在高压电抗器中的应用
王彦荣、朱建伟、伊明郎·艾力
（国网新疆电力有限公司检修公司，新疆乌鲁木齐830000）
[摘 要] 本文阐述了超声波、射频局放及油色谱分析带电检测技术及其在高压电抗器中的应用，通过对750kV高压电抗器放电检测案例的分析，说明局部放电及油色谱分析带电检测的有效性。
[关键词] 超声波、射频局放带电检测 750kV高压电抗器
前言
随着我国电力系统框架的不断发展，750kV超高压系统网架分布越来越广，而在整个系统中，750kV电抗器是其中的重要设备。它可以起到吸收无功，降低长线路末端电压的作用，因此它的可靠性对电网的安全稳定运行至关重要。由于大型电抗器在设计、制造、运行等各个环节中存在着诸多不确定因素，以及高压电抗器的铁芯和夹件具有的特殊结构，导致电抗器在运行过程中发生故障，严重影响电网的供电质量和可靠运行。对高压电抗器进行局放带电检测及运行中绝缘油油色谱分析，可以及时发现电抗器内部的潜伏性故障，能够有效地防止重大事故发生，对保障电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。
1超声波检测技术
电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音。由于局部放电是一连串的脉冲形式，由此产生的压力波是脉冲形式的，即产生了声波。超声波法（AE，又称声发射法）通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器将局部放电激发的超声波信号采集转换成电信号，通过对电信号的处理、分析来判断设备是否存在局部放电现象。
2 射频检测技术
在脉冲电流法测试中，测量信号的频率一般在1MHz以内。由于在该频率范围存在大量的现场干扰，为避开干扰，将信号的频率上移射频频段（3MHz-30MHz）来检测局部放电信号。其传感器采用罗戈夫斯基线圈，信号经传感器耦合到射频放大器、滤波器及检测器，然后由数字采样系统量化，并完成数字处理。
3 气相色谱法
当电抗器内部发生局部放电时，各种绝缘材料发生裂解破坏，产生新的生成物。通过检测电抗器内部气体生成物的组成及浓度，可以判断局部放电的故障类型和故障程度。
4 实测案例分析
2017年9月某公司进行例行局部放电检测工作，通过射频检测发现某高压电抗器A相电抗器信号异常，测试信号强度较大。根据射频测试情况，判断该局放信号来源于高抗套管内部。2017年11月，该公司进行高抗本体常规试验及套管取油工作，油样分析发现套管内部特征气体严重超标。随后对套管解体发现该套管拉管、弹簧管、导流管、电容芯子绕制管均存在放电痕迹。更换套管后，设备恢复运行正常，成功排除了一起750kV变电站重要设备的安全隐患。
4.1 测试情况
4.1.1射频检测情况
2017年9月，采用DPS-100射频巡检仪对该高压电抗器三相进行局部放电检测，每相高抗本体选取测试点如图1所示。
检测发现A相高抗测试点3、4、5频率波形相似且高于基线，频率波形与基线波形差异较大。各位置的频率扫描图如图2所示（红—基线，黑—测试点1号，蓝—测试点2号，黄—测试点3号,绿—测试点4号，紫—测试点5号）
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图1 测试点示意图 图2 A相高抗各测试点频率波形
其中高压套管右侧频率波形与基线差别最大，数值明显高于基线，各频率段测试波形与基线波形差异较大，对其进行精测，确定高压套管处存在局部放电。进入时域模式测量，发现存在周期性的放电信号，信号强度为52dBm，在测试点5号时域模式测量也能发现周期性放电信号，与4号测点的放电信号相似，但信号强度变小，为24 dBm。
根据检测的数据结果显示，测试点3号、测试点4号、测试点5号位置频率波形明显高于基线，波形与基线有差异，时域波形均有局部放电特征，初步判定测试点4号即高压套管右侧处存在局部放电。
4.1.2 超声带电检测情况
通过超声带电检测发现，该高压电抗器高压套管面测试幅值为38dB-46dB，均存在100Hz相关性，类似悬浮放电图谱。
4.1.3 油色谱分析
截止停电前，对该高压电抗器油色谱分析进行跟踪，如表1所示，单位：（uL/L）
表1 高压电抗器色谱数据
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油色谱分析结果氢气超过注意值，存在微量乙炔。三比值编码为000，无实际意义。
4.2 停电例行试验情况
对高压套管内绝缘油进行油色谱化验，发现油中溶解气体氢气、甲烷、乙烷、乙炔和总烃超过注意值，且数据极大，怀疑套管内存在悬浮电位体的连续火花放电，为高能放电。数据如表2。
表2 高压套管中油色谱数据
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4.3解体情况及分析
套管由内而外依次是拉管、弹簧管、导流管，外表面存在不同程度的放电灼烧现象。导流管和下部定位套结合处有黑色物质，有明显的放电灼烧痕迹，导流管外表面与定位套内部放电灼烧形状吻合。
4.4 放电原因分析
该套管内部局部放电的性质为典型的多点悬浮电位放电，因发现及时，持续时间较短，未形成烧蚀成洞的严重危害。从放电位置可以看出，在电抗器运行振动中，拉管、弹簧管、导流管、电容芯子绕制管四者之间形成多点间歇性的非有效接触，接触部位会产生分流、环流且间歇性放电和发热，所以在拉管、弹簧管、导流管表面形成不同程度放电烧蚀现象，以及电容芯子最里层产生 X 蜡。随着放电时间的增长，这些放电点会逐渐扩大，将会引起严重事故。
5 结束
通过该案例的分析可以看到，射频、超声波局放及气相色谱检测技术在发现电网主设备内部故障缺陷方面具有很好的检测效果，对于及早发现设备内部故障具有很好的可靠性。但由于这三项技术在现场测试过程中易受外界振动、噪声等的干扰，在判断设备是否存在故障时还得借助其他检测手段如超高频技术、高频电流检测技术等综合判断分析，防止误判现象的发生。