油浸式電力變壓器內(nèi)局部放電定位的研究背景與意義

王建慧，王珍珍，丁利亞，王建楠，辛曉虎

（1．國網(wǎng)天津市電力公司，天津300010；2．國網(wǎng)商丘夏邑供電局，河南 商丘476000）

1 概 述

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力行業(yè)已經(jīng)進入了一個嶄新的發(fā)展階段。現(xiàn)代社會對電力供應(yīng)的可靠性要求越來越高，電網(wǎng)安全已經(jīng)成為國家安全的重要組成部分。電力系統(tǒng)電壓等級和裝機容量的不斷增加對電力設(shè)備的絕緣性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。圖1顯示了2006～2010年電網(wǎng)故障的次數(shù)與原因［1］。其中，約40%的電網(wǎng)事故是由電力設(shè)備故障引起的，而電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分［2，3］。內(nèi)部的絕緣缺陷是導(dǎo)致電力變壓器故障的主要原因，而局部放電的檢測能夠反映設(shè)備的絕緣狀況。對局部放電的檢測也是在線智能監(jiān)測設(shè)備的主要功能要求。

圖1 近年國家電網(wǎng)事故次數(shù)與原因

2 局部放電定位方法綜述

局部放電是指絕緣結(jié)構(gòu)中由于電場分布不均勻、局部電場過高而導(dǎo)致的絕緣介質(zhì)中局部范圍內(nèi)的放電或擊穿現(xiàn)象。由于大型變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當設(shè)計不當或者長期運行出現(xiàn)變形等缺陷時，容易造成局部場強過高發(fā)生局部放電。局部放電逐漸發(fā)展，最終造成絕緣系統(tǒng)的損壞，變壓器出現(xiàn)故障。

目前，IEC和一些國家制定了相應(yīng)的測量標準來評定局部放電，建立了多種描述局部放電強弱的參數(shù)，如視在放電電荷量、放電能量等［4］。但這些參數(shù)只能對電氣設(shè)備絕緣進行總體評估。同時，監(jiān)測得到的局部放電參數(shù)，受局部放電源所處設(shè)備內(nèi)的位置影響很大，單就這些測量參數(shù)還難以準確判斷設(shè)備的絕緣狀況并制定維修策略。尤其電力變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在電力系統(tǒng)中地位非常關(guān)鍵，因而對其在線實行快速準確的局部放電定位非常重要。

當變壓器內(nèi)部存在缺陷時，在這些地方的電場會發(fā)生畸變引起絕緣介質(zhì)的局部擊穿，產(chǎn)生局部放電。例如高壓繞組中部導(dǎo)線和墊塊的縫隙中、導(dǎo)線和撐條的縫隙中由于制作原因而殘留的氣泡；油在電場作用下分解產(chǎn)生氣泡；外皮破裂的裸露導(dǎo)線；不當維修引入的導(dǎo)電顆粒等。伴隨局部放電的發(fā)生會產(chǎn)生電、聲、光、溫度和氣體等各種物理和化學(xué)現(xiàn)象，通過對這些現(xiàn)象的檢測和分析，傳統(tǒng)定位方法有電氣定位法、超聲定位法、電－聲定位法等。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展及各種硬件采集系統(tǒng)的完善，出現(xiàn)了許多新興的定位方法，如光定位、熱定位、超高頻定位法、應(yīng)用陣列技術(shù)的定位方法等［5］。

3 結(jié) 論

本文簡要分析了局部放電產(chǎn)生的原因，以及現(xiàn)存的檢測方法，指出了變壓器中局部放電定位的重要作用。目前，國內(nèi)外現(xiàn)存的局部放電定位方法有電氣定位法、超聲定位法、電－聲定位法等，還有一些新興的定位方法，如光定位、熱定位、超高頻定位法、應(yīng)用陣列技術(shù)的定位方法等。

［1］ 孫建鋒，葛 睿，鄭 力，等．2010年國家電網(wǎng)安全運行情況分析［J］．中國電力，2011，44（5）：1－4．

［2］ 王夢云．2004年度110 kV及以上變壓器事故統(tǒng)計分析［J］．電力設(shè)備，2005，6（11）：31－37．

［3］ 王夢云．2005年度110（66）kV及以上變壓器事故與缺陷統(tǒng)計分析［J］．電力設(shè)備，2006，7（11）：99－102．

［4］ 李軍浩，司文榮，王 頌，等．電力變壓器局部放電定位方法的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］．變壓器，2007，44（6）：40－44．

［5］ 辛曉虎，李繼勝，紀海英，等．用于變壓器中局部放電定位的十字形超聲陣列傳感器研究［J］．中國電機工程學(xué)報，2013，33（21）：154－162．