在電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，電力變壓器所處整個系統(tǒng)環(huán)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(fā)揮產(chǎn)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(tǒng)運行部門，電力變壓器研究機(jī)構(gòu)，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(chǎn)生包括電磁輻射、超聲波、電脈沖、以及光等物質(zhì)，誘發(fā)局部過熱，因此當(dāng)前也形成了一系列與之相對應(yīng)的檢測方法，各有優(yōu)勢。本文即對電力變壓器局部放電檢測中的常見技術(shù)方案進(jìn)行分析，同時對局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢做出展望，望能夠促進(jìn)其應(yīng)用價值的進(jìn)一步凸顯。
1、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展概況
在針對電力變壓器所進(jìn)行的局部放電檢測過程當(dāng)中，檢測技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：
第一階段是帶電檢測階段：自上世紀(jì)70年代開始，電力系統(tǒng)中開始通過應(yīng)用局部放電檢測技術(shù)的方式對電力變壓器的局部放電性能進(jìn)行檢測。這一階段內(nèi)，檢測的主要對象是包括電力變壓器在內(nèi)相關(guān)電氣設(shè)備的絕緣參數(shù)，主要檢測指標(biāo)是泄漏電流，其目的是在不停電狀態(tài)下完成測量，相應(yīng)的測量設(shè)備比較簡單，測量指標(biāo)少，且靈敏度較低；
第二階段是儀器檢測階段：自上世紀(jì)80年代以來，產(chǎn)生了一系列專門用于帶電測試工作的儀器設(shè)備，使有關(guān)電力變壓器局部放電性能的檢測自模擬量測試轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化測量，通過對傳感器的應(yīng)用，使檢測得到的參數(shù)信號能夠直接轉(zhuǎn)換為電氣信號；
第三階段是微機(jī)多功能檢測階段：自上世紀(jì)90年代以來，隨著計算機(jī)信息技術(shù)的推廣發(fā)展，開始以計算機(jī)處理技術(shù)為平臺，形成具有微機(jī)、多功能特點的局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了對傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字波形采集技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高在線監(jiān)測的信息量，加快處理速度，且檢測參數(shù)既能夠?qū)崟r顯示，具有自動化的優(yōu)勢。
2、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
脈沖電流法是用于電力變壓器局部放電檢測的*主要技術(shù)方法之一，利用其對局部放電性能進(jìn)行檢測的基本工作原理是：在檢測過程當(dāng)中，電力變壓器可以視作是電力系統(tǒng)中的一個電容裝置，局部放電會導(dǎo)致電力變壓器兩端形成電壓差。此時，利用耦合電容能夠?qū)㈦妷翰钜?，同時產(chǎn)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(chǎn)生超聲波信號進(jìn)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(zhǔn)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(shù)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(shù)關(guān)系。在局部放電檢測的過程當(dāng)中，可以將絕緣材料看做是聲能所對應(yīng)的低級濾波器。這樣一來，放電源的性質(zhì)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?qū)崿F(xiàn)對局部放電的超聲波定位。但從實際應(yīng)用的角度上來看，本方法也存在一定局限性：假設(shè)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(jìn)行區(qū)別，還有待工作人員展開進(jìn)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(jìn)行分析的過程當(dāng)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(yīng)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(jìn)行處理分析的方式，判斷電力變壓器絕緣內(nèi)部是否存在局部放電的問題。在高頻檢測法的實際應(yīng)用中，對電力變壓器局部放電現(xiàn)象的判斷需要通過讀取電流信號相位譜圖的方式實現(xiàn)，其對應(yīng)的頻率范圍較高，可以達(dá)到30MHz左右。
4）光檢測法
在電力變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，會產(chǎn)生波長在400nm～700nm范圍內(nèi)的光波。光波經(jīng)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(qiáng)度水平的方式，達(dá)到準(zhǔn)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(shù)發(fā)展趨勢
當(dāng)前幾種常見的局部放電檢測技術(shù)各自有應(yīng)用優(yōu)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(jìn)技術(shù)研究朝著以下幾個方向發(fā)展：
第一是推進(jìn)有關(guān)定向耦合差動平衡法檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用工作：在針對大型電力變壓器進(jìn)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)生耦合關(guān)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(jù)此對放電相位進(jìn)行判斷。
第二是在局部信號檢測中引入分形理論：有關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)：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(fù)半波的放電幅值相差較大。其相應(yīng)的分維數(shù)正半波為負(fù)半波的一半，即波形越復(fù)雜，分維數(shù)越大。對不同形式放電、在不同電壓等級下的分形，其分維數(shù)有較強(qiáng)的規(guī)律性。分維數(shù)完全可以作為識別放電類型的一個特征量。
結(jié)束語
1、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展概況
在針對電力變壓器所進(jìn)行的局部放電檢測過程當(dāng)中，檢測技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：
第一階段是帶電檢測階段：自上世紀(jì)70年代開始，電力系統(tǒng)中開始通過應(yīng)用局部放電檢測技術(shù)的方式對電力變壓器的局部放電性能進(jìn)行檢測。這一階段內(nèi)，檢測的主要對象是包括電力變壓器在內(nèi)相關(guān)電氣設(shè)備的絕緣參數(shù)，主要檢測指標(biāo)是泄漏電流，其目的是在不停電狀態(tài)下完成測量，相應(yīng)的測量設(shè)備比較簡單，測量指標(biāo)少，且靈敏度較低；
第二階段是儀器檢測階段：自上世紀(jì)80年代以來，產(chǎn)生了一系列專門用于帶電測試工作的儀器設(shè)備，使有關(guān)電力變壓器局部放電性能的檢測自模擬量測試轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化測量，通過對傳感器的應(yīng)用，使檢測得到的參數(shù)信號能夠直接轉(zhuǎn)換為電氣信號；
第三階段是微機(jī)多功能檢測階段：自上世紀(jì)90年代以來，隨著計算機(jī)信息技術(shù)的推廣發(fā)展，開始以計算機(jī)處理技術(shù)為平臺，形成具有微機(jī)、多功能特點的局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了對傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字波形采集技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高在線監(jiān)測的信息量，加快處理速度，且檢測參數(shù)既能夠?qū)崟r顯示，具有自動化的優(yōu)勢。
2、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
在電力變壓器局部放電的過程當(dāng)中，除了會產(chǎn)生電能的損耗以及電荷的轉(zhuǎn)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(zhì)，誘發(fā)局部過熱。因此當(dāng)前也形成了一系列與之相對應(yīng)的檢測方法，各有優(yōu)勢。比較常見的局部放電檢測技術(shù)有以下幾種類型：
脈沖電流法是用于電力變壓器局部放電檢測的*主要技術(shù)方法之一，利用其對局部放電性能進(jìn)行檢測的基本工作原理是：在檢測過程當(dāng)中，電力變壓器可以視作是電力系統(tǒng)中的一個電容裝置，局部放電會導(dǎo)致電力變壓器兩端形成電壓差。此時，利用耦合電容能夠?qū)㈦妷翰钜?，同時產(chǎn)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(chǎn)生超聲波信號進(jìn)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(zhǔn)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(shù)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(shù)關(guān)系。在局部放電檢測的過程當(dāng)中，可以將絕緣材料看做是聲能所對應(yīng)的低級濾波器。這樣一來，放電源的性質(zhì)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?qū)崿F(xiàn)對局部放電的超聲波定位。但從實際應(yīng)用的角度上來看，本方法也存在一定局限性：假設(shè)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(jìn)行區(qū)別，還有待工作人員展開進(jìn)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(jìn)行分析的過程當(dāng)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(yīng)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(jìn)行處理分析的方式，判斷電力變壓器絕緣內(nèi)部是否存在局部放電的問題。在高頻檢測法的實際應(yīng)用中，對電力變壓器局部放電現(xiàn)象的判斷需要通過讀取電流信號相位譜圖的方式實現(xiàn)，其對應(yīng)的頻率范圍較高，可以達(dá)到30MHz左右。
4）光檢測法
在電力變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，會產(chǎn)生波長在400nm～700nm范圍內(nèi)的光波。光波經(jīng)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(qiáng)度水平的方式，達(dá)到準(zhǔn)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(shù)發(fā)展趨勢
當(dāng)前幾種常見的局部放電檢測技術(shù)各自有應(yīng)用優(yōu)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(jìn)技術(shù)研究朝著以下幾個方向發(fā)展：
第一是推進(jìn)有關(guān)定向耦合差動平衡法檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用工作：在針對大型電力變壓器進(jìn)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)生耦合關(guān)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(jù)此對放電相位進(jìn)行判斷。
第二是在局部信號檢測中引入分形理論：有關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)：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(fù)半波的放電幅值相差較大。其相應(yīng)的分維數(shù)正半波為負(fù)半波的一半，即波形越復(fù)雜，分維數(shù)越大。對不同形式放電、在不同電壓等級下的分形，其分維數(shù)有較強(qiáng)的規(guī)律性。分維數(shù)完全可以作為識別放電類型的一個特征量。
結(jié)束語
在電力系統(tǒng)快速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模與裝機(jī)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(tǒng)運行過程當(dāng)中，用于設(shè)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(qiáng)度水平的重要指標(biāo)之一，同時也是造成電力變壓器及相關(guān)設(shè)備絕緣強(qiáng)度下降的主要原因?；诖?，為了保障電力變壓器工作運行穩(wěn)定，使其在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮突出優(yōu)勢，就需要將對電力變壓器局部放電的檢測放在*關(guān)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(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢展開分析探討，望引起重視。
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