质疏密产生瞬间变化，形成一种超声波。

超声波信号频率通常在20到200KHZ频段之间，而变压器中的超声波信号传播频率主要在100到200KHZ之间。该种检测方法在实际应用中，主要是将压电陶瓷作为主要材料制造的谐振传感器，在变压器箱壁中固定传感装置，随后把所采集的相关超声波信号转变为一种电信号，并实施定位分析，其主要是用来对变压器的局部放电问题进行准确定位。

1.4 放电定位技术

因为变压器中设置特高频形式的传感装置概率较少，因此现场通常会选择超声波进行局放定位。在超声波和特高频传感器能够对局放信号进行合理检测条件下，可以选择声、电联合方法进行合理定位。由于特高频相关传播速度远远超出超声波的信号传播速度，所以可以将特高频传感装置所测得局放信号当成触发源，结合超声波传感装置传送出来的局放信号时间和超声波传播速度相乘，最终得到局放源和超声传感装置之间的距离长短，随后于变压器中随机选择多种超声波测点，能够对放电源相关空间坐标进行准确计算。

2非局部放电下的带电检测

变压器内的异常状况所体现出来的特征也各不相同。比如内部过热以及局部放电等问题，可以从油内气体溶解组分中反映出來，而夹件和铁芯等绝缘问题同样会使接地电流产生一定变化。