叶锦云
广州南方电安科技有限公司
摘要：电力变压器对于电网的影响力不言而喻，在变电器长期的运行过程中，设备终将老化出现各种问题，由于绝缘强度的高低会加大用电安全事风险，对该问题进行分析发现主要是由于局部放电导致变压器绝缘劣化，为此国内外涌现很多带电检测及定位技术，在实际应用过程中，要根据电力系统运行维护需要和质量管控目标，结合不同检测和定位技术优势和缺陷选择最适用的方法，从而全面排除故障，保障电力电网稳定运行。
关键词：变压器；局部放电；带电检测；定位技术
1 电力变压器的局部放电
(1)变压器局部放电原因。
变压器的内部绝缘设计采用的是油-纸绝缘，这种材料在变压器工作时，无可避免会产生一些气泡或者是油隙，这样就很容易引发局部放电现象，这种由于元件制造和生产中导致的绝缘薄弱点就成了变压器设备故障的潜在风险，严重时将会因为重复击穿导致变压器无法正常运行。
(2)局部放电类型。
绝缘介质的内部放电，变压器内部存在着各种不同介质常数的物质，气态物质的介质常数远小于固态，且与场强排列成反比，当该区域电压增大时，局部越远薄弱点气穴反应较大，产生放电现象；绝缘介质的沿面放电，电场中的某个场强分量平行于介质表面，当其高于耐受场强时，绝缘介质的弯曲处、边沿和四角位置都会发生表面放电；尖端放电，交变电场下，导体曲率半径较小的尖端位置会因为极不均匀的高强度电场产生电晕放电现象。
2 电力变压器局部放电带电检测技术
(1)超声波检测法。
电力变电器内部局部放电时，绝缘油中会产生气泡，电离出的气体分子之间互相碰撞会产生大量超声波信号，并逐渐传递到空气中被变压器外部的超声波传感器检测到。超声波信号的强弱可以反映出局部放电量的大小，且超声波的发射频率可以人为进行控制，这样便可在不影响变压器正常使用的情况下对局部放电区域和具体放电形式进行准确的检测并加以分析。
(2)油中溶解气体检测法。
操作简单，成本较低，抗干扰性强，检测原理是由于电力变压器的绝缘部位老化，性能衰退，在局部放电时绝缘材料会生成可以溶解在油中的气体，而通过一定检测设备吸收、检测、分析出其中的各种气体类型和含量、比例，从而判断出是否发生的放电现象。
(3)光学检测法。
将电力变压器局部放电时产生的光和热经过光电转化，利用光电探测仪检测这些光辐射信号，实现局部识别放电情况。但是这种检测方法因为成本问题比较受限，随着科技的进化和发展，光检测法已经可以对变压器内外部进行良好的检测，获知局部放电的大小和回数，考虑到设备昂贵，以及对检测准确度和操作水平的要求，单独应用仍不常见，以联合法与声测法结合。
(4)超高频检测法。
针对油纸绝缘内部的局部放电问题，由于局部放电会生成高频电磁波，电磁波在变压器内部金属元件中穿透力会逐渐衰减，一般可从变压器设备间缝隙处传递出来的电磁波判断局部放电位置，但超高频对局部放电区域的穿透力更强，可检测到信号在绝缘区域的不同穿透程度，并获得超高频检测图谱，据此可以判断出放电形式，并判断绝缘体部分的功能是否正常。
(5)红外检测法。
红外热成像监测法依据的是高压设备在局部放电时某部位的温度反应，若变压器被测的部位温度高于绝对温度，可以热成像系统来检测热能转化出来的红外辐射强度，由于大气对不同波长的辐射吸收程度不同，因而可根据波长分段选择合适的短波和长波进行检测，当辐射信号转换成电信号后会被处理成可以看懂的数据信息显示给检测设备控制人员，便可以判断出设备局部放电的位置和程度。
(6)高频电流法。
这是传统脉冲电流法的进化版，属于带电却非电接触式检测法，同传统脉冲电流法的原理一样，局部放电时，会利用高频罗氏线圈的测量阻抗作用，以及从耦合回路中获取的脉冲电流信号，能够在不影响设备运行的情况下得到准确的局部放电检测结果，该检测法的最大优势是等效阻抗小，对电力系统运行无不良影响。
3 电力变压器局部放电定位技术
(1)电气定位法。
对局部放电过程中产生的电脉冲在绝缘介质中传播时的波形、信号能量的变化等信息建立相关的传递函数来进行分析研究，从而定位局部放电空间位置。主要有行波法，利用波的时延特性，根据行波延迟时间计算出距离，找出局部放电的点位；极性法，检测变压器绕组不同端子上的局部放电信号的极性，找到局部放电源可能存在区域；起始电压法，根据绕组长度、绕组两端电位、放电点电压为、起始放电电压等，依据一定的公式计算出放电位置。
(2)超声波定位法。
超声波信号和电脉冲信号间会有延时反应，在变压器的某处设置参考传感器，放电信号在此传感器和其他处的传感器间传递会有一个时差，将此时差代入双曲面法计算公式中可得出大致的放电位置，在此过程中必须要特别注意时间差、算法和等值声速对定位结果准确性的影响，可采用声速变量、增加探头的方式逐渐缩小放电位置并最终精确定位。
(3)超高频定位法。
超高频电磁信号抗干扰性较强，因而可以根据局部放电时产生的产生超高频电磁信号迅速确定局部放电位置，但是变压器时有多种电子配件和元件组成，大部分都为金属结构，这会影响超高频电磁信号的穿透效果，因而超高频电磁信号会根据电子变压器内部金属构造产生一定的几何绕射轨迹，对局部放电位置准确定位。
(4)阵列传感器定位法。
为了提高定位精确度在超声波定位法上改进而得，根据波程差、信号接收时间来推演出放电点的空间几何位置，性价比高，应用效果更好。由于传感器形成一个阵列，有很大的数量优势，可以解决多径传输问题，由于可以多点采样，这样即便某一个传感器失灵或接收信号有误，对整体定位结果影响也较小，并可同时实现多点定位。
(5)局部放电检测联合定位法。
以上检测方法各有优劣，光学法只能定位小范围内的放电位置，特高频具有信号具有干扰小、反应灵敏的优点，阵列传感器可多点定位，为保证定位结果的准确性，并考虑到技术成本和可操作性，实际进行局部放电定位检测时经常采用多种方法协同合作，例如超高频与超声波法的配合，超高频与光学法的配合，这类定位法统称为联合定位法，采用此法时要考虑到变压器局部放电的复杂性，将两种定位法合理融合，并注意提升各环节中的综合操控能力，从而发挥加倍的联合应用效果。
变压器中绝缘部分的质量对变压器设备整体的使用性能和寿命都至关重要，因为绝缘劣化将产生局部放电现象，引发电力设备故障。这种情况是因为变压器内部各体制间的绝缘体为部分桥接，这样在一定范围内的导体会在绝缘体放电时产生带电反应。一般的局部放电可视作电力输送设备中的常规现象，不会对整个变压器系统造成过大的影响，由于电力强度较高会造成电弧击穿。若局部放电现象出现的较为频繁，发生点位较多时就会破坏电力变压器的完整性，电场强度越大，故障发生率越高，用电风险也会加大。
参考文献
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