在电力系统中,的稳定运行至关重要,而局部放电是影响变压器绝缘性能和使用寿命的关键因素之一。检测技术为我们带来了诸多便利,对于自动化等的人士而言,对检测或多或少都有所了解。在往期文章中,小编已对 CCD 检测、电阻检测等进行了阐述。为了让大家更深入地认识检测技术,本文将详细介绍变压器局放检测技术。
电力变压器局部放电检测方法丰富多样,主要包括脉冲电流法、DGA 法、超声波法、RIV 法、光测法、射频检测法和化学方法等。下面我们逐一详细了解这些方法。
脉冲电流法是通过将检测阻抗接入测量回路来进行检测的。它可以检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁芯接地线以及绕组中由于局放引起的脉冲电流,从而获得视在放电量。这是研究早且应用广泛的一种检测方法,IEC - 60270 是 IEC 于 2000 年正式公布的局放测量标准。其离线测量灵敏度高,常用于变压器出厂时的型式试验以及其他离线测试。然而,脉冲电流法也存在一些明显问题。它的抗干扰能力较差,难以在现场进行有效的在线监测;对于具有绕组结构的变压器类设备,在标定时会产生较大误差;由于检测阻抗和放大器会影响测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等,当试样的电容量较大时,受耦合阻抗的限制,测试仪器的测量灵敏度会受到一定影响;此外,该方法测量频率低、频带窄,包含的信息量较少。
DGA 法通过检测分解产生的各种气体的组成和浓度来确定故障(如局放、过热等)状态。目前,该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断中,并且建立了模式识别系统,可实现故障的自动识别,是当前变压器局放检测领域非常有效的方法。不过,DGA 法也有两个缺点。油气分析是一个长期的监测过程,无法及时发现突发性故障;而且该方法无法进行故障定位。
超声波法是通过检测变压器局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。超声的频带约为 70 - 150 千赫兹(或 300 千赫兹),这样可以避开铁芯的铁磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于该方法受电气干扰小,且可以进行在线测量和定位,因此人们对其研究较为深入。但目前该方法存在较大问题,超声传感器的灵敏度较低,在现场难以有效检测到信号;传感器的抗电磁干扰能力也较差。所以,超声检测主要用于定性判断局放信号的有无,以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位,在电力变压器的离线和在线检测中,它是主要的辅助测量手段。
人们很早就认识到局部放电会产生无线电干扰的现象。例如,常采用无线电电压干扰仪来检测局放对无线电通讯和无线电控制的干扰,并且已经制定了相应的测量方法标准。用 RIV 表来检测局放的测量线路与脉冲电流直测法的测量电路相似。此外,还可以利用接收接收局放发出的电磁波,对于不同的测试对象和环境条件,选频放大器可以选择不同的中心频率(从几万赫兹到几十万赫兹),以获得的信噪比。这种方法已用于检查电机线棒和没有屏蔽层的长的局放部位。
光测法利用局放产生的光辐射进行检测。在变压器油中,各种放电发出的光波长通常在 500 - 700mm 之间。在实验室中,利用光测法分析局放特征及绝缘劣化等方面已取得了很大进展。但由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低,且需要被检测物质对光透明,因此在实际应用中难以实施。
射频检测法利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号,测量的信号频率可以达到 3 万千赫兹,大大提高了局放的测量频率。同时,测试系统安装方便,检测设备不会改变电力系统的运行方式。然而,对于三相电力变压器,得到的信号是三相局放信号的总和,无法进行分辨,且信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展,射频检测法在局放在线检测中得到了较为广泛的应用。