（山东华驰变压器股份有限公司 山东成武 274200）
摘要：局部放电带电检测是对电气设备运行健康状况的重要检测试验项目，目前变电站电气设备局部放电带电检测一般采用局部放电检测方法普测，重点运行设备定期检测和在线检测装置实时远传检测信息等方法。上述方法均未考虑采用单一检测方法无法覆盖电气设备全部类型局部放电的检测范围，同时在对疑似故障设备开展局部放电检测时通常仅凭借工作经验开展局部放电定位及定量检测工作，这就造成电气试验人员无法及时将设备准确故障信息反馈给设备检修人员，延长了设备故障判断时间，影响设备运行可靠性。
关键词：电力变压器；局部放电；带电检测技术
引言
随着我国智能电网快速建设与发展，电网运行的可靠性和安全性逐步提高，电力变压器作为输变电关键设备之一，其运行状态直接影响到整个电网的稳定运行。目前，油纸复合绝缘是大型电力变压器通用的绝缘方式，其主要由绝缘油、绝缘纸板和其他固体绝缘材料等构成。油纸绝缘虽在设计时要求具有足够的电气强度和力学性能，但不可避免在生产制造、装备和运行过程中的偶发因素引起绝缘系统形成缺陷，进而导致设备出现故障。局部放电既是油纸绝缘缺陷故障产生的主要原因，又可作为绝缘劣化程度评估手段，因此对油浸式电力变压器开展局部放电检测，获得放电点位置信息，将有助于提高设备现场运维效率与水平，进一步保证设备安全运行。
1局部放电的机理及特点
局部放电是指在绝缘介质电极间发生且未击穿整个绝缘介质的放电现象。局部放电通常发生在绝缘介质局部电场畸变严重或电场强度较高，且介质绝缘强度较低的绝缘介质的表面、内部或两种绝缘介质的交界面。
通过局部放电原理及试验室试验得出产生局部放电的条件主要有以下两点。
（1）均匀强电场或稍不均匀电场条件下，绝缘强度不够的绝缘介质内部或表面，如固体绝缘介质中的空腔，裂隙；液体、胶体（液溶胶）绝缘介质中的气泡，或不同绝缘介质间存在的弱绝缘强度介质。
（2）不均匀电场或及不均匀电场条件下，在导体边缘、尖端等电场集中的部位或受损的绝缘介质表面，如带电金属构件边缘，尖角，毛刺，或直径过细的导线表面等。
在极板间绝缘介质有足够大的绝缘强度，对两极板施加逐步升高的交流电压，直至绝缘介质内气隙放电的情况下，介质内气隙模型可用放电间隙和电容组合的电气等值回路代替，此过程可以近似为串联在极板之间的两个电容器，在加压过程中其中一个发生了击穿，如图1所示。
2变压器局部放电带电检测技术应用
2.1高频检测法
高频检测法是通过在地线上安装HFCT传感器，通过检测高频电流信号实现局部放电的检测。高频检测法也是通过局部放电产生的脉冲电流进行检测的，不同的是脉冲电流法通过检测阻抗的脉冲电压，而高频检测法则使用罗科夫斯基线圈的方式，在环状磁芯材料上围绕多圈导电线圈，高频电流穿过磁芯中心而引起的高频交变电磁场会在线圈上产生感应电压，以此获得视在放电量。
2.2超高频检测法
局部放电会产生超高频率的电磁波，且在金属箱中的衰减速度较慢，因此能够在变压器设备内部进行传播并通过金属箱体传出，所以，能够利用超高频传感器进行检测，获取局部放电的信息，从而对设备内部的绝缘状态进行诊断。超高频传感器由安装方式的不同分为内置型以及外置型两种。超高频传感器能够检测到300-3000MHz范围内的电磁波，能够有效避开现场干扰。高频传感器的瞬态响应良好、灵敏度较高，且线性度好。但是由于变压设备内部结构复杂，不同的局部放电强度、传播差异以及衰减程度的不同会对高频传感器的检测带来一定误差。
2.3超声波检测法
超声波检测法是依据检测局部放电时伴随产生的超声波来进行局部放电测量的，其原理为：当变压器发生局部放电时，分子间剧烈碰撞产生超声波脉冲，该超声波脉冲包括纵波、横波和表面波，这些超声波在介质中传播的特性不同，通过安装在变压器外壳上的超声波传感器捕捉到这些超声信号，再通过对超声信号的分析来判断放电量的大小。
2.4光学检测法
变压器发生局部放电时，变压器油会产生发光、发热的现象，所以可以采用光电探测仪器对这些光辐射进行检测，通过光信号的数据来判定局部放电特征，光学检测具有抗干扰能力强、灵敏性高等特点。光电探测仪器取得的光辐射信号与传统脉冲电流检测的放电量相似，所以能够判断放电的程度。光学检测法包括使用普通光学传感器以及荧光光纤检测，普通光学传感器只能从设备的外部进行检测，但无法
伸入设备内部；荧光光纤检测技术能够对设备内部的关键部位进行检测。相关研究将光学检测与脉冲电流检测进行了对比，结果显示光学检测获取的光信号能够较好地对局部放电的次数和强弱进行反映，得到的数据接近真实。这是检测变压器局部放电的一种新的技术和思路，其中有很多专业性的问题需要进行研究解决，如成本问题、影响检测信号的因素等。
2.4油色谱分析法
油溶解气色谱法（简称油色谱法）是一种通过检测溶解在绝缘油内所溶解气体成分间接对电气设备内部故障判断的一种方法。这种方法适用于使用矿物绝缘油作为绝缘材料的电气设备。常见设备如变压器及附属套管、PT、CT、油浸式电抗器等。其主要检测气体为H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2等。
2.5紫外线检测法
紫外线的波长范围为100nm~400nm，这个波长范围与太阳光中的紫外线波长有交集，透过臭氧层的吸收最终到达地球表面的紫外线波长都在280nm以上，低于280nm的紫外线波长范围内都较少受到日光的干扰，把低于280nm的紫外线区域称为“日盲区”。因此在“日盲区”波长范围内对设备局部放电产生的紫外线进行观测可以取得较好的效果。
紫外线成像系统的工作原理：设备接受到被测光源与背景光源的混合信号进入光学处理设备，被紫外光束分离器分离成可见光和紫外线，前者经过滤波和信号放大以后进入可见光镜头，后者通过“日盲”滤镜，滤掉日盲区以外的紫外线，并在紫外线感光元件上形成紫外图像，之后经过图像处理系统将两者叠加，就可在显示屏上看到实时图像与对应的紫外线产生情况。
结语
综上所述，电力变压器局部放电的检测方法有多种，包括高频电流法、超高频检测法、超声波检测法以及光学检测法，超声波检测法是一种新型的检测思路，其操纵原理和方法都比较简单，且使用范围较广，结果也比较准确，但是由于变压器内部结构复杂，导致超声波传播过程也变得比较复杂，所以目前超声波检测还只是一种辅助性的检测方法，但由于其优点众多，相信在未来一定会成为变压器局部放电的主要检测方法。
参考文献：
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[3]彭超，雷清泉.局部放电超高频信号时频特性与传播距离的关系[J].高电压技术，2013，39（2）：348-353.
论文作者:曹明月
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/6
标签：局部论文; 介质论文; 设备论文; 变压器论文; 紫外线论文; 超声波论文; 电场论文; 《电力设备》2018年第21期论文;