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电力变压器局部放电的原因及检测方法

2020-03-31 15:32:28

  如变压器出现局部放电现象,很有可能造成变压器过早的发生损坏,影响变压器的使用寿命,同时局部放电还直接影响到区域正常供电。因此,对于变压器局部放电进行检测已是保证该设备安全可靠运行的重要措施。
  电力变压器作为电力系统中的主要组成设备,它的正常运行情况关乎整个电网的正常运行,一旦变压器发生故障,将会导致大范围停电,由此造成巨大的经济损失。而局部放电目前已经成为引发变压器故障的重要原因之一。因此,对变压器局部放电进行检测至关重要。
  1 变压器局部放电的原因分析
  其一,由于变压器中的绝缘体、金属体等常会带有一些尖角、毛刺,致使电荷在电场强度的作用下,会集中于尖角或毛刺的位置上,从而导致变压器局部放电;其二,变压器绝缘体中一般情况下都存在空气间隙,变压器油中也有微量气泡,通常气泡的介电系数要比绝缘体低很多,从而导致了绝缘体中气泡所承受的电场强度要远远高于和其相邻的绝缘材料,很容易达到被击穿的程度,使气泡先发生放电;其三,如果导电体相互之间电气连接不良也容易产生放电情况,该种情况在金属悬浮电位中最为严重。
  2 局部放电的危害及主要放电形式
  2.1 局部放电的危害
  局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。通常情况下局部放电是不会造成绝缘体穿透性击穿的,但是却有可能使机电介质的局部发生损坏。如果局部放电存在的时间过长,在特定的情况下会导致绝缘装置的电气强度下降,对于高压电气设备来讲是一种隐患。
  2.2 局部放电的表现形式
  局部放电的表现形式可分为三类:第 一类是火花放电,属于脉冲型放电,主要包括似流注火花放电和汤逊型火花放电;第二类是辉光放电,属于非脉冲型放电;第三类为亚辉光放电,具有离散脉冲,但幅度比较微小,属于前两类的过渡形式。
  3 变压器局部放电检测方法
  变压器局部放电的检测方法主要是以局部放电时所产生的各种现象为依据,产生局部放电的过程中经常会出现电脉冲、超声波、电磁辐射、气体生成物、光和热能等,根据上述的这些现象也相应的出现了多种检测方法,下面介绍几种目前比较常见的局部放电检测方法。
  3.1 脉冲电流检测法
  这种方法是目前国内使用较为广泛的变压器局部放电检测方法,其主要是通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流,并以此获得视在放电量。电流传感器一般由罗氏线圈制成。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁干扰能力强、脉冲分辨率高等;缺点是测试频率较低、信息量少。
  3.2 化学检测法
  化学检测法又被称为气相色谱法。变压器出现局部放电时,会导致绝缘材料被分解破坏,在这一过程中会出现新的生成物,通过对这些生成物的成分和浓度进行检测,能够有效的判断出局部放电的状态。这种方法的优点是抗电磁干扰较强,基本上能够达到不受电磁干扰的程度,也比较经济便捷,还具有自动识别功能;但该检测方法也存在一些缺点:由于生成物的产生过程时间较长,故此延长了检测周期,只能发现早期故障,无法检测突发故障,并且该方法只能进行定性分析,无法实现定量判断。另外现在使用的气体传感器对检测到的所有气体都较为敏感,致使检测的准确性不是很高。
  3.3 光测法
  由于局部放电会产生光辐射,光测法主要是针对局部放电时产生的光辐射进行检测。通常情况下变压器油中发生放电时所产生的光波长度均不相同,试验结果表明光波的长度一般在500nm~700nm 这一区间范围,当光电发生转换后,根据光电流的特性,能够对局部放电进行识别。
  3.4 超高频检测法
  变压器在发生局部放电时都会出现正负电荷中和的现象,并且伴随这一现象都会形成一个陡的电流脉冲向周围辐射电磁波。该方法主要是通过对变压器内部产生局部放电时所发射的超高频电磁波进行接收,从而达到对局部放电的定位和检测。这种检测方法的主要优点是测量频率比较高、检测频率范围可以调节、抗电磁波干扰性能强、灵敏度较高等。
  3.5 射频检测法
  该方法主要是通过利用电流互感线圈从变压器的中性点进行测量获取信号,测量的信号频率通常能够达到3 万kHz,从很大程度提高了局部放电的测量频率。主要优点是射频检测系统安装方便,检测设备不会改变变压器的运行方式;其缺点是由于射频检测只能对单一的信号进行分辨,无法准确的判断三相变压器局部放电信号的总和,因此,不适合三相变压器的局部放电检测。
  3.6红外热像法
  该方法主要是通过红外线测量仪器对变压器中局部放电时所产生的电热能量转换来实现检测局部放电区域内的温度变化达到检测的目的。主要优点是红外线仪器操作简便,并且测出的结果直观准确;其缺点是只能对变压器表面的局部放电进行检测,无法检测到变压器深处的故障,只适合定性测量,目前尚不能用于定量测量。
  3.7超声波检测法
  这种方法主要测量的是变压器局部放电时所产生的超声波信号。通过利用安装在变压器油箱上的超声传感器对变压器局部放电产生的超声波进行接收,并以此来确定变压器局部放电的位置和大小。该方法可以同时适应在线和离线检测,且检测结果相同;其缺点是不能进行定量判断,只能作为辅助测量。


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