變壓器帶電檢測(cè)定位及跟蹤技術(shù)的應(yīng)用

戴科磊　馬浩峰　葉蒙弼　李堅(jiān)　俞學(xué)興

摘要：變壓器作為變電站的重要設(shè)備，其安全性與可靠性直接影響變電站的安全穩(wěn)定，因此對(duì)變壓器實(shí)施在線監(jiān)測(cè)、跟蹤是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的必然需要。鑒于此，本文主要分析變壓器帶電檢測(cè)定位及跟蹤技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變壓器;帶電檢測(cè);定位

中圖分類號(hào)：TM41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、引言

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，變壓器出現(xiàn)故障將會(huì)引起大面積停電，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。

2、變壓器的局部放電概述

2.1、變壓器局部放電原因

變壓器的內(nèi)部絕緣設(shè)計(jì)采用的是油-紙絕緣，這種材料在變壓器工作時(shí)，無(wú)可避免會(huì)產(chǎn)生一些氣泡或者是油隙，這樣就很容易引發(fā)局部放電現(xiàn)象，這種由于元件制造和生產(chǎn)中導(dǎo)致的絕緣薄弱點(diǎn)就成了變壓器設(shè)備故障的潛在風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)因?yàn)橹貜?fù)擊穿導(dǎo)致變壓器無(wú)法正常運(yùn)行。

2.2、局部放電類型

絕緣介質(zhì)的內(nèi)部放電，變壓器內(nèi)部存在著各種不同介質(zhì)常數(shù)的物質(zhì)，氣態(tài)物質(zhì)的介質(zhì)常數(shù)遠(yuǎn)小于固態(tài)，且與場(chǎng)強(qiáng)排列成反比，當(dāng)該區(qū)域電壓增大時(shí)，局部越遠(yuǎn)薄弱點(diǎn)氣穴反應(yīng)較大，產(chǎn)生放電現(xiàn)象;絕緣介質(zhì)的沿面放電，電場(chǎng)中的某個(gè)場(chǎng)強(qiáng)分量平行于介質(zhì)表面，當(dāng)其高于耐受場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，絕緣介質(zhì)的彎曲處、邊沿和四角位置都會(huì)發(fā)生表面放電。

3、變壓器帶電檢測(cè)技術(shù)

3.1、紅外線檢測(cè)法

紅外熱成像檢測(cè)方法是我國(guó)電力企業(yè)最常使用的帶電檢測(cè)方法，該方法主要通過(guò)紅外線掃射電壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，采取該方法不僅可使電力設(shè)備以及電力壓力等情況了解清楚，而且通過(guò)紅外輻射的原理可使穿透性更強(qiáng)，在面對(duì)帶電檢測(cè)時(shí)，由于電壓較大，檢測(cè)人員不能近距離接觸，很難發(fā)現(xiàn)變壓器局部放電的情況，但通過(guò)紅外熱成像，其不僅將電力波長(zhǎng)范圍可準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)，而且通過(guò)輻射照射波長(zhǎng)的類型也會(huì)得到很好的判斷。

3.2、超高頻檢測(cè)法

超高頻檢測(cè)法是電力檢測(cè)中極為常見的方法之一，該方法需搭配紅外線檢測(cè)方法進(jìn)行雙向工作，目前我國(guó)電力企業(yè)主要將此方法用于變壓器周圍放電檢測(cè)來(lái)使用。當(dāng)帶電檢測(cè)過(guò)程中，首先要尋找放電的來(lái)源以及電力信號(hào)的規(guī)律，然后利用變壓器自身所釋放的電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，使用超高頻檢測(cè)法可以觀看傳遞回來(lái)的圖譜，通過(guò)信號(hào)反復(fù)的傳播，圖譜反饋的信息可以得知變壓器信號(hào)是強(qiáng)還是弱，如果信號(hào)強(qiáng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，那么可以判定為變壓器局部沒(méi)有放電，如果信號(hào)較弱，信號(hào)還處于減弱的狀態(tài)，那么可以判定信號(hào)已被干擾，變壓器局部有著放電現(xiàn)象。采用超高頻檢測(cè)法具有較強(qiáng)的直觀性，對(duì)于放電區(qū)域也會(huì)有著較優(yōu)的檢測(cè)效果，該方法極為適合變壓器局部放電帶電檢測(cè)。

3.3、超聲波的檢測(cè)方法

超聲波的檢測(cè)方法適用于當(dāng)高壓電器設(shè)備內(nèi)部傳來(lái)大量超聲波信號(hào)時(shí)所采用的方法。一般情況下，高壓電器設(shè)備會(huì)出現(xiàn)局部放電的情況，在此種情況下運(yùn)用此種方法，超聲波的信號(hào)會(huì)沿著高壓電器的絕緣介質(zhì)以及金屬構(gòu)件傳送到電力設(shè)備的外面，并且沿著介質(zhì)將信號(hào)傳導(dǎo)到空氣當(dāng)中。

4、變壓器帶電檢測(cè)定位及跟蹤技術(shù)的應(yīng)用

4.1、初步檢測(cè)

采用PDS-T90型局部放電檢測(cè)儀對(duì)所轄變電站主變進(jìn)行帶電檢測(cè)?2019年11月21日，在對(duì)某110kVGIS變電站2號(hào)主變進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)異常放電信號(hào)，特別是在主變高壓電纜側(cè)放電信號(hào)明顯。

（1）超聲波數(shù)據(jù)

利用PDS-T90局部放電檢測(cè)儀的外置超聲波傳感器對(duì)該主變本體檢測(cè)，在該主變其他側(cè)，測(cè)試值與背景值相差較小，無(wú)異常現(xiàn)象;在該主變高壓電纜側(cè)，超聲波AE幅值測(cè)試有效值及周期峰值較背景值偏大，具有一定的頻率成分1和頻率成分2特征分量，頻率成分2大于頻率成分1?在主變高壓電纜側(cè)選取多點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，特征量差別較小，超聲波周期最大幅值為21dB，一個(gè)工頻周期出現(xiàn)兩簇特征基本一樣的波形?結(jié)合超聲波典型圖譜，綜合判斷該信號(hào)為振動(dòng)信號(hào)?

（2）特高頻數(shù)據(jù)

利用PDS-T90進(jìn)行特高頻檢測(cè)，在該主變空氣中檢測(cè)，未見異常局部放電信號(hào)，在該主變高壓電纜側(cè)，放電信號(hào)強(qiáng)烈?經(jīng)多次檢測(cè)，C相電纜倉(cāng)位置信號(hào)最為明顯，特高頻PRPD/PRPS圖譜具有工頻相關(guān)性，信號(hào)最大幅值為58dB，周期圖譜在一周期內(nèi)出現(xiàn)兩簇脈沖信號(hào)?結(jié)合特高頻典型圖譜綜合判斷信號(hào)具有絕緣放電特征?

4.2、局部放電信號(hào)定相

（1）特高頻定位法

利用高頻定位技術(shù)（UitraHighFrequency，UHF），可以對(duì)變壓器局部放電信號(hào)做出快速定位，有利于及早排除故障。其定位原理是對(duì)變壓器局部放電過(guò)程中產(chǎn)生的電磁波信號(hào)進(jìn)行局部定位，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和高靈敏度。由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)電力變壓器進(jìn)行局部放電時(shí)，電磁波從變壓器內(nèi)部傳出，在傳出過(guò)程中遇到金屬障礙物時(shí)，電磁信號(hào)會(huì)明顯降低。所以在具體應(yīng)用中，高頻定位法依然存在很大的局限性。

（2）超聲波定位法

當(dāng)變壓器局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生超聲波能量，通過(guò)不同介質(zhì)超聲波向外進(jìn)行傳播，根據(jù)超聲波傳播時(shí)延時(shí)間的長(zhǎng)短，就能對(duì)變壓器放電位置定位。超聲波傳播路徑主要有兩條。

（3）聯(lián)合定位法

變壓器在局部放電時(shí)產(chǎn)生大量脈沖電流，脈沖電流會(huì)受到各種因素如噪音的干擾，使其抗干擾能力低，造成對(duì)局部定位放電位置定位不準(zhǔn)確。為了進(jìn)一步提高電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)定位的準(zhǔn)確性，采取聯(lián)合定位法。如特高頻技術(shù)與聲聯(lián)合定位，特高頻定位技術(shù)與光聯(lián)合定位法等等。

5、結(jié)束語(yǔ)

電力變壓器對(duì)于電網(wǎng)的影響力不言而喻，在變電器長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備終將老化出現(xiàn)各種問(wèn)題，由于絕緣強(qiáng)度的高低會(huì)加大用電安全事風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)主要是由于局部放電導(dǎo)致變壓器絕緣劣化，為此國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)很多帶電檢測(cè)及定位技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)需要和質(zhì)量管控目標(biāo)，結(jié)合不同檢測(cè)和定位技術(shù)優(yōu)勢(shì)和缺陷選擇最適用的方法，從而全面排除故障，保障電力電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]馬洪杰，邊慶華，陳文通.電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2021（05）：45-48.

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