黃永建

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)科技的飛速發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備和運(yùn)行可靠性要求不斷提高，現(xiàn)在電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中，電力變壓器當(dāng)然就成為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，那么對(duì)變壓器的檢測(cè)技術(shù)更是不可缺少的，這就要求我們必須要研究出可靠智能的變壓器檢測(cè)裝置，為了保證變壓器的健康、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，加強(qiáng)電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，進(jìn)行電力變壓器的故障診斷與分析就顯得尤為重要。在目前實(shí)際應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)主要有超高頻法，超聲波法、油色譜法等局部放電檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)局部放電的測(cè)量技術(shù)分析和自己的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理論，建立多種局部放電檢測(cè)方法合理搭配的聯(lián)合診斷方法，使之能為未來(lái)的電力設(shè)備局部放電檢測(cè)方法發(fā)展提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：變壓器 ；局部放電；檢測(cè)技術(shù)；研究

大型電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，而且造價(jià)十分昂貴，所以對(duì)電力變壓器的維護(hù)和檢修就顯得非常有必要。而傳統(tǒng)的對(duì)變壓器的檢修一般是計(jì)劃?rùn)z修和事后檢修，傳統(tǒng)的檢修方式有很大的盲目性和強(qiáng)制性，不僅浪費(fèi)了大量的人力和物力，而且檢修過(guò)程中設(shè)備的頻繁拆卸增加了在檢修過(guò)程中產(chǎn)生新的設(shè)備隱患的可能，降低了變壓器的總體壽命。針對(duì)傳統(tǒng)檢修方式的嚴(yán)重不足，根據(jù)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)決定是否檢修和怎樣檢修的檢修方式越來(lái)越受到人們的重視，這就是狀態(tài)檢修。狀態(tài)檢修則是根據(jù)各種儀器的監(jiān)測(cè)結(jié)果和運(yùn)行人員的巡查記錄，經(jīng)過(guò)運(yùn)行技術(shù)人員的分析，按照設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，實(shí)事求是地策劃設(shè)備的檢修行為。

一、局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)電力設(shè)備局部放電檢測(cè)最早在上世紀(jì)三十年代，開(kāi)始時(shí)對(duì)于局部放電信號(hào)是通過(guò)檢測(cè)阻抗來(lái)測(cè)量由于局部放電引起的脈沖電流（即傳統(tǒng)的脈沖電流法），其檢測(cè)頻率一般不超幾百千赫，并形成了IEC60270標(biāo)準(zhǔn)。 最初用于局部放電的檢測(cè)設(shè)備是基于西林電橋的功耗電橋，該設(shè)備在1919年研發(fā)出來(lái)，并在1924年首次使用于局部放電檢測(cè)，一年后發(fā)現(xiàn)了電暈放電時(shí)的無(wú)線(xiàn)電頻率特性，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)測(cè)量電暈放電的無(wú)線(xiàn)電干擾尊定了基礎(chǔ)， 1928 年提出了平行四邊形測(cè)量局部放電的方法，該方法可以認(rèn)為是積分電橋的始祖，在局部放電的物理研究中具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，至今仍在應(yīng)用，此后，各種局部放電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生基于對(duì)發(fā)生局部放電時(shí)產(chǎn)生的各種電、光、聲、熱等現(xiàn)象的研究，局部放電檢測(cè)技術(shù)中也相應(yīng)出現(xiàn)了電檢測(cè)法、光檢測(cè)法、紅外檢測(cè)法和省測(cè)法等非電量檢測(cè)方法。近年來(lái)，隨著變頻電源的廣泛應(yīng)用，一些變頻系統(tǒng)絕緣出現(xiàn)過(guò)早老化的情況，在脈沖條件下的局部放電檢測(cè)也引起人們的關(guān)注。

二、局部放電檢測(cè)技術(shù)的原理

每一次局部放電的產(chǎn)生都伴隨著有一個(gè)陡的電流脈沖，并向周?chē)椛潆姶挪āＷ儔浩饔透舭褰Y(jié)構(gòu)的絕緣強(qiáng)度比較高，因此變壓器中的局部放電能夠輻射很好的頻率的電磁波，最高頻率能夠達(dá)到數(shù)GHz。局部放電超高頻檢測(cè)方法是通過(guò)檢測(cè)量變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻（300MHz-3000MHz ）電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)，該方法能避開(kāi) 常見(jiàn)的電暈等干擾，因而抗干擾性能高，靈敏度高。

電力變壓器狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)在于監(jiān)測(cè)技術(shù)和診斷技術(shù)，即通過(guò)各種檢測(cè)手段來(lái)正確判斷變壓器目前的狀況。變壓器故障仍以絕緣故障為主，而對(duì)變壓器局部放電的檢測(cè)能夠提前反映變壓器的絕緣狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷，來(lái)預(yù)防潛伏性和突發(fā)性事故的發(fā)生?；谝陨峡紤]，本文設(shè)計(jì)了一套變壓器局部放電的超高頻局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于局部放電實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)電力變壓器的局部放電超高頻信號(hào)，進(jìn)而實(shí)時(shí)了解變壓器的絕緣狀況以及運(yùn)行狀況。局部放電脈沖電流激起的電磁波信號(hào)（即超高頻信號(hào)）可以通過(guò)超高頻傳感器加以耦合接收，本文設(shè)計(jì)了超高頻傳感器，即平面阿基米德螺旋天線(xiàn)，帶寬為500～1500MHz，它的兩臂通過(guò)50Ω同軸電纜饋電，電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的高頻電流信號(hào)，通過(guò)同軸電纜傳輸，最后進(jìn)入工控機(jī)采集并分析。

三、局部放電檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足

近年來(lái)，隨著傳感技術(shù)、信號(hào)采集技術(shù)、數(shù)字分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為高壓電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)中的一個(gè)重要組成部分。

自從人們發(fā)現(xiàn)局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)可以較好的降低事故率以來(lái)，電力系統(tǒng)的專(zhuān)家學(xué)者們就在電氣設(shè)備的局部放電監(jiān)測(cè)方面做了大量的工作，并取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)打破了以往收集變壓器信息的局限性，彌補(bǔ)了常規(guī)檢測(cè)方法和裝置的不足。通過(guò)變壓器的局部放電監(jiān)測(cè)，可以真實(shí)、事實(shí)地反映變壓器的狀態(tài)，及時(shí)捕捉早期故障的先兆信息。采用局部放電監(jiān)測(cè)的方法可以根據(jù)設(shè)備絕緣狀況的好壞來(lái)選擇不同的檢測(cè)周期，使試驗(yàn)的有效程度明顯提高，使電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和變壓器壽命得到了提高。局部放電監(jiān)測(cè)可以積累大量的數(shù)據(jù)，為變壓器狀態(tài)檢修提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和重要參考依據(jù)。

雖然說(shuō)變壓器的局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)在很多方面彌補(bǔ)了預(yù)防性試驗(yàn)的不足，其一局部放電監(jiān)測(cè)的理論和技術(shù)尚不完善，對(duì)局部放電監(jiān)測(cè)狀態(tài)量的判定標(biāo)準(zhǔn)，變壓器絕緣特征量的監(jiān)測(cè)方法以及絕緣劣化的特征量等方面開(kāi)展進(jìn)一步的研究；其二由于局部放電監(jiān)測(cè)是在變壓器運(yùn)行的情況下進(jìn)行，外界對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的干擾在所難免，對(duì)局部放電監(jiān)測(cè)量時(shí)干擾抑制十分困難；由于干擾的存在，將直接影響局部放電監(jiān)測(cè)結(jié)果的正確性，也降低了監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度，并制約著變壓器局部放電監(jiān)測(cè)的應(yīng)用與發(fā)展。其三目前局部放電監(jiān)測(cè)測(cè)量的是工頻電壓下的設(shè)備絕緣參數(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)時(shí)常發(fā)生過(guò)電壓情況下絕緣品質(zhì)無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，這也制約著局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

四、局部放電檢測(cè)技術(shù)的研究

所謂的局部放電就是在高壓設(shè)備的絕緣體中，由于電場(chǎng)的局部集中，產(chǎn)生了非橋接狀態(tài)的放電現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)外研究最多、應(yīng)用最廣泛的局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法主要是采用脈沖電流法和超聲波法。脈沖電流法理論上能測(cè)量小至幾皮庫(kù)的局部放電，但易受外界電磁干擾。超聲法是通過(guò)安裝在變壓器油箱上的超聲波傳感器監(jiān)測(cè)局部放電造成的超聲壓力波，其抗電磁干擾性能較好，采用幾個(gè)超聲波傳感器后還能對(duì)放電定位。但由于超聲波在設(shè)備內(nèi)部絕緣中的吸收和散射，靈敏度不如脈沖電流法高。

五、總結(jié)

目前，針對(duì)降低變壓器的故障率的各種診斷方法和模型已經(jīng)被提出，但大多還不夠成熟，缺乏實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。就今后幾年的發(fā)展方向來(lái)看，針對(duì)智能檢測(cè)方法，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的日益普及，變壓器故障的局部在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)將得到快速發(fā)展，其檢測(cè)的手段會(huì)多樣化、專(zhuān)業(yè)化、信息化、科技化。

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