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閱讀：17發(fā)布時(shí)間：2025-10-5
在電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，電力變壓器所處整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境中，其所扮演的角色日益重要。由于電壓變壓器的絕緣性能會(huì)直接對其運(yùn)行壽命以及綜合能效的發(fā)揮產(chǎn)生影響，故而做好對電力變壓器局部絕緣（放電）性能的檢測（局放檢測）工作是非常重要。此項(xiàng)工作無論是對于電力系統(tǒng)運(yùn)行部門，電力變壓器研究機(jī)構(gòu)，還是變壓器制造廠商而言，都是高度重視的熱點(diǎn)問題之一。已有的研究成果中顯示，電力變壓器在絕緣局部放電期間會(huì)產(chǎn)生包括電磁輻射、超聲波、電脈沖、以及光等物質(zhì)，誘發(fā)局部過熱，因此當(dāng)前也形成了一系列與之相對應(yīng)的檢測方法，各有優(yōu)勢。本文即對電力變壓器局部放電檢測中的常見技術(shù)方案進(jìn)行分析，同時(shí)對局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢做出展望，望能夠促進(jìn)其應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步凸顯。
1、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展概況
在針對電力變壓器所進(jìn)行的局部放電檢測過程當(dāng)中，檢測技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：
階段是帶電檢測階段：自上世紀(jì)70年代開始，電力系統(tǒng)中開始通過應(yīng)用局部放電檢測技術(shù)的方式對電力變壓器的局部放電性能進(jìn)行檢測。這一階段內(nèi)，檢測的主要對象是包括電力變壓器在內(nèi)相關(guān)電氣設(shè)備的絕緣參數(shù)，主要檢測指標(biāo)是泄漏電流，其目的是在不停電狀態(tài)下完成測量，相應(yīng)的測量設(shè)備比較簡單，測量指標(biāo)少，且靈敏度較低；
第二階段是儀器檢測階段：自上世紀(jì)80年代以來，產(chǎn)生了一系列專門用于帶電測試工作的儀器設(shè)備，使有關(guān)電力變壓器局部放電性能的檢測自模擬量測試轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化測量，通過對傳感器的應(yīng)用，使檢測得到的參數(shù)信號(hào)能夠直接轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)；
第三階段是微機(jī)多功能檢測階段：自上世紀(jì)90年代以來，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的推廣發(fā)展，開始以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為平臺(tái)，形成具有微機(jī)、多功能特點(diǎn)的局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了對傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字波形采集技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高在線監(jiān)測的信息量，加快處理速度，且檢測參數(shù)既能夠?qū)崟r(shí)顯示，具有自動(dòng)化的優(yōu)勢。
2、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
在電力變壓器局部放電的過程當(dāng)中，除了會(huì)產(chǎn)生電能的損耗以及電荷的轉(zhuǎn)移以外，還會(huì)生成包括電磁輻射、超聲波、電脈沖、以及光等物質(zhì)，誘發(fā)局部過熱。因此當(dāng)前也形成了一系列與之相對應(yīng)的檢測方法，各有優(yōu)勢。比較常見的局部放電檢測技術(shù)有以下幾種類型：
1）脈沖電流檢測法
脈沖電流法是用于電力變壓器局部放電檢測的*主要技術(shù)方法之一，利用其對局部放電性能進(jìn)行檢測的基本工作原理是：在檢測過程當(dāng)中，電力變壓器可以視作是電力系統(tǒng)中的一個(gè)電容裝置，局部放電會(huì)導(dǎo)致電力變壓器兩端形成電壓差。此時(shí)，利用耦合電容能夠?qū)㈦妷翰钜觯瑫r(shí)產(chǎn)生脈沖電流。而脈沖電流的大小會(huì)直接受到局部放電量大小的影響。
2）超聲波檢測法
超聲波檢測法主要是通過對電力變壓器在局部放電過程中所產(chǎn)生超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測的方式，從而對局部放電的具體位置以及放電量大小做出準(zhǔn)確的判斷。超聲波能夠面向任何方向，在任何通道的支持下傳遞，聲音可以通過絕大多數(shù)絕緣材料傳遞，因此超聲波聲能的衰減程度與頻率之間有一定的指數(shù)關(guān)系。在局部放電檢測的過程當(dāng)中，可以將絕緣材料看做是聲能所對應(yīng)的低級濾波器。這樣一來，放電源的性質(zhì)會(huì)直接決定超聲波聲頻率的大小以及聲能幅度的變化情況，利用這一原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對局部放電的超聲波定位。但從實(shí)際應(yīng)用的角度上來看，本方法也存在一定局限性：假設(shè)放電源位于電力變壓器絕緣深層，則信號(hào)難以被接受，且在多點(diǎn)同步放電的情況下，如何對超聲信號(hào)的大小以及局部放電位置進(jìn)行區(qū)別，還有待工作人員展開進(jìn)一步的研究探討。
3）高頻檢測法
在利用高頻檢測法對電力變壓器局部放電情況進(jìn)行分析的過程當(dāng)中，通常是利用羅果夫斯基線圈，自電力變壓器鐵芯位置測量電流信號(hào)（也可以通過應(yīng)用高靈敏度電流互感器的方式，自電力變壓器夾件位置測量電流信號(hào)）。然后通過對電流信號(hào)進(jìn)行處理分析的方式，判斷電力變壓器絕緣內(nèi)部是否存在局部放電的問題。在高頻檢測法的實(shí)際應(yīng)用中，對電力變壓器局部放電現(xiàn)象的判斷需要通過讀取電流信號(hào)相位譜圖的方式實(shí)現(xiàn)，其對應(yīng)的頻率范圍較高，可以達(dá)到30MHz左右。
4）光檢測法
在電力變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，會(huì)產(chǎn)生波長在400nm～700nm范圍內(nèi)的光波。光波經(jīng)過光電倍增管處理后能夠形成光電流。利用這一特點(diǎn)，我們可以通過檢測光電流波長以及強(qiáng)度水平的方式，達(dá)到準(zhǔn)確鑒別電力變壓器局部放電程度的目的。
3 電力變壓器局部放電檢測技術(shù)發(fā)展趨勢
當(dāng)前幾種常見的局部放電檢測技術(shù)各自有應(yīng)用優(yōu)勢，但同時(shí)也有一定的局限性。為了能夠提高局部放電檢測的綜合性能與水平，還需要促進(jìn)技術(shù)研究朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：
是推進(jìn)有關(guān)定向耦合差動(dòng)平衡法檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用工作：在針對大型電力變壓器進(jìn)行的局部放電檢測工作中，我們通常希望能夠直接通過分析電流脈沖信號(hào)的方式判斷是否存在局部放電現(xiàn)象，同時(shí)對其程度以及相序位置有一個(gè)直接的判斷。但實(shí)際情況是：在某一相產(chǎn)生局部放電時(shí)，雖然脈沖信號(hào)能夠通過相間電容與其他相發(fā)生耦合關(guān)系，但由于相間電容較小，因此其他兩相耦合后的脈沖信號(hào)會(huì)縮減6倍以上，據(jù)此對放電相位進(jìn)行判斷。
第二是在局部信號(hào)檢測中引入分形理論：有關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)：在電暈放電中，工頻周期正半波里的放電幅值相差不大，而工頻周期負(fù)半波的放電幅值相差較大。其相應(yīng)的分維數(shù)正半波為負(fù)半波的一半，即波形越復(fù)雜，分維數(shù)越大。對不同形式放電、在不同電壓等級下的分形，其分維數(shù)有較強(qiáng)的規(guī)律性。分維數(shù)可以作為識(shí)別放電類型的一個(gè)特征量。
結(jié)束語
在電力系統(tǒng)快速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模與裝機(jī)容量不斷提高的背景之下，超高壓、特高壓等電力變壓器開始廣泛用于電力系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中，用于設(shè)備周期性檢驗(yàn)停電造成的損失不斷增大。局部放電作為衡量電力變壓器絕緣強(qiáng)度水平的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也是造成電力變壓器及相關(guān)設(shè)備絕緣強(qiáng)度下降的主要原因?；诖?，為了保障電力變壓器工作運(yùn)行穩(wěn)定，使其在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮突出優(yōu)勢，就需要將對電力變壓器局部放電的檢測放在*關(guān)鍵的位置上。本文即重點(diǎn)圍繞電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢展開分析探討，望引起重視。
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