变压器带电检测定位及跟踪技术的应用

戴科磊　马浩峰　叶蒙弼　李坚　俞学兴

摘要：变压器作为变电站的重要设备，其安全性与可靠性直接影响变电站的安全稳定，因此对变压器实施在线监测、跟踪是电力系统安全生产的必然需要。鉴于此，本文主要分析变压器带电检测定位及跟踪技术的应用。

关键词：变压器;带电检测;定位

中图分类号：TM41   文献标识码：A

1、引言

变压器是电力系统中的重要设备，变压器出现故障将会引起大面积停电，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。

2、变压器的局部放电概述

2.1、变压器局部放电原因

变压器的内部绝缘设计采用的是油-纸绝缘，这种材料在变压器工作时，无可避免会产生一些气泡或者是油隙，这样就很容易引发局部放电现象，这种由于元件制造和生产中导致的绝缘薄弱点就成了变压器设备故障的潜在风险，严重时将会因为重复击穿导致变压器无法正常运行。

2.2、局部放电类型

绝缘介质的内部放电，变压器内部存在着各种不同介质常数的物质，气态物质的介质常数远小于固态，且与场强排列成反比，当该区域电压增大时，局部越远薄弱点气穴反应较大，产生放电现象;绝缘介质的沿面放电，电场中的某个场强分量平行于介质表面，当其高于耐受场强时，绝缘介质的弯曲处、边沿和四角位置都会发生表面放电。

3、变压器带电检测技术

3.1、红外线检测法

红外热成像检测方法是我国电力企业最常使用的带电检测方法，该方法主要通过红外线扫射电压强度进行检测，采取该方法不仅可使电力设备以及电力压力等情况了解清楚，而且通过红外辐射的原理可使穿透性更强，在面对带电检测时，由于电压较大，检测人员不能近距离接触，很难发现变压器局部放电的情况，但通过红外热成像，其不仅将电力波长范围可准确计算出来，而且通过辐射照射波长的类型也会得到很好的判断。

3.2、超高频检测法

超高频检测法是电力检测中极为常见的方法之一，该方法需搭配红外线检测方法进行双向工作，目前我国电力企业主要将此方法用于变压器周围放电检测来使用。当带电检测过程中，首先要寻找放电的来源以及电力信号的规律，然后利用变压器自身所释放的电压信号进行检测，使用超高频检测法可以观看传递回来的图谱，通过信号反复的传播，图谱反馈的信息可以得知变压器信号是强还是弱，如果信号强处于稳定状态，那么可以判定为变压器局部没有放电，如果信号较弱，信号还处于减弱的状态，那么可以判定信号已被干扰，变压器局部有着放电现象。采用超高频检测法具有较强的直观性，对于放电区域也会有着较优的检测效果，该方法极为适合变压器局部放电带电检测。

3.3、超声波的检测方法

超声波的检测方法适用于当高压电器设备内部传来大量超声波信号时所采用的方法。一般情况下，高压电器设备会出现局部放电的情况，在此种情况下运用此种方法，超声波的信号会沿着高压电器的绝缘介质以及金属构件传送到电力设备的外面，并且沿着介质将信号传导到空气当中。

4、变压器带电检测定位及跟踪技术的应用

4.1、初步检测

采用PDS-T90型局部放电检测仪对所辖变电站主变进行带电检测｡2019年11月21日，在对某110kVGIS变电站2号主变进行局部放电带电检测中发现异常放电信号，特别是在主变高压电缆侧放电信号明显。

（1）超声波数据

利用PDS-T90局部放电检测仪的外置超声波传感器对该主变本体检测，在该主变其他侧，测试值与背景值相差较小，无异常现象;在该主变高压电缆侧，超声波AE幅值测试有效值及周期峰值较背景值偏大，具有一定的频率成分1和频率成分2特征分量，频率成分2大于频率成分1｡在主变高压电缆侧选取多点进行对比，特征量差别较小，超声波周期最大幅值为21dB，一个工频周期出现两簇特征基本一样的波形｡结合超声波典型图谱，综合判断该信号为振动信号｡

（2）特高频数据

利用PDS-T90进行特高频检测，在该主变空气中检测，未见异常局部放电信号，在该主变高压电缆侧，放电信号强烈｡经多次检测，C相电缆仓位置信号最为明显，特高频PRPD/PRPS图谱具有工频相关性，信号最大幅值为58dB，周期图谱在一周期内出现两簇脉冲信号｡结合特高频典型图谱综合判断信号具有绝缘放电特征｡

4.2、局部放电信号定相

（1）特高频定位法

利用高频定位技术（UitraHighFrequency，UHF），可以对变压器局部放电信号做出快速定位，有利于及早排除故障。其定位原理是对变压器局部放电过程中产生的电磁波信号进行局部定位，具有很强的抗干扰能力和高灵敏度。由于变压器内部结构复杂，当电力变压器进行局部放电时，电磁波从变压器内部传出，在传出过程中遇到金属障碍物时，电磁信号会明显降低。所以在具体应用中，高频定位法依然存在很大的局限性。

（2）超声波定位法

当变压器局部放电时，会产生超声波能量，通过不同介质超声波向外进行传播，根据超声波传播时延时间的长短，就能对变压器放电位置定位。超声波传播路径主要有两条。

（3）联合定位法

变压器在局部放电时产生大量脉冲电流，脉冲电流会受到各种因素如噪音的干扰，使其抗干扰能力低，造成对局部定位放电位置定位不准确。为了进一步提高电力变压器局部放电带电检测定位的准确性，采取联合定位法。如特高頻技术与声联合定位，特高频定位技术与光联合定位法等等。

5、结束语

电力变压器对于电网的影响力不言而喻，在变电器长期的运行过程中，设备终将老化出现各种问题，由于绝缘强度的高低会加大用电安全事风险，对该问题进行分析发现主要是由于局部放电导致变压器绝缘劣化，为此国内外涌现很多带电检测及定位技术，在实际应用过程中，要根据电力系统运行维护需要和质量管控目标，结合不同检测和定位技术优势和缺陷选择最适用的方法，从而全面排除故障，保障电力电网稳定运行。

参考文献

[1]马洪杰，边庆华，陈文通.电力变压器局部放电带电检测及定位技术[J].电气技术与经济，2021（05）：45-48.

[2]钟圆美惠.基于带电检测技术的变压器和电缆故障诊断研究[D].南昌大学，2020.