电力变压器故障（局部放电）在线监测技术研究

摘 要：本文首先概述电力变压器在线监测技术，并简要介绍电力变压器局部放电在线监测基础理论研究的重要性，重点就电力变压器故障（局部放电）在线监测技术进行研究与分析，旨在交流学习。

关键词：电力变压器；局部放电；故障；在线监测技术

电力变压器在电力配网系统中是一种非常关键且价格不菲的电力设备，该电力设备的安全性和可靠性于保障电力配网系统的安全运行具有十分重要的意义。局部放电在线监测技术的应用是应对电力变压器出现突发性故障的一种应急手段，于其研究通常要涉及两方面内容，即基础研究和工程研究。局部放电的基础研究是应用局部放电在线监测技术的基础，对电力变电器故障的诊断首先需要完成基本物理量的监测、选择合理的检测方法、局部放电故障原因的判定和设备绝缘性能预测等工程研究都具有比重要有的指导性作用。本文依此展开讨论。

1、电力变压器在线监测技术概述

电力变压器在电力配网系统中的作用很关键，尤其在当期电力配网电压等级不断提高和输电容量不断增大的情况下，电力变压器一旦出现故障于电力配网的安全运行产生不堪设想的影响。很长一段时间内，我们在应对电力变压器维护时采用较多的办法是事后维修，极少采用预防维修的情况也需暂停供电，势必影响供电的可靠性。因此，传统的检测维修方法已完全不能适用我国电力发展的形式，为保障电力配网系统的安全性和可靠性，电力变压器故障在线监测技术应运而生。

通常。电力变压器的故障在线监测手段包括两种型式，即集中监测和分布监测。集中监测手段可针对所有可测范围的电力设备进行定时或巡回监测，而分布监测则主要应用专门检测仪对待测电力设备抓取信号就地进行检测。

电力变压器故障监测技术是根据电力变压器具有的各类构件和电气特征应用油中溶解气体、局部放电、铁心接地电流在线监测、绕组变形在线检测或震动检测等手段来监测电力设备运行的状态。

2、电力变压器局部放电在线监测技术

电力变压器局部放电在线监测技术是一种对处于运行状态下的电力变压器进行局部放电监测的方法，在线分析和处理电力设备的运行数据，从而对电力变压器进行绝缘性诊断，如有故障可预急报警。局部放电监测技术是基于超声波原理将高频超声波传感仪放置于油箱外部，监测抓取局部放电产生的暂态超声波信号。局部放电在线监测技术应用中采取的高性能传感仪比较常见的是坡莫合金或铁氧体磁芯的电流电压转换型传感仪，主要是因为该传感仪可以将传感的超声波信号和电力变压器有效隔离。依据国内外的成功经验，电力变压器如果发生上千pC的局部放电量，设备仍然可以正常运行。但是，发生上万pC局部放电量后，电力变压器的绝缘性能就已经无法承受正常运行状态下的电力负荷，其故障演变的过程基本是从电力变压器的内部出现局部放电开始直至电力设备绝缘层被击穿。

从电力变压器局部放电监测的阈值预急报警和局部放电量的历史数据分析来看，基本上可以判定电力变压器的内部绝缘情况。电力变压器的阈值预急报警指的是高频超声波信号的幅值和每个周期内脉冲的个数达到设定阈值，且脉冲波形能够达到规定脉冲宽度和频度，电力变压器局部放电监测仪器自动发射出的阈值预急报警信号。根据电力变压器局部放电中产生的电磁脉冲、电磁辐射和超声波现象，我们对电力变压器故障所应用的局部放电在线监测技术手段主要包括超声波检测法、光测法、电脉冲检测法、射频检测法和UHF超高频检测法五种。

（1）超声检测法。超声波检测是将超声波传感仪放置于电力变压器的油箱外部，可接收电力变压器内部局部放电产生的超声波，从而可以检测出局部放电的大小及具体位置。我们比较常用的超声波传感仪为压电传感仪，为了避开铁心磁噪声和电力变压器的振动噪声，一般设定设备频率为70kHz～150 kHz不等。

（2）光测法。使用光学辐射的局部放电测试。各种放电变压器油、光波长不同，光电转换后，通过检查光电流的特点可以实现局部放电的识别。在实验室采用光度法分析局部放电特性和绝缘退化机制已经取得了很大的进步，但是光测试设备复杂，昂贵，灵敏度低，实践中并不直接使用。然而，光纤技术作为辅助手段，应用超声波技术在局部放电检测、光纤到变压器油，当变压器的局部放电超声波在石油传输中，机械力波纤维挤压，导致纤维变形，导致光纤折射率变化和纤维长度，因此光调制，通过适当的调制解调器可以测量超声波，达到放电位置。

（3）电脉冲法。通过测量阻抗和变压器套管屏幕接地线末端的地线，地线，造成铁芯和绕组局部放电脉冲电流，获得视在功率。电脉冲技术的关键是如何有效地识别和抑制干扰，将真正的提取局部放电信号。近年来，人们在原有技术的基础上，并介绍了信号分析方法，包括小波理论，神经网络，如指纹分析，模糊诊断方法、基于性能的电局的方法在线监测设备有了长足的进步，如德国、AVO、LEMEC彩虹和澳大利亚统计局的设备，测试局部放电的最低容量为100pC，国内设备和数字滤波技术虽不是很完美，检验局部放电的最低容量也能达到3 000pC。

（4）射频检测法。采取罗哥夫斯基线圈从中性部分电气设备采集信号，测量信号频率可达30 MHz，改善中毒测量频率。测试系统功能安装方便、检测设备不改变电力系统操作的方式。但对于三相变压器，信号的测试系统是三相局泥炭地的总和，无法区分，信号很容易受到外界干扰的影响。数字滤波技术的发展，该方法在线监测局的广泛应用，特别是在发电机在线监测中比较常见。

（5）超高频检测法。放电测试通过检测变压器在超高频局部放电超高频（300 MHz ～ 000 MHz）信号，实现了局部放电检测和定位，超高频法和脉冲电流法不同，脉冲电流法测量的频率范围一般不超过1 MHz，超高频频率范围是300 MHz ～ 300 MHz的方法。会作为一个脉冲电流法对地电容的集中参数，发生局部放电时，尝试该产品产生瞬态电容两端电压变化，通过耦合电容的阻抗测试脉冲电流；超高频传感器的方法并不是电容耦合效应，但超高频信号接收天线。这种方法主要用于GIS局联机检测灵敏度可以达到1个人电脑。电力变压器的局部放电一般规定——护墙板在变压器油绝缘部件，由于绝缘结构的复杂性，电磁波传播，当多个折射、反射和衰减，变压器在墙内同时也会带来负面影响电磁波的传播，增加毒的难度将超高频电磁波检测。因此，进一步研究石油——绝缘隔板绝缘性和箱壁对超高频电磁波传播机制是比较重要的。

3、结束语

总而言之，虽然包括电力变压器故障（局部放电）在线监测技术已经推广并应用了几十年，但很多在线监测方法不管是系统设备的选型、日常维养、标准分析和结构评估方面都缺乏一种相应的硬性标准、规范和指导原则，电力设备在线监测系统运行单元的日常管理和维护工作仍有待规范。另外，更需进一步研究电力设备抗干扰技术、设备革新、稳定设备运行和维护问题、经济效益问题（在线监测设备产生的经济效益和投入成本）。相信在未来随着科学技术的不断更新与进步， 如变压器等电力设备的在线监测技术在未来会有更深入的研究，并付诸于实践。

参考文献

[1] 王胜辉；变压器局部放电在线监测高速数据采集系统的研究[D]；华北电力大学（河北）；2004.

[2] 王国利，吕建玉，郝艳捧，李彦明；变压器局部放电超高频检测中校正技术的初步研究[J]；变压器；2004，（11）.

[3] 匡迎春；C++与MATLAB混合编程技术及其在变压器局部放电在线检测中的运用[J]；长沙电力学院学报（自然科学版）；2002，（03）.