汪正剛 周 明 胡芬麗

（國(guó)網(wǎng)新疆阿克蘇供電有限責(zé)任公司，新疆 阿克蘇 843000）

傳統(tǒng)的變壓器局放檢測(cè)技術(shù)是在變壓器停電的情況進(jìn)行，采用傳統(tǒng)方法固然可以有效的檢測(cè)出變壓器的局部放電缺陷，但是必須停電進(jìn)行，達(dá)不到供電可靠性的要求。超聲波技術(shù)可以在變壓器正常運(yùn)行的情況下檢測(cè)變壓器內(nèi)部的局部放電現(xiàn)象，檢測(cè)效果較為明顯。

1 超聲技術(shù)應(yīng)用于局放檢測(cè)簡(jiǎn)介

當(dāng)油浸式變壓器內(nèi)部存在局部放電時(shí)，在放電過程中，隨著放電的發(fā)生，將伴隨著爆裂狀的聲發(fā)射，產(chǎn)生超聲波，并很快向四周介質(zhì)傳播。如果這時(shí)在變壓器油箱外壁上安裝一個(gè)超聲波傳感器，將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，就能對(duì)變壓器內(nèi)部的局部放電水平進(jìn)行測(cè)量。這種方法即為超聲波局部放電檢測(cè)法。

超聲波具有很強(qiáng)的穿透能力，但是它在穿透各種介質(zhì)時(shí)都會(huì)使波形發(fā)生某種程度的畸變，而這種畸變主要變現(xiàn)為幅值的衰減，表1時(shí)超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度和相對(duì)衰減率。

從表1可以看出，變壓器油的相對(duì)衰減率為零，如果變壓器內(nèi)部發(fā)生發(fā)電，其超聲信號(hào)就能夠較強(qiáng)地傳輸?shù)阶儔浩饔拖渖系膫鞲衅?。而將傳感器分別布置在油箱的不同位置上，就可以接收到不同的聲波信號(hào)。

對(duì)變壓器進(jìn)行局放測(cè)試時(shí)，為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，最好要避開干擾頻率范圍，通常局部放電在氣體中產(chǎn)生的聲波頻率約為幾kHz，在液體和固體中產(chǎn)生的聲波頻率約幾十到幾百kHz，因此變壓器的超聲波局部放電檢測(cè)的頻率應(yīng)采用高頻率，但頻率越高，聲波在傳送過程中的衰減就越大，因此超聲波局部放電檢測(cè)頻率一般在數(shù)十到數(shù)百kHz。阿克蘇供電公司使用的檢測(cè)工具是PocketAE手持式放電巡檢儀，它是用于變壓器上局部放電（PD）檢測(cè)的絕佳篩選工具，該設(shè)備內(nèi)部有完整的雙通道18位A/D聲發(fā)射子系統(tǒng)，配備兩個(gè)超聲傳感器，低頻（20—100kHz）傳感器適合GIS檢測(cè)，高頻（大于100kHz）傳感器適用于變壓器檢測(cè)，本次案例便是使用高頻傳感器進(jìn)行的帶電檢測(cè)。

2 案例簡(jiǎn)介

圖1 局放信號(hào)最強(qiáng)烈位置示意圖

表1 超聲波的傳播速度和相對(duì)衰減率

表2 絕緣油色譜分析數(shù)據(jù)

2013年3月，阿克蘇供電公司對(duì)所轄的110kV及以上變電站開展變壓器局部放電普測(cè)工作，使用的是三泰電力技術(shù)公司的便攜式高性能計(jì)算機(jī)化聲發(fā)射系統(tǒng)（PocketAE），5月28日阿克蘇供電公司對(duì)220kV阿拉爾變電站35kV一號(hào)站用變進(jìn)行超聲波局部放電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)一號(hào)站用變內(nèi)部存在嚴(yán)重的局部放電現(xiàn)象，多次反復(fù)測(cè)試，確定變壓器的油箱中部位置有強(qiáng)烈的局部放電信號(hào)，其中在低壓側(cè)靠近C相的位置測(cè)得的信號(hào)最強(qiáng)烈（見圖1），為了確定判斷的正確性，查找出此變壓器的油色譜化驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油色譜數(shù)據(jù)也超標(biāo)，并且對(duì)其絕緣油進(jìn)行跟蹤化驗(yàn)，其發(fā)展趨勢(shì)也證實(shí)變壓器內(nèi)部存在嚴(yán)重的局部放電現(xiàn)象。變壓器局放信號(hào)最強(qiáng)的位置見圖1。

3 案例分析

圖2 局放信號(hào)最強(qiáng)的圖譜

表3 產(chǎn)氣速率計(jì)算數(shù)據(jù)

采用PocketAE超聲波局部放電檢測(cè)儀，發(fā)現(xiàn)變壓器油箱中部多個(gè)測(cè)試點(diǎn)都存在嚴(yán)重的局部放電現(xiàn)象，最強(qiáng)烈的測(cè)試點(diǎn)圖譜如圖2。

分析圖2，可知：在圖a聲脈沖數(shù)對(duì)特征指數(shù)圖中，聲脈沖對(duì)特征指數(shù)有明顯的相關(guān)性，峰值集中于特征指數(shù)為1，同時(shí)聲脈沖的數(shù)量也較多，此時(shí)的圖像顯示為一個(gè)尖尖的凸起；圖b幅度對(duì)時(shí)間圖譜中，顯示有較高的幅度（大于50dB），且局放連續(xù)發(fā)生，說明有較高的局放量；圖c電壓對(duì)時(shí)間的波形也呈現(xiàn)明顯的局放特性；圖d聲脈沖特征指數(shù)對(duì)時(shí)間，散點(diǎn)圖隨時(shí)間聚類于聲脈沖特征指數(shù)為1，表明已發(fā)生明顯的局放。該四幅圖與嚴(yán)重局放時(shí)的特征圖譜極為相似，初步判斷變壓器內(nèi)部存在嚴(yán)重局放，為確定判斷的正確性，查看該變壓器的油色譜化驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2。

通過表2中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)投運(yùn)后氫氣、總烴都明顯超過注意值（氫氣、總烴的注意值是150uL/L），為排除氫含量是由絕緣油中水分引起，分別對(duì)油樣做了耐壓試驗(yàn)和微水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：耐壓62.2kV，微水13.5ug，均滿足規(guī)程要求，由此排除了變壓器進(jìn)水受潮導(dǎo)致氫含量升高。通過表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)氫氣、甲烷、乙烷含量較大，乙炔含量較小，初步確定本體內(nèi)部存在低能量放電。另外表1發(fā)現(xiàn)各氣體組分都在明顯增，且增長(zhǎng)幅度大，通過比較最近的兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出產(chǎn)氣速率，如表3：

表3可發(fā)現(xiàn)相對(duì)產(chǎn)氣速率較大，總烴的相對(duì)產(chǎn)氣速率高達(dá)318.67%/月，遠(yuǎn)高于注意值10%/月，絕對(duì)產(chǎn)氣速率氫氣超標(biāo)，高達(dá)240.85mL/d，高于注意值10mL/d，總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率34.33mL/d，高于注意值12mL/d。由此可發(fā)現(xiàn)不僅氣體各組分含量不正常，且增長(zhǎng)趨勢(shì)較大，可通過三比值法來(lái)判斷可能存在的故障類型，通過4月28日的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的三比值編碼為110，5月22日和5月29日的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的三比值編碼均為100，對(duì)照三比值法故障類型判斷方法，再次證明屬于低能量的局部放電。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及分析判斷結(jié)果，試驗(yàn)人員對(duì)該變壓器進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)局放信號(hào)持續(xù)強(qiáng)烈，目前試驗(yàn)結(jié)果已上報(bào)上級(jí)公司運(yùn)維部，并且已聯(lián)系廠家人員，對(duì)該變壓器進(jìn)行更換處理。

結(jié)語(yǔ)

超聲檢測(cè)法可以在設(shè)備不停電的情況下實(shí)現(xiàn)在運(yùn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提高電網(wǎng)供電的可靠性，可以很好的發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期局放，方便設(shè)備運(yùn)行單位更好的了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。對(duì)設(shè)備故障診斷，在采用某種儀器不能完全確定診斷結(jié)論的情況下，可以再借助其他儀器或者試驗(yàn)方法綜合診斷，并且應(yīng)采取持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)幅值判斷故障發(fā)展趨勢(shì)制定檢修策略。

[1]王風(fēng)雷，等.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)新技術(shù)應(yīng)用案例精選[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009

[1]陳志勇，閻春雨，陳志敏，謝津波.變壓器超聲波局部放電測(cè)試在電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]，河北電力技術(shù)，2004，23（03）.