謝玉

（國(guó)家能源集團(tuán)新疆開(kāi)都河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

電力變壓器局部放電問(wèn)題產(chǎn)生是當(dāng)下電力發(fā)展中極為常見(jiàn)的問(wèn)題，同樣也是處理難度較大的問(wèn)題之一，一般來(lái)說(shuō)，局部放電可導(dǎo)致有機(jī)電介質(zhì)的局部損壞，但由于局部放電屬于時(shí)間慢慢積累而來(lái)，使得電力變壓器長(zhǎng)期處于危險(xiǎn)的狀態(tài)。目前我國(guó)對(duì)此問(wèn)題主要以更換變壓器等為主，但根本問(wèn)題并未得到解決，近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)電力變壓器檢測(cè)工作雖有著眾多研究，但實(shí)際效果并不理想，為此，局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)的引進(jìn)具有一定的必要性。

1 局部放電的機(jī)理

局部放電機(jī)理其主要可以分為兩部分，其一，湯遜理論。其二，流注放電理論。湯遜理論主要是指在電場(chǎng)中電子與氣體受到速度的影響使得兩者之間產(chǎn)生碰撞，當(dāng)電子的動(dòng)能沸點(diǎn)達(dá)到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生電子或形成自由電子的情況，該原理主要是將電子的數(shù)值進(jìn)行不斷的增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到一定的高度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電子雪崩的現(xiàn)象，由此也產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。流注放電理論其主要是指氣隙在工作過(guò)程中不斷產(chǎn)生電離子，當(dāng)電離子強(qiáng)度達(dá)到頂點(diǎn)，那么電子之間的碰撞會(huì)形成雪崩，此種現(xiàn)象也可稱之為初崩。通常崩頭與崩尾之間發(fā)生變化，電子向外擴(kuò)張，其主要是電子、正離子等之間的碰撞，如果電子以及正離子的濃度過(guò)高，那么產(chǎn)生雪崩的幾率也會(huì)變大，通過(guò)時(shí)間的推移局部放電現(xiàn)象也會(huì)越加明顯。

2 局部放電的種類及特點(diǎn)

要想判斷電力變壓器是否出現(xiàn)局部放電的情況，首先要了解局部放電具有哪些特點(diǎn)，常規(guī)局部放電特點(diǎn)主要以電壓信號(hào)不穩(wěn)、穩(wěn)定性較差等為主，其中將電力變壓器所釋放的能量以及釋放能量的時(shí)間皆可作為局部放電判定的標(biāo)準(zhǔn)。此外，信號(hào)的定位可疑點(diǎn)同樣也是局部放電的特點(diǎn)，該特點(diǎn)如果可以確定信號(hào)產(chǎn)生來(lái)源，那么可根據(jù)電力信號(hào)作為判定局部放電的依據(jù)。另外，電力變壓器在正常運(yùn)行過(guò)程中，信號(hào)的波形、運(yùn)行的頻率等正常情況下會(huì)有一定的規(guī)律，如果電力信號(hào)規(guī)律與以往不同，出現(xiàn)較大或較小的波動(dòng)，那么此時(shí)應(yīng)考慮是否存在著局部放電的情況。由于信號(hào)與外施電壓具有一定的相關(guān)性，其頻率波動(dòng)的特征也可作為判定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 電暈放電

電暈放電是局部放電中極為常見(jiàn)的種類之一，其主要形成原因在于發(fā)電的過(guò)程中，由于電力發(fā)電系統(tǒng)中絕緣構(gòu)架處于不均勻的情況，因此電力能量的釋放會(huì)因此受到其影響。當(dāng)電極的電力不均勻時(shí)，電壓也會(huì)因此升高，而電場(chǎng)空間的電力也會(huì)發(fā)生游離，電力間隙變大，那么大曲率電極將會(huì)造成局部放電，而且還是持續(xù)性放電。

2.2 沿面放電

電氣設(shè)備中常常會(huì)帶有固定支撐帶電部分的固體介質(zhì)，此種固體介質(zhì)主要在于空氣當(dāng)中，當(dāng)電壓頻率超出原本的頻率時(shí)，固定介質(zhì)以及空氣中的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生放電的現(xiàn)象，此種現(xiàn)象一般稱之為沿面放電。沿面放電是一種較為特殊的種類放電現(xiàn)象，由于沿固體介質(zhì)表面的閃絡(luò)電壓比固體介質(zhì)本身的擊穿電壓低很多，也比相同間距的純氣隙的擊穿電壓低得多，致使沿面放電的情況越加嚴(yán)重，而形成沿面放電的因素極為廣泛，其中電場(chǎng)分布可產(chǎn)生沿面放電；介質(zhì)表面狀態(tài)以及空氣污穢等皆可產(chǎn)生沿面放電的現(xiàn)象。

2.3 氣隙放電

氣隙放電的形成與相關(guān)工藝以及設(shè)備材料等具有一定的關(guān)聯(lián)性，由于電力材料或工藝未能達(dá)到相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，致使絕緣體內(nèi)以及表面形成較大的缺陷、會(huì)存在雜質(zhì)或氣隙。一般情況氣隙中充滿空氣或碳?xì)錃怏w，壓力接近大氣壓。隨著外施交變高壓的產(chǎn)生，絕緣缺陷會(huì)出現(xiàn)反復(fù)性或局部性的擊穿現(xiàn)象。此種現(xiàn)象一般會(huì)在電場(chǎng)強(qiáng)度較高時(shí)出現(xiàn)，在絕緣體內(nèi)電氣強(qiáng)度較低的部位發(fā)生。產(chǎn)生局部放電的條件一般與絕緣體中電場(chǎng)的分布情況以及絕緣體的電氣物理性能有關(guān)。

3 電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)的方法

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。紅外線檢測(cè)法極其符合變壓器局部放電帶電檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)紅外輻射信號(hào)的傳遞，可有效檢測(cè)帶電的相關(guān)電力設(shè)備。

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(jiàn)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 高頻電流檢測(cè)法

高頻電流法一般由傳統(tǒng)的脈沖電流法通過(guò)演變而轉(zhuǎn)化而來(lái)。此種檢測(cè)方法屬于非電接觸式的測(cè)量方法。測(cè)量阻抗一般采用高頻羅氏線圈，局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)由耦合回路中獲取。高頻電流法的信號(hào)應(yīng)引入測(cè)量回路的等效阻抗非常小，而且能夠在不影響設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行非電接觸式測(cè)量，采用開(kāi)環(huán)式的羅氏線圈進(jìn)行測(cè)量。

3.4 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。因超聲波本身具有頻率高且波長(zhǎng)短的特點(diǎn)，且對(duì)信號(hào)的傳輸具有較強(qiáng)的方向感，因此檢測(cè)過(guò)程相對(duì)較為簡(jiǎn)單。如檢測(cè)的過(guò)程中檢測(cè)數(shù)值超過(guò)了7dB時(shí)，高壓電器的環(huán)網(wǎng)柜就會(huì)出現(xiàn)放電的現(xiàn)象，因此在檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)注意觀察檢測(cè)數(shù)值的具體變化情況。

4 電力變壓器局部放電帶電檢測(cè)及定位

4.1 特高頻的帶電檢測(cè)定位技術(shù)

由于特高頻的帶電檢測(cè)技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾性,同時(shí)對(duì)電力的定位速度也相對(duì)較快，因此在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中使用范圍相對(duì)較為廣泛。但此種帶電檢測(cè)技術(shù)同樣存在著明顯的缺陷即為對(duì)電力的穿透能力會(huì)相對(duì)較弱。因電力變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)本身相對(duì)較為復(fù)雜，穿透能力弱會(huì)直接影響對(duì)電力的檢測(cè)準(zhǔn)確性。為了能夠高效的使用特高頻的帶電檢測(cè)定位技術(shù)，為此應(yīng)進(jìn)行影響因素的相關(guān)性有效分析。在電力變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí)會(huì)有電磁波從設(shè)備中傳送出來(lái)，而電磁波如遇到了實(shí)體性的金屬時(shí)就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)衰減的情況，為了能夠有效的保證帶電檢測(cè)定位技術(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，就應(yīng)該將不同傳感器之間所產(chǎn)生的時(shí)延通過(guò)計(jì)算得到準(zhǔn)確的結(jié)果，并且將局部放電的電源進(jìn)行定位式計(jì)算。一般情況下會(huì)采用牛頓迭代算法進(jìn)行計(jì)算，也有部分情況會(huì)采用非線性地方對(duì)其進(jìn)行線性化的處理計(jì)算，以保證局部放電的過(guò)程中定位的精準(zhǔn)性。

4.2 超聲波檢測(cè)定位技術(shù)

根據(jù)不同的信號(hào)所采用的電力檢測(cè)定位技術(shù)有所不同。超聲波檢測(cè)定位技術(shù)一般適用于對(duì)電脈沖信號(hào)以及超聲波信號(hào)的檢測(cè)定位，并能夠快速地對(duì)二者之間的時(shí)延進(jìn)行有效判斷，從而定位出電力故障的節(jié)點(diǎn)。在使用超聲波檢測(cè)定位技術(shù)時(shí)一般會(huì)先選擇檢測(cè)的參考點(diǎn)，將變壓器箱體上貼附的傳感器作為基本的參考點(diǎn)，對(duì)傳感器內(nèi)的放電信號(hào)進(jìn)行局部采集并同時(shí)測(cè)量傳感器所接收的延時(shí)信號(hào)，最后使用方程對(duì)位置進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。

5 結(jié)語(yǔ)

為能夠徹底解決電力變壓器的局部放電問(wèn)題，在實(shí)際工作過(guò)程中應(yīng)積極采用局部放電檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)。目前隨著電力檢測(cè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國(guó)電力系統(tǒng)的工作人員逐漸開(kāi)發(fā)出多種帶電檢測(cè)以及定位等相關(guān)技術(shù)，但在運(yùn)用過(guò)程中針對(duì)不同情況的帶電檢測(cè)與定位均有其優(yōu)缺點(diǎn)，故應(yīng)該對(duì)技術(shù)方法進(jìn)行深入研究，并結(jié)合實(shí)踐，依據(jù)不同變壓器的需求將檢測(cè)與定位的相關(guān)技術(shù)水平發(fā)揮出最大的作用以提高對(duì)電力變壓器放電的檢測(cè)定位準(zhǔn)確性，同時(shí)提高檢測(cè)速度。