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变压器局部放电带电检测技术与故障案例分析王太君
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摘要：电力系统运行中出现的局部放电现象会使电力设备发生运行故障，因此对电力变压器局部放电带电检测及定位技术进行了研究。通过分析高频电流法、超高频法、超声波法、光学法和油中气体溶解分析法等局部放电带电检测技术，阐述超声波带电检测定位技术和特高频带电检测定位技术，并对比分析了这些检测和定位技术，旨在探究其现实应用。
关键词：电力变压器；局部放电；带电检测技术
引言
电力变压器内部发生局部放电就会影响电气设备使用寿命，局部放电时间虽短，能量较小，不会立即引起绝缘的穿透性击穿，但是具有很大的危害性。局部放电对绝缘设备的破坏是一个缓慢的发展过程，对高压电气设备长期安全运行造成危害。由于传统的脉冲电流法局部放电检测只能在设备停电时进行，因此实施变压器局部放电带电检测，及时监控变压器绝缘状态具有重要的意义。
1变压器局部放电带电检测技术
1.1变压器高频局部放电检测原理
高频局部放电检测技术是利用脉冲电流原理来检测高压电气设备的局部放电。以变压器为例，若变压器内部发生局部放电，利用变压器绕组与铁心之间的分布电容形成的耦合通路，放电产生的高频信号通过此耦合通路经铁心接地线构成回路，卡装在铁心接地线上的高频电流传感器即可接收到变压器内部的放电信号并在巡检仪上显示出相应的检测数据，通过局部放电高频检测设备能够获得变压器的局部放电信息，高频法局部放电检测原理如图1所示。
图1高频法局部放电检测原理
1.2超声法局部放电检测原理
当变压器或电抗器内部发生局部放电现象时，其瞬间释放的能量使分子间产生剧烈碰撞，并在宏观上形成一种压力产生超声波脉冲，此时局部放电源如同一个声源，向外发出超声波。在变压器中以球面波形式向周围传播，只要将超声传感器吸附在变压器油箱外壁，就可以接收到放电产生的超声波信号。超声波信号传播路径不同导致传感器在箱体外壁接收到的超声信号强弱也随之变化，通过这些强弱变化确定超声信号传到变压器外壁最强位置，再采用电声定位法可确定放电源的位置。
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20～200kHz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。
1.4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。
2案例分析
2.1变压器缺陷案例
在对某站2＃110kV变压器使用TECHIMP测试仪进行状态监测时，发现局放信号，通过采用频谱仪、超声波、超高频、油色谱、红外成像等综合技术对信号搜寻跟踪定位，最后定位在变压器A相电缆桶内存在局部放电。检查油色谱历史数据，情况如图2。
图2油色谱历史数据图
经了解，这台变压器生产厂家是第一次制造电缆出线变压器，为了控制出线部位局方，采用环氧管结构，该环氧管存在质量问题，曾因该环氧管曾经发生过事故。经现场处理，变压器投运后信号消失。由于该制造厂当时提供4台变压器，可认定为同家族产品。经测试其他三台，发现个别电缆桶内也存在局放信号。统计4台变压器12只110kV电缆桶有6只有明显的局放信号，因此可认定为家族性缺陷。
2.2GIS缺陷案例
某站110kVGIS设备出厂日期是1997年11月，投运日期为1999年8月30日，共安装运行5个间隔。自运行以来，设备运行情况良好，未出现较大的异常情况。2月2日和3月16日对110kVGIS设备进行了状态监测工作，未发现异常情况。但9月17日状态监测人员对该站进行的特巡工作中，使用超高频局放检测仪发现134GIS间隔存在异常信号，经分析该异常信号应该是在3月16日-9月17日期间内出现的突发的信号，随后有关技术人员开展了一系列跟踪监测、缺陷定位及分析工作。根据频谱仪测试，在9月17日时域异常信号为600MHz以上，9月29日时域410MHz时有明显的信号；结合超高频信号与频谱信号的变化特征，在现场采取了排除外界干扰、与同类设备比较等措施，通过连续的监测及相关数据分析，经分析认为在134-4隔离开关内部存在局部放电缺陷，决定解体检查。11月3日在国内某公司对更换下的134-4隔离开关绝缘件、134-47接
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