在電網建設規模不斷擴大的背景下,電力變壓器所處整個系統環境中,其所扮演的角色日益重要。由于電壓變壓器的絕緣性能會直接對其運行壽命以及綜合能效的發揮產生影響,故而做好對電力變壓器局部絕緣(放電)性能的檢測(局放檢測)工作是非常重要。此項工作無論是對于電力系統運行部門,電力變壓器研究機構,還是變壓器制造廠商而言,都是高度重視的熱點問題之一。已有的研究成果中顯示,電力變壓器在絕緣局部放電期間會產生包括電磁輻射、超聲波、電脈沖、以及光等物質,誘發局部過熱,因此當前也形成了一系列與之相對應的檢測方法,各有優勢。本文即對電力變壓器局部放電檢測中的常見技術方案進行分析,同時對局部放電檢測技術的發展趨勢做出展望,望能夠促進其應用價值的進一步凸顯。
1、電力變壓器局部放電檢測技術的發展概況
在針對電力變壓器所進行的局部放電檢測過程當中,檢測技術的發展主要經歷了三個階段:
階段是帶電檢測階段:自上世紀70年代開始,電力系統中開始通過應用局部放電檢測技術的方式對電力變壓器的局部放電性能進行檢測。這一階段內,檢測的主要對象是包括電力變壓器在內相關電氣設備的絕緣參數,主要檢測指標是泄漏電流,其目的是在不停電狀態下完成測量,相應的測量設備比較簡單,測量指標少,且靈敏度較低;
第二階段是儀器檢測階段:自上世紀80年代以來,產生了一系列專門用于帶電測試工作的儀器設備,使有關電力變壓器局部放電性能的檢測自模擬量測試轉變為數字化測量,通過對傳感器的應用,使檢測得到的參數信號能夠直接轉換為電氣信號;
第三階段是微機多功能檢測階段:自上世紀90年代以來,隨著計算機信息技術的推廣發展,開始以計算機處理技術為平臺,形成具有微機、多功能特點的局部放電在線監測系統,該系統綜合了對傳感技術、計算機技術、數字波形采集技術的應用,能夠提高在線監測的信息量,加快處理速度,且檢測參數既能夠實時顯示,具有自動化的優勢。
2、電力變壓器局部放電檢測技術應用現狀
在電力變壓器局部放電的過程當中,除了會產生電能的損耗以及電荷的轉移以外,還會生成包括電磁輻射、超聲波、電脈沖、以及光等物質,誘發局部過熱。因此當前也形成了一系列與之相對應的檢測方法,各有優勢。比較常見的局部放電檢測技術有以下幾種類型:
1)脈沖電流檢測法
脈沖電流法是用于電力變壓器局部放電檢測的*主要技術方法之一,利用其對局部放電性能進行檢測的基本工作原理是:在檢測過程當中,電力變壓器可以視作是電力系統中的一個電容裝置,局部放電會導致電力變壓器兩端形成電壓差。此時,利用耦合電容能夠將電壓差引出,同時產生脈沖電流。而脈沖電流的大小會直接受到局部放電量大小的影響。
2)超聲波檢測法
超聲波檢測法主要是通過對電力變壓器在局部放電過程中所產生超聲波信號進行檢測的方式,從而對局部放電的具體位置以及放電量大小做出準確的判斷。超聲波能夠面向任何方向,在任何通道的支持下傳遞,聲音可以通過絕大多數絕緣材料傳遞,因此超聲波聲能的衰減程度與頻率之間有一定的指數關系。在局部放電檢測的過程當中,可以將絕緣材料看做是聲能所對應的低級濾波器。這樣一來,放電源的性質會直接決定超聲波聲頻率的大小以及聲能幅度的變化情況,利用這一原理,能夠實現對局部放電的超聲波定位。但從實際應用的角度上來看,本方法也存在一定局限性:假設放電源位于電力變壓器絕緣深層,則信號難以被接受,且在多點同步放電的情況下,如何對超聲信號的大小以及局部放電位置進行區別,還有待工作人員展開進一步的研究探討。
3)高頻檢測法
在利用高頻檢測法對電力變壓器局部放電情況進行分析的過程當中,通常是利用羅果夫斯基線圈,自電力變壓器鐵芯位置測量電流信號(也可以通過應用高靈敏度電流互感器的方式,自電力變壓器夾件位置測量電流信號)。然后通過對電流信號進行處理分析的方式,判斷電力變壓器絕緣內部是否存在局部放電的問題。在高頻檢測法的實際應用中,對電力變壓器局部放電現象的判斷需要通過讀取電流信號相位譜圖的方式實現,其對應的頻率范圍較高,可以達到30MHz左右。
4)光檢測法
在電力變壓器出現局部放電現象后,會產生波長在400nm~700nm范圍內的光波。光波經過光電倍增管處理后能夠形成光電流。利用這一特點,我們可以通過檢測光電流波長以及強度水平的方式,達到準確鑒別電力變壓器局部放電程度的目的。
3 電力變壓器局部放電檢測技術發展趨勢
當前幾種常見的局部放電檢測技術各自有應用優勢,但同時也有一定的局限性。為了能夠提高局部放電檢測的綜合性能與水平,還需要促進技術研究朝著以下幾個方向發展:
是推進有關定向耦合差動平衡法檢測技術的研究與應用工作:在針對大型電力變壓器進行的局部放電檢測工作中,我們通常希望能夠直接通過分析電流脈沖信號的方式判斷是否存在局部放電現象,同時對其程度以及相序位置有一個直接的判斷。但實際情況是:在某一相產生局部放電時,雖然脈沖信號能夠通過相間電容與其他相發生耦合關系,但由于相間電容較小,因此其他兩相耦合后的脈沖信號會縮減6倍以上,據此對放電相位進行判斷。
第二是在局部信號檢測中引入分形理論:有關研究中發現:在電暈放電中,工頻周期正半波里的放電幅值相差不大,而工頻周期負半波的放電幅值相差較大。其相應的分維數正半波為負半波的一半,即波形越復雜,分維數越大。對不同形式放電、在不同電壓等級下的分形,其分維數有較強的規律性。分維數可以作為識別放電類型的一個特征量。
結束語
在電力系統快速發展,建設規模與裝機容量不斷提高的背景之下,超高壓、特高壓等電力變壓器開始廣泛用于電力系統運行過程當中,用于設備周期性檢驗停電造成的損失不斷增大。局部放電作為衡量電力變壓器絕緣強度水平的重要指標之一,同時也是造成電力變壓器及相關設備絕緣強度下降的主要原因。基于此,為了保障電力變壓器工作運行穩定,使其在電網系統中發揮突出優勢,就需要將對電力變壓器局部放電的檢測放在*關鍵的位置上。本文即重點圍繞電力變壓器局部放電檢測技術的應用與發展趨勢展開分析探討,望引起重視。
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