马洪杰 边庆华 陈文通

（广西电网有限责任公司崇左供电局）

0 引言

电力变压器在我国整个电网系统中发挥着重要作用，电力变压器的绝缘性决定了变压器的使用寿命，其运行状态直接影响到整个电网系统的稳定性。近年来，国内外许多学者对变压器局部放电带电检测技术和定位技术展开了大量研究实验，并总结出相应的检测方法和定位方法，例如脉冲电流检测法、超声波检测法、光学检测法、超声波定位法和特高频定位法等等，这些检测技术和定位技术各有优势。

1 电力变压器局部放电带电检测技术

1.1 高频电流检测法

高频电流检测方法是通过罗氏线圈对电力变压器局部放电铁心位置进行电流信号测量，通过对电流信号进行分析，判断出电力变压器局部放电的问题［1］。高频电流检测法在耦合回路中测量阻抗力非常小，能够在不影响变压器正常运行下进行非电式测量，但是利用高频电流法进行检测时，会受现场复杂因素的影响，导致信号耦合方式发生改变，通过对变压器添加滤波器可以对干扰进行分离，也可以通过对其多次测量和数据分析来解决以上问题，电力变压器局部放电高频电流检测示意图如图1所示。

图1

1.2 超声波检测法

在电力变压器局部放电过程中，会产生大量超声波信号，通过超声波检测法可以准确快速找出变压器局部放电的位置以及放电量的大小。超声波具有高频率、波长短的特点，在对电力变压器局部放电进行检测时，具有很强的抗干扰能力。可以对范围在20～200kHz放电频率的变压器进行检测，变压器局部放电量较大时超声波测量的信号与放电量成正比关系，工作人员就可以根据超声波的强弱对局部放电情况进行识别［2］。但是，超声波在传播放电量时过程比较复杂，无法准确判断出放电类型。因此，超声波法在电力变压器局部放电带电检测中依旧起到辅助作用，电力变压器超声波局部放电检测示意图如图2所示。

图2

1.3 脉冲电流检测法

在电力变压器局部放电带电检测中，脉冲电流检测法是最常见的一种方法。电力变压器局部放电时会产生脉冲电流，这些电流会经过地面进入传感器，将传感器和变压器回路相连接，通过对脉冲电流测算可以计算出变压器局部放电的电荷量，并精确找到放电位置［3］。电力变压器脉冲电流检测示意图如图3所示。

图3

1.4 光学检测法

在变压器放电过程中会出现发光发热的现象，利用紫外线、可见光和红外线这些光辐射信号可以判断出变压器放电的位置。光信号转化为电信号后，通过电压信号的幅值和脉冲电流的放电量显示出变压器放电强弱，光学检测主要是对变压器内部和外部放电情况通过紫外线光学摄像进行视频检测，形成数据检测报告，如图4所示。

图4

在光学检测技术的基础上延伸出荧光光纤检测技术，这种技术可以对普通光学传感器无法深入的环境进行检测，检测对象不受微光信号的限制，扩大了检测范围。通过运用光学检测技术对变压器局部放电带电检测，不仅能够更加直观地反映出变压器放电情况，同时还能检测出变压器局部放电次数和电流强弱。光学检测方法是电力变压器局部放电带电检测中是一种新的变压器故障检测方法［4］。同时，该方法尚不成熟，依旧有很多技术和问题需要进一步研究解决，比如说光电转换成本比较高，内部设备对检测结果易造成影响等等。

1.5 超高频检测法

超高频检测法是电力变压器局部放电带电检测常见的技术方法，具有很高的灵活度和抗干扰能力。当电力变压器局部产生电流时，超高频检测技术能够对局部放电信号频率在300～3000MHz范围内的电流信号进行快速检测，获得局部放电信息实现对变压器故障的快速诊断。在进行高频检测时，高频传感器起到了重要作用，它不仅可以安装在变压器内部，也可以安装在变压器外部，如图5所示。

图5

1.6 油色谱分析法

近年来变压器运行过程中从油中产生的气体对变压器故障预警起到重要作用，在变压器局部产生电流时，局部绝缘体会因老化等情况产生化学气体，这些气体很快会溶解在变压器油中。工作人员通过对油中气体的特征、成分和含量进行分析，从而进一步判断出变压器故障的原因。气体分析法不仅可以在变压器带电运行中进行检测，同时也可以进行离线状态检测［5］。此方法的不足之处在于，无法对变压器瞬间产生的故障进行分类，大多还需要企业专业人员进行辅助判断。

1.7 红外线检测法

红外线检测法是通过变压器外部温度变化形成的红外线成像进行变压器局部放电带电检测。由于大气中存在不同成分的气体，这些气体对红外线的波长辐射吸收存在明显差异。红外线呈现出短波和长波两种状态。通过变压器耦合元件将红外线辐射信号转化成电信号，通过专业设备显示在显示器中，方便工作人员进行检测。红外线检测法具有很强的实效性，并且在一定的距离内进行直接检测，由于变压器内部结构的复杂和传热过程的复杂，红外线检测法只针对一些变压器外部故障进行检测。

1.8 超频宽带法

此种方法是利用计算机强大的数据分析对变压器放电的电荷进行输入和输出差计算，更加直观地对电力变压器局部放电位置进行判断，方便技术人员及时检修。这种方法的缺点在于变压器内部结构复杂，放电位置电荷流动不稳定，对计算机数据的采集和计算存在误差。

1.9 新型现代检测技术

定向耦合差动平衡技术是一种新兴现代技术，在电力变压器局部放电带电检测中应用越来越广泛。其工作原理主要是针对电压器在放电过程中产生的电磁信号进行抑制，自动形成屏蔽墙，快速判断放电带电位置，同时还能判断出不同放电位置的电流强弱［6］。有时候变压器放电带电位置不止一处，运用定向耦合差动平衡技术可以同时让双向脉冲电流或者三向脉冲电流发出信号，根据脉冲信号的大小对放电区域进行带电检测。

分形理论放电检测技术在电力变压器局部放电带电检测中根据变压器带电区域的放电次数和放电量进行准确判断和识别，提取重要参数通过人工智能技术和电力变压器对其进行不同维度的分析，展现出放电的规律，帮助工作人员进行带电检测。

2 电力变压器局部放电带电检测定位技术

2.1 特高频定位法

利用 高 频 定 位 技 术（Uitra High Frequency，UHF），可以对变压器局部放电信号做出快速定位，有利于及早排除故障。其定位原理是对变压器局部放电过程中产生的电磁波信号进行局部定位，具有很强的抗干扰能力和高灵敏度。由于变压器内部结构复杂，当电力变压器进行局部放电时，电磁波从变压器内部传出，在传出过程中遇到金属障碍物时，电磁信号会明显降低［7］。所以在具体应用中，高频定位法依然存在很大的局限性。电力变压器局部放电带电定位系统如图6所示。

图6

2.2 超声波定位法

当变压器局部放电时，会产生超声波能量，通过不同介质超声波向外进行传播，根据超声波传播时延时间的长短，就能对变压器放电位置定位。超声波传播路径主要有两条，如图7所示。

图7

超声波定位是以变压器的传感器作为参考点，通过对变压器的放电信号传播到其他传感器与参考点的时延相对比，将时间差带入几何关系方程式中求解，便可得出变压器放电的位置。影响该放电位置精确度的因素主要有三种，第一种是定位的计算方法，第二种是传感器之间的时延估计，第三种是等值申诉V的取值。超声波定位系统如图8所示。

图8

2.3 联合定位法

变压器在局部放电时产生大量脉冲电流，脉冲电流会受到各种因素如噪音的干扰，使其抗干扰能力低，造成对局部定位放电位置定位不准确。为了进一步提高电力变压器局部放电带电检测定位的准确性，采取联合定位法。如特高频技术与声联合定位，特高频定位技术与光联合定位法等等。特高频与声联合定位是通过将超声波与特高频定位法技术相结合，将获得的超声信号时差与高频电磁波时差进行相比较，在定位时通过变压器的特高频传感器进行信号传播，避免电磁波造成电信号的衰弱，从而更准确地定位变压器放电位置。联合定位法弥补了单一定位法的缺陷，在电力变压器局部放电时，作出快速准确的带电检测。

3 结束语

电力变压器的局部放电会对电力系统造成事故安全隐患，其中变压器的绝缘老化是导致安全问题的重要原因，同时电力变压器结构十分复杂，电力变压器局部放电带电检测技术和定位技术仍然具有更多的研究价值，目前的检测技术和定位技术各有优缺点，应该做到取长补短。除此之外，对电力变压器局部放电带电检测技术和定位技术的研究是为了更好地保障电力系统的稳定性，提高电力变压器的安全性能，随着电力行业在计算机领域和数字信息化处理方面的技术不断提高，相关研究人员还需进一步对变压器进行深入研究。