电力变压器局部放电检测与诊断方法

研究资料表明，近年来我国的大型用电设备数量成指数形式增加，导致线路的电力运输负荷加大，电压等级过高，对电网的安全性造成一定的冲击危害。在整个电网系统中，电力变压器作为其中的节点，起着电压降低入户的重要作用。
一、局部放电检测
通过局部放电试验，能够准确衡量变压器内部绝缘结构的安全性，是目前变压器制造厂家应用最广泛的检测方法。由于变压器在工作过程中，内部的电场分布散乱，加上变压器组成结构较为复杂，在操作和使用过程中，极易使得内部的绝缘材料层之间渗入空气和杂质，在经过电荷的长时间积累作用下，就会导致局部放电现象。目前现有的数据分析表明，导致局部放电现象发生的原因大致分为电场型放电和电流型放电两种形式。
局部放电的主要危害是它能够从结构形态上破坏电力变压器的绝缘材料，从而进一步导致保护材料的绝缘作用部分缺失或完全缺失。当局部放电的发生范围较广，又没有相应的外在保护措施，就会发生绝缘材质的击穿现象，造成变压器的损坏。局部放电监测的作用主要是通过对变压器进行破坏性试验，检验内部绝缘结构的最大负荷量，在安全标准的有效范围内，施加符合技术要求和安全指标的试验电压，从而做到电力变压器局部放电的技术诊断。
二、局部放电的监测方法
（一）局部放电的电测法
电力变压器局部放电的电量监测主要包括对内部电荷的分布监测、电信号的跟踪监测、绝缘材质的绝缘性能监测等，常用的监测方法包括高频率仪器监测法、电流电压交替转换法、超宽带测频法。
第一，超高频局部放电监测
超高频局部放电监测主要是利用计算机强大的数据分析能力，通过对变压器两端电荷量的输入与输出差，进行对损耗电荷的有效跟踪，从而能够直观的看出绝缘层的破损部位，方便技术人员的及时检修。这种方法的缺点是由于电力变压器内部结构的复杂和电荷流动中的碰撞，会给计算机的测量和数据采集带来一定的误差。
第二，超频宽带局部放电监测
超频宽带局部放电监测法适用于工业大型变压器的局部放电检测。利用频谱的高度扫描和小概率失准性，能够同时对较大范围内的变压器绝缘层进行同步监测。由于该种方法具有监测范围广、覆盖方位全、采集信息量大等优点，被广泛应于于大型作业设备的变压器局部放电监测。
（二）局部放电的非电测法
局部放电的非电测法最初应于与生物与化学方面，主要是对生物体内的微量电荷进行检测和跟踪。由于现代科学技术的发展，各学科之间能够做到很好的相互沟通，特别是有相关研究内容的学科之间，彼此的专业测量方法能够做到很好的通用。该种方法就是利用化学定量分析，通过对变压器内离子化学性质的测定，分析化学周期，从而判断出化学性质活跃的区域。与非电测法相近的还有变压器油色谱在线监测法、变压器油氢气浓度在线监测，统称为变压器局部放电监测的三大化学方法。
（三）局部放电的光纤技术检测法
光纤技术是目前应用比较成功的超声探测手段。将光纤技术与电力变压器的局部检测联系起来，实现了对变压器局部检测的科技革新。利用光纤检测局部放电有明显的优势：光纤在变压器的内部路径中是单向传播的，从而避免了局部放电信号的反复性，防止对复合回路的二次影响。测量原理是当电力变压器的绝缘层被击穿后，放电部位所发出的超声信号就会顺着光纤所经过路径传播，该过程中不会发生电荷体积的碰撞，从而避免了电荷的额外流失。当电荷传播到一定程度，连接在计算机上的外部调制解调器就会把局部放电产生的电信号提取出来，并转化成数据信息导入与之相连的计算机，然后通过计算机进行高速的数量关系计算。
（四）局部放电的红外检测法
红外检测也被应用于电力变压器局部放电的检测。红外检测是基于局部放电点的温度升高，利用红外探测仪的热成像原理实现热点测量。但由于变压器结构和传热过程的复杂性，要利用红外成像方法直接检测位于变压器本体内部的局部放电是十分困难的。目前变压器红外检测针对变压器外部故障（包括导体连接不良、漏磁引起的箱体涡流、冷却装置故障和变压器套管故障等）是有效的。
三、局部放电检测的电磁干扰及抑制
变压器的局部放电检测能够最直接有效的反应出变压器的实际绝缘情况，但是在实际的测量中，由于受到外部环境因素的制约，测量结果在很多程度上被降低，严重情况下甚至导致测量工作无法继续进行。
导致局部放电检测不能正常进行的因素是多样的，按照不同的分类条件又可分成不同的类别。常见的干扰有周期性干扰、脉冲型干扰、白噪声干扰、实验室屏蔽干扰等。针对不同的干扰类型采取有较强针对性的抑制措施。就目前的干扰抑制情况看，还没有找到一种完全有效的制约方法，现有的措施都或多或少存在着一些不良因素的制约，适用面较窄。据相关专业报道，目前较为先进的数字化抗干扰处理系统正在建立，借助现代科学技书手段，已经取得了很好的进展，希望随着相关科研工作的不断开展，今后能够研究出一种针对性强、适用范围广的新型变压器局部放电抗干扰系统。
四、结语
局部放电检测的最终目的是实现对电力变压器安全性能的更好保障，随着电力行业的计算机技术和数字信号处理技术的不断提高，局部放电检测能够给电力变压器的整体性能改进和更新换代提供充分的数据保证，在未来会得到更广泛的应用。