徐永強

（湖北省隨州供電公司檢修分公司，湖北 隨州441300）

0 引言

局部放電是絕緣介質中的一種電氣放電的形式，并且只是在被測介質與導體之間的絕緣局部實現橋接，這種放電形式于導體鄰近地點存在發(fā)生放電與不發(fā)生放電2種狀態(tài)。同時，在進行絕緣診斷的過程中，若局部放電長期存在會嚴重影響絕緣劣化甚至擊穿。因此，在電力設備絕緣診斷中運用局部放電檢測新技術，是目前電力設備制造以及運行的一項重要預防性試驗。

1 局部放電檢測技術概述

局部放電檢測技術用于對電力設備絕緣診斷，主要是以局部放電過程中所產生的現象為標準，通過能夠表述出的物理量體現局部放電的狀態(tài)。無論在直流狀態(tài)下還是在交流狀態(tài)下，進行局部放電檢驗的過程中都會產生脈沖電流、電磁輻射、超聲波以及光等全新的生成物，致使局部過熱。因此，針對產生相應的物理性質，隨之出現了脈沖電流法以及超聲波檢測法等方面的絕緣檢測技術手段。目前，電力設備絕緣診斷出現了運用脈沖電流法以及超聲波檢測法等檢測技術，并且在局部放電檢測領域應用較為廣泛［1］。

2 電力設備絕緣局部放電檢測常用技術分析

2.1 脈沖電流法

脈沖電流法是一種應用較為廣泛且較為常見的局部放電檢測方法，在電力設備絕緣診斷中較為常用。國際電工委員會（IEC）專門對此種方法制定了相應的標準（IEC60270）。這一標準的制定，規(guī)范了在規(guī)定工頻下局部放電的檢測方法，認為此種方法適合在直流條件下進行局部放電檢測。

檢測脈沖電流的傳感器主要選用羅氏線圈，并依據測量過程中的頻帶數據分為窄帶測量以及寬帶測量。窄帶測量的頻寬一般為10kHz，中心頻率為20～30kHz；寬帶測量的頻寬一般為100kHz，中心頻率為200～400kHz之間。運用此種方法在進行局部放電檢測過程中同樣存在一定的缺點。在進行測試過程中，此種方法的測試頻率小于1MHz，其中包含的信息量較少，導致輸出波形嚴重畸變。同時，在室內以及室外的實驗效果不同，容易受到信號干擾。

2.2 超聲波檢測法

電力設備運行過程中，高壓絕緣體發(fā)生劣化時會發(fā)生局部放電現象，從而產生超聲波。同時在出現發(fā)電設備材料龜裂，機械產生異常的振動時也會產生超聲波。超聲波檢測法使用固定在電工設備外壁上的超生傳感器接收超聲波，應用此種方法檢測局部放電的位置以及大小。為了更好地檢測鐵磁噪聲以及機械振動，超聲波的頻帶選擇在10～500kHz，保證局部放電檢測準確度的提升。這樣頻帶的設置，能保證在絕緣介質發(fā)生故障時獲取檢測信息，及時檢測故障絕緣位置，保證電力設備穩(wěn)定運行。目前，超聲波檢測技術診斷在電力設備中應用較為廣泛。例如：美國、加拿大利用超聲波檢測技術實現對變電所絕緣立柱表面放電以及切換開關觸電放電的檢測與定位等。隨著近年來檢測技術的不斷發(fā)展，超聲檢測靈敏度有了很大提升［2］。

3 電力設備絕緣局部放電新技術應用分析

3.1 定向耦合差動平衡法

定向耦合差動平衡法主要是基于差動平衡法以及極性鑒別法被提出。該法對于電磁干擾方面的抑制作用通常是基于空域（主要采取接地、隔離以及屏蔽等方法）以及時域（采取模擬以及數字濾波等）兩個方面采取相應的措施，但往往無法抑制電暈放電、電弧放電等隨機脈沖干擾信號。對于此種問題，提出了差動平衡法以及極性鑒別法。在進行電力設備放電檢測過程中，需要通過電流脈沖獲取局部放電是否存在、放電的強弱水平以及放電的相應順序。

從現有的結果進行分析，當某一介質進行放電時，雖然脈沖方面的信號通過電容耦合到其他兩相中，但由于相與相之間的電容較小，造成耦合過程得到的信號要小于普通信號傳輸的6倍以上。利用這種方式，可以通過相位變換以及強弱判斷出相應的放電位置。為此，在進行電力設備絕緣局部放電技術研究的過程中，應該基于時域以及空域的角度，在周期性干擾和白噪性干擾的基礎上提出定向耦合差動平衡法，以有效減少脈沖干擾信號，提升電力設備絕緣檢測的精準度。

經過上述具體研究，差動平衡法以及極性鑒別法在應用過程中得到的數據為綜合性信息，不能夠判斷放電的位置以及相應的順序。同時，差動平衡法對信號抑制方面的效果較差，容易在電力設備絕緣診斷過程中丟失局部放電位置。但定向耦合差動平衡法能有效避免相應問題的產生，該種方法使用兩個電流傳感器，分別對高壓套管以及套管末屏接地線實現耦合，經過調整幅、相之后將信號送入到差動平衡系統(tǒng)中進行處理［3］。這種方式的處理不僅能有效減少與避免外部信號的干擾，還能準確定位放線相位。該方法能準確地對電力設備絕緣進行診斷，在具體的應用過程中反映良好。

3.2 超高頻檢測法

超高頻檢測法同樣是目前電力設備絕緣局部放電的新型技術。在20世紀80年代之前，市場方面局部放電監(jiān)測儀的工作頻帶僅在1MHz之下，到1982年Boggs與Stone在試驗中將測量頻帶達到了1GHz，并在此基礎上成功地測試出GIS中的初始局部放電脈沖。在此頻段之上，測試脈沖放電效果良好。

超高頻檢測技術又可以分為超高頻窄帶檢測和超高頻寬頻帶檢測。前者的中心頻率為500MHz以上，帶寬的單位為MHz，后者的帶寬為GHz，從而能夠凸顯出超高頻寬頻帶檢測的優(yōu)越性。同時，超高頻檢測技術在具體應用過程中能有效避免外部電磁干擾，提升信噪比。目前超高頻測量已經開始應用在GIS、變壓器、XLPE電纜以及發(fā)電機的局部放電檢測中，效果良好。與脈沖電流檢測技術相比，超高頻檢測技術方面的不足之處在于缺乏有效的校準方法。該技術自20世紀80年代末發(fā)展至今，在實際的應用層面取得了良好的效果［4］。

3.3 分形理論應用于局部放電檢測

分形理論的思想是當今十分風靡且較為活躍的新型理論，其數學基礎是分形幾何學，即由分形幾何衍生出分形信息、分形設計以及分形藝術等方面的內容。將分形理論應用于局部放電檢測中用于電力設備絕緣的診斷，對于電力系統(tǒng)的運行具有重要意義。判斷電力設備是否發(fā)生了局部放電，經常采用的一種方法為指紋診斷法，即根據介質局部放電量q、放電發(fā)生過程中的工頻電壓相位φ以及每秒內放電次數n，通過具體繪制φ－q－n譜圖，并得到介質發(fā)生局部放電的指紋內容，將發(fā)生放電指紋與本指紋進行比對，通過這種方式找出電力設備的絕緣位置［5］。同時，利用人工識別網絡來識別局部放電，以有效提升識別過程中的有效性，但由于在對比φ－q－n譜圖的過程中，想要滿足測量的準確性就需要選取多個特征量，這造成人工神經網絡在具體輸入的過程中輸入量以及分變量較多，出現評判標準問題。采用分形理論用來提取局部放電特征減少特征數量，提升人工輸入效率。實際研究表明，分形理論對于減少人工輸入數量方面具有廣闊的應用前景以及應用空間，能夠保證電力設備絕緣局部放電檢測取得良好的效果。

4 結語

綜上所述，對于電力設備絕緣局放檢測技術的研究，不僅能發(fā)現并檢測出電力設備的內部絕緣狀態(tài)，還能通過局放檢測技術發(fā)現故障所在位置，以便及時處理。因此，在未來電力設備絕緣診斷的過程中，應對局放檢測技術作出及時的創(chuàng)新與改進，有效地提升供電設備的質量。針對局部放電檢測，應隨著科技的進步及時進行創(chuàng)新與完善，豐富局部放電檢測技術對于電力設備絕緣的診斷方法。

［1］孫強，董明，任重，等.現場用GIS沖擊耐壓試驗及局部放電檢測裝置設計［J］.高電壓技術，2012（3）

［2］司文榮，黃華，傅晨釗，等.直流下電工設備局部放電檢測技術的現狀與發(fā)展［J］.變壓器，2012（12）

［3］阮羚，鄭重，高勝友，等.寬頻帶局部放電檢測與分析辨識技術［J］.高電壓技術，2010，36（10）

［4］吳云飛，汪濤，沈煜，等.特高壓換流變壓器現場局部放電試驗技術［J］.高電壓技術，2011（9）

［5］曾雄杰，劉旭明.GIS設備局放類型圖譜以及現場局放測試診斷圖譜的應用［J］.高壓電器，2013（11）