變壓器的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和診斷方法

油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)和分析

隨著國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的不斷普及，雖然不同的裝置在線的檢測(cè)手段和取樣方式的側(cè)重點(diǎn)各不相同，但是在原理上都是通過(guò)定性和定量測(cè)定氣體組分和含量的高低轉(zhuǎn)換成相應(yīng)強(qiáng)弱的信號(hào)而達(dá)到在線監(jiān)測(cè)的目的。并通過(guò)其現(xiàn)場(chǎng)MIS系統(tǒng)迅速的把測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)焦ぷ髡竞凸芾碚呗?lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)中，而且很多資料都表明，目前一些有實(shí)力的公司和科研工作室都在致力于研究光聲傳感器，使在線色譜儀中不再攜帶帶氣裝置，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和檢測(cè)精確度。

局部放電分析

所謂的局部放電就是在高壓電力系統(tǒng)的設(shè)備里的絕緣體當(dāng)中，因?yàn)殡妶?chǎng)的局部性的集中而產(chǎn)生了一種放電現(xiàn)象，這種放電現(xiàn)象是非橋接狀態(tài)下產(chǎn)生的。與此同時(shí)，加上當(dāng)前不管是國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域研究最多的并且應(yīng)用的最為廣泛的局部放電在線監(jiān)測(cè)方法一個(gè)就是通過(guò)脈沖電流法，另一個(gè)就是超聲波法。對(duì)于這兩種方法我下面做一個(gè)簡(jiǎn)要的分析：脈沖電流法在理論上是能夠做到測(cè)量范圍最小達(dá)到幾皮庫(kù)的局部放電，這可以說(shuō)是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但是這也意味著這種在線監(jiān)測(cè)方法相對(duì)而言交易容易受到外界的電磁干擾。而超聲波法的原理主要是通過(guò)安裝在變壓器的油箱上面的超聲波傳感器來(lái)對(duì)局部放電造成的超聲壓力波進(jìn)行檢測(cè)，其優(yōu)勢(shì)是抗電磁干擾的性能較強(qiáng)。同時(shí)，如果采用多個(gè)超聲波傳感器之后不僅可以更加精準(zhǔn)的在線檢測(cè)，還可以對(duì)放電進(jìn)行定位。但是這種方法也有其不足之處，由于超聲波在設(shè)備內(nèi)部絕緣里的吸收以及散射，靈敏度沒(méi)有脈沖電流法高。

局部放電的危害及主要放電形式

局部放電的危害

局部放電對(duì)絕緣設(shè)備的破壞要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、緩慢的發(fā)展過(guò)程才能顯現(xiàn)。通常情況下局部放電是不會(huì)造成絕緣體穿透性擊穿的，但是卻有可能使機(jī)電介質(zhì)的局部發(fā)生損壞。如果局部放電存在的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在特定的情況下會(huì)導(dǎo)致絕緣裝置的電氣強(qiáng)度下降，對(duì)于高壓電氣設(shè)備來(lái)講是一種隱患。

局部放電的表現(xiàn)形式

局部放電的表現(xiàn)形式可分為三類：第一類是火花放電，屬于脈沖型放電，主要包括似流注火花放電和湯遜型火花放電；第二類是輝光放電，屬于非脈沖型放電；第三類為亞輝光放電，具有離散脈沖，但幅度比較微小，屬于前兩類的過(guò)渡形式。

變壓器局部放電檢測(cè)方法

變壓器局部放電的檢測(cè)方法主要是以局部放電時(shí)所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)，產(chǎn)生局部放電的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電脈沖、超聲波、電磁輻射、氣體生成物、光和熱能等，根據(jù)上述的這些現(xiàn)象也相應(yīng)的出現(xiàn)了多種檢測(cè)方法，下面介紹幾種目前比較常見(jiàn)的局部放電檢測(cè)方法。

1. 脈沖電流檢測(cè)法

這種方法是目前國(guó)內(nèi)使用較為廣泛的變壓器局部放電檢測(cè)方法，其主要是通過(guò)電流傳感器檢測(cè)變壓器各接地線以及繞組中產(chǎn)生局部放電時(shí)引起的脈沖電流，并以此獲得視在放電量。電流傳感器一般由羅氏線圈制成。主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度較高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、脈沖分辨率高等；缺點(diǎn)是測(cè)試頻率較低、信息量少。

2.化學(xué)檢測(cè)法

化學(xué)檢測(cè)法又被稱為氣相色譜法。變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致絕緣材料被分解破壞，在這一過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)新的生成物，通過(guò)對(duì)這些生成物的成分和濃度進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效的判斷出局部放電的狀態(tài)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是抗電磁干擾較強(qiáng)，基本上能夠達(dá)到不受電磁干擾的程度，也比較經(jīng)濟(jì)便捷，還具有自動(dòng)識(shí)別功能；但該檢測(cè)方法也存在一些缺點(diǎn)：由于生成物的產(chǎn)生過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，故此延長(zhǎng)了檢測(cè)周期，只能發(fā)現(xiàn)早期故障，無(wú)法檢測(cè)突發(fā)故障，并且該方法只能進(jìn)行定性分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量判斷。另外現(xiàn)在使用的氣體傳感器對(duì)檢測(cè)到的所有氣體都較為敏感，致使檢測(cè)的準(zhǔn)確性不是很高。

3.光測(cè)法

由于局部放電會(huì)產(chǎn)生光輻射，光測(cè)法主要是針對(duì)局部放電時(shí)產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。通常情況下變壓器油中發(fā)生放電時(shí)所產(chǎn)生的光波長(zhǎng)度均不相同，試驗(yàn)結(jié)果表明光波的長(zhǎng)度一般在500nm~700nm 這一區(qū)間范圍，當(dāng)光電發(fā)生轉(zhuǎn)換后，根據(jù)光電流的特性，能夠?qū)植糠烹娺M(jìn)行識(shí)別。

4. 超高頻檢測(cè)法

變壓器在發(fā)生局部放電時(shí)都會(huì)出現(xiàn)正負(fù)電荷中和的現(xiàn)象，并且伴隨這一現(xiàn)象都會(huì)形成一個(gè)陡的電流脈沖向周圍輻射電磁波。

該方法主要是通過(guò)對(duì)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)所發(fā)射的超高頻電磁波進(jìn)行接收，從而達(dá)到對(duì)局部放電的定位和檢測(cè)。這種檢測(cè)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量頻率比較高、檢測(cè)頻率范圍可以調(diào)節(jié)、抗電磁波干擾性能強(qiáng)、靈敏度較高等。

5. 射頻檢測(cè)法

該方法主要是通過(guò)利用電流互感線圈從變壓器的中性點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲取信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)頻率通常能夠達(dá)到3 萬(wàn)kHz，從很大程度提高了局部放電的測(cè)量頻率。主要優(yōu)點(diǎn)是射頻檢測(cè)系統(tǒng)安裝方便，檢測(cè)設(shè)備不會(huì)改變變壓器的運(yùn)行方式；其缺點(diǎn)是由于射頻檢測(cè)只能對(duì)單一的信號(hào)進(jìn)行分辨，無(wú)法準(zhǔn)確的判斷三相變壓器局部放電信號(hào)的總和，因此，不適合三相變壓器的局部放電檢測(cè)。

6.紅外熱像法

該方法主要是通過(guò)紅外線測(cè)量?jī)x器對(duì)變壓器中局部放電時(shí)所產(chǎn)生的電熱能量轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)局部放電區(qū)域內(nèi)的溫度變化達(dá)到檢測(cè)的目的。主要優(yōu)點(diǎn)是紅外線儀器操作簡(jiǎn)便，并且測(cè)出的結(jié)果直觀準(zhǔn)確；其缺點(diǎn)是只能對(duì)變壓器表面的局部放電進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)到變壓器深處的故障，只適合定性測(cè)量，目前尚不能用于定量測(cè)量。

7.超聲波檢測(cè)法

這種方法主要測(cè)量的是變壓器局部放電時(shí)所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。通過(guò)利用安裝在變壓器油箱上的超聲傳感器對(duì)變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行接收，并以此來(lái)確定變壓器局部放電的位置和大小。該方法可以同時(shí)適應(yīng)在線和離線檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果相同；其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行定量判斷，只能作為輔助測(cè)量。