尚玉祺

山東泰開高壓開關(guān)有限公司 山東泰安 271000

變壓器中絕緣部分的質(zhì)量對變壓器設(shè)備整體的使用性能和壽命都至關(guān)重要，因?yàn)榻^緣劣化將產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，引發(fā)電力設(shè)備故障。這種情況是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部各體制間的絕緣體為部分橋接，這樣在一定范圍內(nèi)的導(dǎo)體會(huì)在絕緣體放電時(shí)產(chǎn)生帶電反應(yīng)。一般的局部放電可視作電力輸送設(shè)備中的常規(guī)現(xiàn)象，不會(huì)對整個(gè)變壓器系統(tǒng)造成過大的影響，由于電力強(qiáng)度較高會(huì)造成電弧擊穿。若局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)的較為頻繁，發(fā)生點(diǎn)位較多時(shí)就會(huì)破壞電力變壓器的完整性，電場強(qiáng)度越大，故障發(fā)生率越高，用電風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。

1 局部放電類型

1.1 電暈放電

電暈放電是指電纜導(dǎo)體部分出現(xiàn)毛刺、尖端等凸起的局部部位，隨著電場強(qiáng)度增大，超過空氣的電離場強(qiáng)，從而使此凸起部分附近空氣發(fā)生電離，出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象而發(fā)生電纜的局部放電。這是因?yàn)閷?dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的區(qū)域電荷更易聚集和積累，隨著電荷的積累此處場強(qiáng)會(huì)很大，從而使氣體電離發(fā)生電暈。電暈放電發(fā)生時(shí)導(dǎo)體與絕緣層的間隙并沒有被擊穿，其只是發(fā)生在導(dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的附近的氣體區(qū)域，且伴隨著光和聲音等現(xiàn)象同時(shí)還可能會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)氣體。一般情況下，導(dǎo)體尖端發(fā)生放電產(chǎn)生的放電脈沖主要聚集在負(fù)半周，但若電壓很高，正半周也可能會(huì)出現(xiàn)放電脈沖。如果放電端是接地端，放電脈沖則主要聚集在正半周。隨著電壓增大，電暈放電次數(shù)會(huì)逐漸增多，單次放電量基本不變[1]。

1.2 絕緣介質(zhì)放點(diǎn)

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，電場中的某個(gè)場強(qiáng)分量平行于介質(zhì)表面，當(dāng)其高于耐受場強(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；尖端放電，交變電場下，導(dǎo)體曲率半徑較小的尖端位置會(huì)因?yàn)闃O不均勻的高強(qiáng)度電場產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。

2 局部放電帶電檢測技術(shù)在變電站檢測中的應(yīng)用

2.1 差分法

差分法是將兩個(gè)電容耦合器分別置于電纜兩端的屏蔽層上，再將兩個(gè)電容耦合器利用一個(gè)檢測阻抗連接構(gòu)成回路。這樣若被測電纜發(fā)生局部放電，電纜兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電壓差，并在回路中產(chǎn)生一脈沖電流，脈沖電流經(jīng)過檢測阻抗會(huì)產(chǎn)生一脈沖電壓信號(hào)，采集、放大并把此信號(hào)顯示出來，從而用以觀察、檢測局部放電是否發(fā)生。該方法簡單易行，但是在高頻信號(hào)中衰減程度較大，靈敏度不足。

2.2 紅外檢測

紅外線檢測技術(shù)常用于設(shè)備測溫。變電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到某些因素的影響導(dǎo)致設(shè)備局部溫度過高。在變電設(shè)備溫度升高過程中，應(yīng)用紅外測溫裝置可以科學(xué)合理地檢測設(shè)備溫度和分布規(guī)律，借此方式來判斷設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常情況，再根據(jù)判斷結(jié)果來完成對設(shè)備的預(yù)見性檢測和維護(hù)。此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于不會(huì)受到電磁場的影響和干擾，所以最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性較高[2]。

2.3 超聲檢測

超聲波特指頻率在20kHz以上人耳聽不到的聲波。檢測原理：電力電纜發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)伴生超聲波信號(hào)，而超聲波具有頻率高、波長短的特點(diǎn)。超聲波屬于機(jī)械振動(dòng)波的一種，當(dāng)變電站發(fā)生局部放電時(shí)，能量瞬時(shí)爆發(fā)，電能通過聲能、光能、熱能以及電磁能的形式釋放出去，周圍空氣間隙被擊穿放電，電能轉(zhuǎn)化為熱能，放電周圍的氣體受熱膨脹，并通過聲波向外傳播，周圍氣體溫度超出環(huán)境溫度；當(dāng)這些氣體冷卻時(shí)，開始收縮，產(chǎn)生后續(xù)波，后續(xù)波的頻率和強(qiáng)度都比較低，并有很寬的頻帶；由于局部放電的區(qū)域較小，所以局放聲源即為點(diǎn)聲源，開放式超聲波傳感器可以檢測到這種超聲波信號(hào)，并進(jìn)行處理，從而判斷局放存在并能夠定位。

3 案例分析

本文對某110kV變電站運(yùn)行期間其35kV進(jìn)出線電纜進(jìn)行局部放電檢測，檢測方法示意圖如圖1所示。數(shù)據(jù)采集傳感器安裝在接地變壓器套管下方電纜外護(hù)套接地處，環(huán)境傳感器安裝在接地銅排處。等效測量回路如圖2所示。

開展局部放電檢測后發(fā)現(xiàn)，接地變壓器進(jìn)線電纜存在局部放電現(xiàn)象，放電量約1000pC，位于電纜靠近接地變壓器套管處。環(huán)境傳感器未檢測到局部放電信號(hào)，因此排除了數(shù)據(jù)采集傳感器中信號(hào)為外部干擾的可能。隨后使用差分法進(jìn)行電纜局部放電單端定位，根據(jù)電纜長度、脈沖波速及脈沖式時(shí)間差計(jì)算得故障位置為距離傳感器1m處。由綜合分析，該處電纜存在沿面放電現(xiàn)象。經(jīng)對該段電纜停電解體，發(fā)現(xiàn)該位置電纜本體存在明顯的沿面放電痕跡。通過檢測準(zhǔn)確定位了電纜的放電位置，避免了進(jìn)一步的事故和損失，因此，該檢測方法有效且較為準(zhǔn)確，具有實(shí)際的意義[3]。

4 結(jié)語

局放帶電檢測對于變電站局部放電信號(hào)的檢測是一個(gè)行之有效的方法。變電站內(nèi)缺陷不同，其產(chǎn)生的超聲波信號(hào)也不同。如果特高頻有檢測到異常信號(hào)，通過特高頻波形信號(hào)起始位置的時(shí)間差，也可以對故障位置定位。綜合應(yīng)用各種帶電檢測技術(shù)，可以準(zhǔn)確判斷局放信號(hào)的性質(zhì)和位置，為之后的檢修工作提供依據(jù)，提高變電站故障處理的效率，避免電網(wǎng)事故的擴(kuò)大。