张艳魁 杨玲玲
天津市特变电工变压器有限公司，天津 300300
摘要：文章主要是分析了局部放电超声波信号的形成原理，在此基础上讲解了干式变压器局部放电试验，最后探讨了干式变压器局部放电在线监测设备的设计，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键字：局部放电；在线监测；干式变压器
1前言
干式变压器在局部放电的过程中出现了绝缘的问题，这会对干式变压器的使用情况造成影响，为此文章对如何有效解决其中存在的问题展开了研究和探讨。
2局部放电超声波信号的形成原理
干式变压器一般有气隙放电、沿面放电、针尖放电三种。当出现局部放电时，电场力作用会导致放电区域的空气与气泡介质的受力出现改变，从而造成收缩或膨胀，由此导致改变该区域的气泡和空气质量体积，该变化会使得外部出现疏密波，即声波，该中波的频率如果超过20kHZ时就被称作超声波。在进行受力相关的分析时，若具有局部放电情况，就会导致气泡及空气受到两个力的作用，一个为放电时的众多热辐射，会给气泡及空气增加压力，让空气介质或者气泡出现胀缩，产生超声波；其二为脉冲电场力的作用，气泡会形成振荡作用，其外部介质会产生超声波。由此可见，在形成局部放电后这两个力是相互作用的。超声波与放电脉冲信号有着紧密的联系，是一种机械波，因为所处环境、传播介质、放电形式的不断改变，随着局部放电而造成的超声波的频谱也会出现较大的差异。
3干式变压器局部放电试验
干式变压器超声波传感器的设计。在运行环境和干式变压器超声波频率范围作用下，需添加中心频率达40kHZ的空气式超声探头，才能够得到准确的局部放电超声信号。它的内部组成有盒体、谐振器、金属片、底座、引线端子等，并通过分离放大器（增益达到40dB）处理检测得到的信号，弱化信号在传播过程中出现的绕射、折射等问题，使得信号不会受到干扰。干式变压器局部放电器的构建。该种设备大多数时候都存在绝缘缺陷，通过正确展现出该变压器局部放电现状，可利用等效模型进行测试，得到该变压器的局部放电步骤，具体有3个模型：沿面放电。放电模型是一个厚1mm、直径48mm的环氧板，用于假设干式变压器与空气接触时形成的放电现象；气隙放电模型。使用直径30mm、厚度1mm的环氧板，在其内使用直径为38mm、厚度0.15mm的密封空心绝缘薄膜支撑微小气隙，从而模拟干式变压器绝缘浇筑过程中其内部由于气泡而出现气隙放电的情况；针板放电模型。这个模型的电极能够是标准的铜电极，并可对电极予以固定，通过确保25mm的间距，能够假设该变压器导体中的毛刺尖端放电现象。
4干式变压器局部放电在线监测设备的设计
该变压器的局部放电和绝缘状况密切相关，通过检测该变压器的某些区域放电情况能够及时获取其缺陷以及绝缘老化状况，这对变压器的安全运行有着至关重要的作用。通过LabVIEW软件能够分析和开发该变压器的区域放电监测软件，采集分析并处理某些区域的放电超声波，对该变压器的局部状况展开在线监测。虚拟仪器极大的破除了原有设备在信息存储、传送、显示、处理上的局限，让使用者能够快速的展开升级、扩展、维护，能够把计算机软件技术与传统设备的硬件技术有机结合在一起，对原有设备的功能扩展，进行信息的显示、分析与采集。虚拟设备系统技术的核心技术还是软件技术。在线监测系统设计的成功与否极大的受到硬件设备、软件平台等的制约，将检测系统展开对比，利用虚拟装置所形成的在线监测技术，无论在处理能力、性价比、智能化水平等多方面都具有明显提升。
虚拟装置从依赖关系可划分成软件和硬件两方面，通过硬件装置可把最初的测量信号转变成为对应的二进制数据；而软件则能够对硬件装置予以控制，使工作可高效进行，并对获得的信息展开存储、显示与处理。虚拟设备软件一般有应用程序与I/O接口设备驱动程序。应用程序具有两方面内容：定义测试作用的流程图软件程序；实现虚拟面板作用的前面板软件程序。而I/O接口设备驱动程序一般用于外部硬件设备的通讯、驱动和扩展。LabVIEW是当下大量使用的虚拟装置开发环境，它的开发环境基础为简单的图形化语言，可利用相关工作人员都会的图标、节点、流程图等方式展开编程，十分便利，信息可视化分析与仪器控制水平也很强，具有较好的、直观的人机交互界面。局部放电在线监测设备的构建首先，硬件是整个监测设备的承载平台，是不可或缺的一部分，如有软件方面的载体——计算机、采集卡、信号调节单元、超声波传感器等；在该设备中软件的作用也十分重要，不可忽视。监测设备的用处与作用主要是利用系统的软件内容来展开人与系统的互动。该装置的工作步骤为：假设存在局部的方电源，那么得到该信号的超声波传感设备就能产生超声波信号，并在压电原理的作用下把声信号输出成为电压信号，在信号改变设备的作用下分离放大处理相关的信号，并通过电缆输送至对应的拥有信息采集设备的计算机，从而对局放数据进行研究、保存、采集。超声传感器信号调节单元。干式变压器的运行环境中具有很多声干扰信号，比如在风机停机或启动过程中就会产生对应的干扰信号。由于风机的核心装置特别复杂，所以超声波信号通过传播后会因受到折射、绕射等作用出现多种情况的减弱，这样探头所能获取到的信号就会越来越小、越来越少。但此时信号还并不会被电脑中的信号采集卡获取，还需利用信号调节部分对其予以处理和加工，如信号的隔离、信号的放大、信号的滤波、设备的供电等，这样才能够为电脑上采集卡的正常作业提供准确的信号，并使被测量的监测装置以及变压器展开电气合理，让系统的安全性得到有效的保障。数据采集卡。由于空气式超声传感器监测传递的信号是一种模拟信号，但电脑不能够识别模拟信号，需把模拟信号转变为其能够识别的数字信号，所以在之间需加上能够展开数模转换的过程，而信息采集卡就可以对信息的模拟信号展开离散采集，利用超声信号的离散化让计算机进行识别，因此其在整个系统中有着信息桥梁的作用。在线监控系统的最关键作用就是展现在线上，也就是可进行实时性监测，能够在传感器接收到对应信号的同时把信息及时传输到监测系统，使得监测人员收到信号，所以它的采集卡高塑性获得了保证。本文使用ADLINK开发生产的PCI9812信息采集卡，其PCI总线结构拥有32位，运行起来非常平稳，因为它是半长卡构成，所以能通过电脑中的PCI接口与电脑进行连接，对应信息为：具有32K的A/D?FIFO存储器；所有通道的采集频率最高为20MHz/s；4通道同步输入；拥有双极性模拟量输入﹢/-1V与+/-5V两种；拥有12位的输入模拟分辨率；总线主控DMA信息传输；拥有前置、后置、中间、软件、延迟等多种触发方法。
5干式变压器局部放电在线监测试验
通过超声信号进行局部放电试验一般都是通过对应设备构成一个回路，通过自耦调压器、隔离变、工频试验变压器形成高压电源，它的工频电压较好，可预防变压器由于负载电流过大而被破坏。具体的局部放电在线监测步骤及内容有：检测初始放电电压在局部放电设备中的相关数值。通过对装置进行超声检测，了解其运行情况，假如输出电压增加到了可以有效展现出超声波信号时，就可把其当作局部放电起始放电电压；检测试验环境内的噪音。在局部放电模型还没有进行加压时，需把超声传感器获得的信号当作噪声干扰信号；采集局部放电稳定信号。把最开始的电压慢慢提升到放电起始数值的1.2倍后，就能够展现出清晰、并且稳定的局部放电超声信号，并可进行采集工作。
6结束语
由上可知，干部变压器的运行与其的绝缘情况之间存在紧密的关联，为此应当综合研究干式变压器局部方面的问题种类，通过超声波信号对其开展检测与模拟，才可以获取到局部放电模式的识别特征量，确保到干式变压器的顺利运行。
参考文献
[1]孙媛媛, 魏澈, 张丽娜,等. 一种海上平台干式变压器状态监测与故障预警方法:, CN111198309A[P]. 2020.