电力变压器局部放电检测技术探讨

广州正航电力工程有限公司 黄向淳

伴随着电力系统的不断发展和进步，对于电能质量提出了更高的要求，要秉持实时性在线监测管理原则，发挥电力变压器局部放电检测技术优势作用，减少安全事故的发生。

1 电力变压器局部放电故障表现

1.1 原因

第一，主要是因为电力变压器内部绝缘结构油膜或是气隙边缘出现了放电现象，这种情况本身属于非贯穿性放电问题。在实际应用过程中，充油电气设备固体绝缘破坏是造成以上情况的主要原因；第二，电气设备电极系统不对称，也会造成绝缘体各个区域承受的电场出现不均匀的现象；第三，电力变压器内出现介质不均匀的现象，出现了气体-固体复合绝缘体系、液体-固体复合绝缘模式、固体-固体复合绝缘模式等，这就会对介质应用效能产生影响；第四，绝缘体中若是含有气泡或其他的杂质，就会对绝缘体的应用效果形成制约作用，使得绝缘性能严重降低，并且产生放电现象。

1.2 具体情况

若是依据电场分布情况和工作部位的差异性情况进行分析，油纸绝缘设备内部局部放电问题会呈现出逐渐发展的趋势。最关键的是，工作电压正常状态下若是出现放电问题会维持较长的一段时间，且放电初期是低能量放电，在没有得到有效控制的情况下，局部放电就会在短时间内形成击穿的趋势[1]。

为了有效对局部放电因素进行分析和控制，就要综合评估设备的运行状态，主要是因为气体介电常数较小，但承受的场强系数较大，固体绝缘材料就会存在空腔亦或是油中出现气泡的问题，此时整个设备耐压强度较低的绝缘材料就会受到影响，气隙中出现对应的放电现象。

2 电力变压器局部放电检测现状

尽管电力变压器管理水平在不断提升，但局部放电检测技术应用效果和实用性还存在一定的问题，严重影响检测工作的质量，甚至会对电力变压器安全运行产生影响。

首先，电力变压器局部放电检测工作还存在干扰因素较多、干扰性较大的问题，这就使得检测人员无法开展精准的测量工作，加之监测数据准确性不足，就会造成电力变压器局部放电测试工作无法有序开展，影响设备的运行质量[2]；其次，试验容量和设备依旧存在匹配度不足的问题，在电力系统全面发展的基础上，无论是系统容量还是电压等级都在提高，但面对大容量以及高电压变压器局部放电检测工作，若不能及时匹配对应容量的试验电源，就会增加检测失误率，而若是一味增加设备体积也会造成监测工作的不便。

3 电力变压器局部放电检测技术方案

为有效提升电力变压器应用管理质量，要结合变压器运行状态，及时采取合理、规范的电力变压器局部放电检测技术，及时发现问题并及时处理，为电力系统运行优化提供保障。

3.1 脉冲电流检测技术

目前，在电力变压器局部放电检测工作中，脉冲电流检测技术是较为常见的技术类型，依据国际标准完成局部放电定量检测工作，从而保证检测结果的准确性和科学性。在技术处理过程中将被测设备视为等效电容，内部出现局部放电的情况下就会对回路进行检测，然后全面分析脉冲电流信号。

最关键的是，检测阻抗处理机制能对脉冲电流予以实时性分析，依据标准方波脉冲实现定位校正，确保能有效评估局部放电的实际放电量。值得一提的是，这种处理技术和研究机制主要针对的是1MHz以下测量频率，整体检测灵敏度较高。然而这种处理方式也容易受到外部电磁影响和干扰，所以多数都应用在实验室环境或者是现场离线实验环境。

另外，局部放电过程中其产生的信号较为微弱，为保证检测的准确性和规范性，就要对周围干扰因素予以实时性识别和控制，尤其是在线检测，利用相位窗口、窄带选频测量处理技术，配合脉冲极性鉴别技术，就能更好地抑制干扰项，有效维持电力变压器应用质量，减少放电问题造成的损失。

3.2 化学检测法

主要是借助油浸式变压器对油中气体予以分析，若是出现局部放电情况，变压器油就会随之产生多种生成物，利用生成物比例或对应的成分分析，就能更好地了解变压器油局部放电情况，配合定期抽取变压器油样本的方式、配合实验室色谱仪分析，就能有效了解相关成分比例，评估放电现象产生的原因。需注意的是，利用化学检测法进行测评过程中，测评对象本身就是变压器油长期运行积累的结果，因此无法体现出实时性突发状态的情况测量结果，所以要在技术应用基础上配合在线监测方案。

3.3 超声波检测技术

对电力变压器局部放电进行检测的过程中应用超声波予以检测，主要借助的设备是超声换能器，因为变压器设备内部绝缘结构较为复杂，这就使得声速接触的声介质干扰也会存在差异，所以一般是借助超声波检测技术对放电电源予以实时性定位、开展定性分析，却无法落实精细化的定量检测。

值得一提的是，变压器结构复杂且尺寸大，所以声波信号于外壳传递过程中会受到很多因素的影响，包括铁芯、夹件、线圈等固体绝缘材料，在阻挡的过程中出现衰减，必然会对检测灵敏度产生影响。而传感器接触放电缺陷区域，检测灵敏度较高。如，对分接开关接触不良产生的放电现象、最外层绕组表面放电现象等能落实较为合理的实时性测量，且结果较为准确。一旦测量点距离缺陷位置较远或是结构深处存在局部放电，阻隔和衰减作用并行，就会使得定位工作无法顺利开展。

3.4 数字化局部放点测量技术

在数字化技术全面发展的时代背景下，电子计算机的应用范围也在逐步扩大，计算机辅助测试技术应用在变压器局部放电分析中能更好地完成信息的收集和汇总，且具体操作流程和传统检测技术方案相匹配，有效实现测试局部信号得以优化处理的目标，利用放大处理、滤波后转换处理等工序，就能满足模拟量转变为数字量后的应用需求，并集中计入到数据系统中，建立合理且科学的数字分析模式，以便于能及时获取谱图和统计量。

值得一提的是，在分析变压器局部放电情况的过程中也要按照标准化流程开展具体作业。首先要进行测量分析并获取局部图形，其次要完成特征提取，再次依据数据库完成识别分类工作，最后获取最终的识别结果。

测量分析。主要是在基础分析要求指导下建立放电相位、放电量和放电次数的关系分析模式，并绘制有效反映放电不同特征的谱图，最大程度上保证放电不同层面特征都能得到识别和处理，更好地建立有效信息汇总模式，以便于能全面评估谱图的具体情况。

提取特征。主要是借助相应的手段将局部放电谱图中具备的特殊性信息特征均提取出来，有效形成较为合理的表达形式，这对进行后续特征识别和调取具有重要指导意义。同时，在提取特征后就要汇总数据关联性，从而评估放电全部信息，并将局部放电参数转变为统计数据，依据特征数据最大程度上维持放电类型识别工作的准确性，也能更好地维持检测工作的规范性。另外要在此基础上完成数据库的识别和分析，主要是将获取的放电数据统一存储，形成相关联信息的数据库，以便于操作人员能结合数据关联性完成历史数据和实际运行数据的对比。如，利用“设备-问题-数据”的树形分析模式全面汇总关联性数据内容，保证不同放电缺陷都能归属在相应的模块中，最大程度上提高应用控制的合理性。

识别分类。主要是对局部放电类型进行集中的识别和评估分析，较为常见的识别种类包括统计概率分类分析、距离分类分析、模糊识别系统等，要借助成型的放电模式输入系统完成相应作业，匹配有限次的学习训练过程，就能在自我调节的过程中评估神经元间的权值结构和参数关系，设定数据库后，在未知缺陷特征量出现后就能与已知模型进行对比，寻找类似经验类信息内容和数据关系，最大程度上提高识别的精准性。

数字化测量分析工作结束后，检测人员和研究人员能获取更加直观且准确的数据信息，并能了解变压器绝缘系统的现状，这种数字化处理模式大大减少了工作人员的工作压力，有效完成数据评估和故障状态分析，从而真正意义上提高检测的实效性水平。

3.5 超高频检测技术

在变压器、发电机等设放电检测过程中，超高频检测技术较为常见，其优势就在于对外界干扰的抗性较好。其实际应用原理为，对局部放电进行检测的过程中，检测获取的信息会借助超高频传感器进入信号调理单元，配合数据采集卡和工业控制计算机的分析，就能有效了解局部放电的情况和对应参数。

3.5.1 技术优势

相较于其他检测手段，超高频检测变压器局部放电能有效提升检测的实效性和控制水平。

能对局部放电脉冲能量和频带宽予以统筹控制，若是仅考量检测元件的热噪声对灵敏度产生的影响，超频带宽检测的灵敏性更高，能打造更加科学合理的信息交互管理模式，保证参数汇总和分析工作都能顺利开展；相关研究表明，超高频局部放电测试工作在落实过程中能有效降低变电站噪声和空气中电晕产生的电磁干扰，维持良好的检测环境，有效提升检测结果的准确性和规范性。同时借助宽频处理机制还能实现科学合理的抑制处理，配合窄频法完成区分化管理；超高频局部放电检测技术还能对放电量予以标定，并配合实际应用过程了解放电的严重程度，保证检测结果能对后续系统控制提供更加直观的依据，维持良好的应用效果。

3.5.2 具体检测内容

在变压器出现局部放电情况下，一般会在变压器内部出现电流脉冲，尤其是正负电荷中和的状态下电磁波就会向四周辐射。依据相关试验可知，放电间隙的绝缘强度参数和放电源的具体几何形状存在一定的关联性，若是放电时间较短就证明放电间隙较小，此时若是出现高频电磁波，就表示电流脉冲陡度较大。而若是绝缘强度较高则放电过程中击穿速度快。

相较于传统的局部放电检测技术，超高频检测处理机制能够提升测量频带。一般传统测量技术中心的测量频带低于1MHz 时，会与无线电广播、电力网载波等频带出现大范围的重叠问题，受到外界因素干扰的情况较为常见，无法区分干扰和放电情况，且不能有效避免干扰问题。在超高频检测技术UHF 频段内接收局部放电产生的高频电磁脉冲信号，就能有效屏蔽干扰问题，且干扰信号的频率分量会在300MHz 以内。与此同时，配合选频滤波手段也能更好地提升局部放电信号在线检测分析的合理性，减少干扰频段造成的影响，维持良好的评估测试过程。

此外，应用UHF 检测变压器局部电信号灵敏度的过程中，还能借助技术应用要点保证相关操作的规范性，及时减少干扰项的影响，优化测量过程的精准性，维持整体分析效果。值得一提的是，荷兰在对变压器事故放油阀设备升级的过程中直接在设备上安装了UHF 传感器，配合抗干扰较好的UHF窄带检测技术，能对40MHz 到80MHz 之间带宽予以检查，并能检测到50pC 的局部放电信号[3]。

图1 变压器事故放油阀安装UHF 传感器实物图

4 结语

电力变压器局部放电检测工作还在全面发展和进步，检测技术还有很大的研究和开发潜力，为了更好地提升局部放电检测结果，就要结合实际情况选取适宜的检测技术，实现定性分析和定量分析有效融合的目的，也推进在线监测工作的全面发展，促进电力系统可持续进步。