在线监测变压器局部放电

电力18讯：    摘要：在线监测变压器局部放电是对运行中的电力变压器局部放电进行监测，并进行数据处理分析，以期对变压器进行绝缘诊断，必要时提供报警。

关键词：变压器；局部放电；在线监测技术

中图分类号：TM411　　 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2007)04-0013-02

供电企业长期以来延续的以时间周期为基础的定期试验、检修制度，已不能适应现有设备的运行需要。从定期检修过渡到状态检修，是电力系统发展的必然趋势。

绝缘体中只有局部区域发生放电，而没有贯穿到带电的导体之间，这种现象称之为局部放电。它与绝缘的老化及绝缘的缺陷密切相关。

在线监测变压器局部放电就是对运行中的电力变压器进行局部放电监测，并进行数据处理分析，以期对变压器进行绝缘诊断，必要时提供报警。

变压器局部放电是反映高压电气设备状态的一个重要标志。因为很多故障均发生于局部放电。一般情况下，如果变压器油中发现了特征气体，则表明其内部已经存在比较严重的局部放电。例如，铁芯绝缘不良可能导致放电，在故障较严重时还会导致铁芯两点接地，甚至出现工频短路电流。因此，局部放电最能有效反映变压器内部的绝缘状况。对系统的大型电力变压器可靠监测来说，局部放电在线监测非常有效，在实际应用中也取得了较好的效果。

在线监测局部放电技术，借助先进的传感技术和电子技术，根据超声波原理将高频声波传感器放在油箱外部，以便测取局部放电或电弧放电所产生的的暂态声波信号。局部放电在线监测采用高性能传感器，例如，坡莫合金或铁氧体磁芯的电流电压转换型传感器，因为这种传感器可将传感信号与一次侧有效隔离。

在线监测局部放电的方法有超声监测、化学监测和电性能监测。在这三种方法中电性能监测法灵敏度最高。电测法以监测破坏性放电为主，用视在放电量作为监测物理量。

局部放电的宽带监测系统主要由传感器、现场处理器、高速数据采集器、光电转换及信号传输器、数据处理器几大部分组成。

根据国内外运行经验，变压器若出现几千pC的局部放电量，仍然可以继续运行。但如果局部放电量达到10000 pC以上时，则表明变压器绝缘的缺陷已经十分严重。但从变压器内部出现局部放电到绝缘击穿，仍有一定时间的演变过程。根据这种演变，通过局部放电监测的阈值报警和视在放电量的历史数据的发展趋势，可以判断变压器内部的绝缘状况。阈值报警就是当高频信号的幅值和每周期脉冲个数达到设定的阈值，以及脉冲波形达到脉冲宽度和频度时，由局部放电监测装置自动发出的阈值报警信号。

局部放电的干扰抑制。局部放电是窄脉冲信号，频谱范围很宽，而外部的电晕放电、电弧放电等干扰脉冲信号，其特征与变压器内部局部放电信号相似，且这些脉冲型干扰和连续的周期型干扰， 可能比内部放电信号强得多。因而，如何从很强的背景噪声中提取局部放电信号， 是变压器局部放电在线监测的关键技术问题。国内外在这方面进行了大量研究工作，提出了多种抗干扰方法，主要有差动平衡法、脉冲极性鉴别法、定向耦合法、电声法和软件法等。

局部放电监测的故障定位分超声定位和放电点定位，对大型超高压变压器来说，主要采用超声定位。在超声定位方法中，可采用区域顺序定位法。它依据来自一个固定放电位置产生的超声波，传递到各个传感器的先后顺序来判定局部放电的具体位置。

根据变压器绕组在特定频率范围内等值电路的特点，通过绕组内部局部放电时，首末端电压 (或电流)的比值与放电位置的对应关系，来确定故障发生的位置。

在局部放电在线监测中，当局部放电信号沿着绕组迁移时，套管电容器将与脉冲信号耦合。通过屏蔽电缆传输的信号必须由高频放大器放大，才能消除由电缆电容性负载引起的畸变。通过在变压器绕组的套管末屏、中性点及铁芯等接地线上安装传感器，获取的信号组成“平衡对”的方式也可消除干扰。因为局部放电时，两传感器测点处的脉冲电流极性相反，外部干扰可反映在两传感器脉冲电流极性相同的情况。

与变压器绝缘的其它在线监测方法相比，局部放电在线监测反应缺陷的实时性好、灵敏度高，而且可进行故障定位。随着传感器技术、神经网络理论、数字信号处理技术等相关领域的迅速发展和应用，对变压器局部放电在线监测难题的解决会有很大的促进作用，局部放电在线监测会发挥越来越大的作用。

采用脉冲电流法检测变压器的局部放电，采用高频小电流传感器（罗氏线圈）从高压侧套管末屏接地线耦合放电脉冲电流信号，传感器耦合到的局放信号输入信号调理单元，经过选择放大后，由高速数据采集卡采集，系统工作站负责信号的处理计算，生成各类局部放电谱图、报表，并可生成指定时间段内的设备局部放电发展趋势图。工作人员根据各类谱图，以及趋势图对主变压器的绝缘状况进行分析判断，为主变压器提供是否需要停电检修的依据。