电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

侯雪洁

（国网河南省电力公司卫辉市供电公司，河南 卫辉 453100）

0 引 言

随着社会经济发展水平的不断提升，电力行业逐渐开始向自动化和智能化方向发展，智能电网的建设技术也逐渐成熟，以更好地保障电力系统运行的安全性和稳定性。从现实情况来看，电力变压器局部放电问题导致电力设备时常出现运行故障。造成电力变压器局部放电的原因比较复杂，因此有必要通过有效应用带电检测及定位技术对这一课题进行研究。

1 电力变压器局部放电带电检测技术分析

1.1 高频电流检测法

高频电流检测法是一种先进的带电检测技术。该技术与传统脉冲电流法的原理相似，均为非电接触式检测方法。在利用高频电流检测法进行局部放电检测时，有效应用高频罗氏线圈，发挥其测量阻抗的作用，然后获取耦合电路中的陡脉冲电流信号，最终得到准确的局部放电结果。高频电流检测法的最大优势是等效阻抗小，可直接应用在接地扁铁或者试品接地线上，从而维护其他设备的正常运行，避免带电检测对电力系统运行造成其他不良影响。例如，在现实检测过程中，高频电流传感器能够接收到局部放电源发出的信号，并且通过带电监测仪器显示出来，具体流程如图1所示。

图1 高频局部放电检测技术原理

1.2 超高频检测法

当电力系统发生局部放电现象时，系统会产生一种高频率电磁波。这种电磁波在自然空间中的衰减速度虽然相对正常，但是在金属箱中会变慢，进而逐渐从金属箱的缝隙部位传播出来。这种情况下，只要对这种电磁波进行带电检测，就可以判断电力变压器是否存在局部放电情况，并且有效诊断电力变压器的绝缘状态。超高频检测法进行带电检测主要是有效利用超高频传感器。这种传感器主要分为两种类型：一种是可以安装在设备内部的油阀式UHF传感器；另一种是可以安装在设备外部的外置式UHF传感器，具体情况如图2所示。

图2 超高频传感器

例如，在现实检测过程中，超高频检测法能够检测到300～3 000 MHz范围内的信号，能够在这一频率范围内有效避免设备受检测现场的干扰，从而提高检测结果的准确性。超高频检测法的最大优势是灵敏度高、瞬态响应能力强，可直观表现出电流的强弱。电力变压器的结构复杂，超高频检测法并不能对不同位置的电流给予有效标定，因此在现实应用中存在局限性。

1.3 超声波检测法

电力变压器之所以产生局部放电现象，主要原因在于绝缘纸板或者油中气泡存在缝隙。当发生局部放电现象时，气体分子之间会发生猛烈撞击，进而产生脉冲机械声波。只要对这一种超声波给予有效检测，就能够判断局部放电的具体情况。在利用超声波检测法进行带电检测时，可以对20～200 kHz范围内的信号给予检测。当局部放电量较大时，超声波信号也相应较大。因此，超声波带电检测法能够有效判断局部放电量的大小[1]。

1.4 光学检测法

当电力变压器出现局部放电现象时，变压器油中会伴随发热和发光等情况。如果检测热辐射信号或者光辐射信号，就能够正确判断局部放电情况。例如，在现实检测过程中，光学检测法能够有效接收紫外线、红外线、可见光等光信号，并且将光信号转化为电压信号，从而判断电力变压器局部放电的强弱情况。光学检测法存在一定的局限性，主要应用于外部检测，不能检测内部关键设备的运行状态。

1.5 油中气体溶解检测法

电力变压器局部放电意味着液体绝缘油或者固定绝缘纸板老化，导致大量可溶解在油中的低分子烃类气体产生，如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。如果检测油中的成分，即可判断电子变压器是否发生局部放电现象。在利用油中气体溶解分析检测法时，检测结果不仅不会受到磁场因素的干扰，还能实现离线检测，应用优势显著。这种检测法对经验判断有较强依赖性，影响检测结果的准确度。

2 电力变压器局部放电检测定位技术分析

2.1 超声波定位技术

超声波定位技术主要检测电脉冲信号和超声波信号，并判断二者的时延，进而定位故障位置。在利用这种带电检测定位技术时，应该合理选择参考点。参考点是指电子变压器部位的传感器，可采集局部放电信号，并测量其他传感器接收到这一信号的时延，最后用方程式求解准确位置[2]。现实应用中，可以假设传感器接收到的信号为i和k，关系式为：

其中，声源信号为s，高斯白噪声为w，放电信号i和k之间的传播时间为τ，衰减因子为α。

计算时可有效应用相关法，主要通过放电信号之间的相似性表示相关函数，最终求出函数峰值得到准确结论。这是一种经典计算方式，计算公式为：

2.2 特高频定位技术

特高频定位技术的最大优势是抗干扰能力强、定位速度快，因此在现实中得到了有效应用。这种定位技术的缺陷非常明显，即穿透能力较弱，且电力变压器的内部构成相对复杂，因此在现实应用中存在局限性。为了解决这一问题，必须对特高频定位技术的影响因素给予有效分析[3]。

当电力变压器发生局部放电现象时，电磁波会从设备内部传播出来。在面对实体金属时，电磁波信号会发生剧烈衰减。为了保障带电测量定位的准确度，必须计算出不同传感器之间的时延，同时定位计算局部放电的电源，具体可应用复数域内牛顿迭代算法。在现实应用中，可以对非线性方程进行线性化处理，关系式为：

其中，假设∂是f(x)=0的根，x、y、z、t分别代表复数域内∂的初始近似值。

将一组复数作为初始值，即将（x0,y0,z0,t0）这组数带入到方程式中进行迭代运算，将迭代误差严格控制在ε以内，一直到迭代运算结束，局部放电现象就能得到精确定位。

3 电力变压器局部放电带电检测及定位技术应用分析

为了合理应用不同带电检测技术，对比分析不同技术的现实应用情况，提高电力变压器局部放电带电检测技术及定位技术的应用水平。具体情况如表1、表2所示。

表1 局部放电带电检测技术对比分析

表2 局部放电带电定位技术对比分析

4 结 论

综上所述，针对电力变压器局部放电带电检测及定位技术的探究十分必要。为了解决局部放电问题，国内外涌现很多带电检测及定位技术，各自具有不同的优势和缺陷，应结合具体情况，发挥相关技术的最大作用。根据研究发现，联合使用多种带电检测及定位方法能够有效提升检测定位的准确度和效率。