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电力变压器局部放电检测技术的现状和发展吴思杨

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：吴思杨

[导读] 摘要：社会经济的发展，我国的电力行业有了很大进展，电压等级要求也不断提高。

        天津市津海天源电力技术有限公司天津市 300000
        摘要：社会经济的发展，我国的电力行业有了很大进展，电压等级要求也不断提高。同时，电压升高也容易发生变压器的局部放电现象，而局部放电产生的电流与周围介质会发生相互反应作用，产生热效应或者生成活性物质，其中最重要的问题是局部放电会加速绝缘体老化，隔热性能降低，进而引发电气事故。本文针对电力变压器的局部放电性能检测为主要探讨对象，对检测技术的应用类型和工作原理、发展现状和未来发展趋势展开分析，以期对未来检测技术优化提供思路。
        关键词：变压器；局部放电；检测技术
        引言
        变压器是国家能源传输系统中最重要的设备之一，变压器的稳定运行关系整个电网的安全运行，也关系到国家能源战略的安全。其工作状态直接影响到换流变压器的安全稳定运行。通过对变压器的局部放电监测，可以发现其绝缘系统的早期或轻度故障，为实现状态检修提供技术支撑，可以有效避免变压器重大事故发生。
        1采集、处理变压器内部局部放电数据
        在变压器内部局部放电诊断过程中，首先使用数据采集装置，对变压器内部局部放电的单元进行数据排查，从而获取局部放电信息。在此基础上，对发生局部放电单元的核心数值进行诊断，作为变压器内部局部放电诊断的依据。同时，按照深度学习的模式，判定变压器内部局部放电幅值，分析变压器内部局部放电数据的表现形式，并对数据进行格式转化，使导入的变压器内部局部放电数据在格式上具备统一性。为降低相关信息对变压器内部局部放电诊断的干扰，定位及填补数据集中的不完整数据，实现对数据的前期处理。将此部分数据作为变压器内部局部放电诊断的核心依据，在此过程中假定变压器内部发生局部放电时，局部放电的振幅表示为v，可得下式：V=n/f-w（1）式中：n为变压器内部局部放电数据格式；f为变压器内部局部放电数据权重；w为布拉格波长谐振矢量。通过公式（1），可以实现对变压器内部局部放电数据的采集、处理。
        2变压器局放量超标原因
        （1）直接原因。在变压器进行局部放电试验时，高低压线圈间的绝缘纸板、撑条和低压线圈油道垫块上形成放电点，导致局放量超标。（2）根本原因。通过对该变压器生产过程复查以及返厂后试验，结合同行变压器绝缘受潮案例，判断该变压器局放量超标的根本原因是由于该变压器制造完成后经过较长时间充氮储存，尤其现场储存正值雨季，导致潮气侵入，绝缘材料性能降低。（3）促成原因。根据返厂试验在进行热油循环后，局放量降低的情况分析，该事件的促成原因是由于在制造过程中撑条位置纸板受力变形，存在尖角，形成相对薄弱点，在主绝缘受潮，绝缘承受能力下降的情况下，产生局部放电并产生碳化物，后期随着碳化物的脱离，电场发生改变，造成全过程局放量不稳现象。
        3局部放电检测技术类型
        3.1脉冲电流法
        脉冲电流法的工作原理是通过电流互感器或者检测电路中的检测阻抗获取变压器不同位置接地线上的电流，而这些脉冲电流会经过数字信号设备的处理，最终获取局部放电的有关信息。脉冲电流法比较灵敏，因此这种检测方法能够检测出的局部放电量比较准确。此外，与超声波检测法结合，可以准确把握变压器发生局部放电的位置。然而，脉冲电流法也有以下不足：（1）要保证检测环境相对稳定；（2）不能进行在线检测；（3）不具备较强的抗干扰能力；（4）频率低且频带窄，取得的信息量少。针对以上问题，科研人员也研制出了宽带脉冲电流检测法。与现有的脉冲电流法以及脉冲量相比较，宽带脉冲电流检测系统可以更加灵敏地捕获局放信号且不易被周围的干扰源干扰。此外，该系统还可以在相对复杂的检测环境中，更加准确地识别出局部放电的相关信息。

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        3.2超高频检测方法
        超高频检测方法是一种新的放电检测手段，在对传统检测方法中存在缺陷的改进与优化的基础上衍生出来，极大地弥补了传统检测法的一些不足。变压器的局部放电可产生300-3000MHZ的高频信号，利用超高频检测法可对电力变压器部分绝缘放电进行准确检测和定位，并且减少干扰因素的影响。通过超高频检测法来对变压器局部放电进行检测的优势在于：①局部放电脉冲产生的能量和频带宽几乎成正向比例，仅考虑热噪声在灵敏度方面的影响程度时，超频宽带检测具有更高的灵敏性；②宽频法可以有效抑制电晕引起的电磁干扰频率，可以看出，合适的超高频传感器能够对变压器绝缘中局部放电的性质和物理信息展开准确测量。
        3.3光测法
        电力变压器发生局部放电之后，会释放400～700nm不等波长的光波，而检测所需的光电流就是这些光波经过光电倍增管的处理后产生的。检测人员利用光波的波长和光电流的强度就能够检测和定位出变压器中的局部放电。虽然光测法近年来在实验室的模拟检测研究中取得了可靠的检测数据和结果，但是由于需要使用透明性强的检测部件，加之较高的设备成本，因此光测法并没有在实际的检测中得到广泛采用，目前只是对变压器局部放电进行定性分析。不过，光纤技术的发展促进光测法的优化和创新，如果将光测法与其他检测方法进行结合，可以促使光测法在检测变压器局部放电中得到一定程度的发展。
        3.4基于深度学习表达变压器内部局部放电信号
        在提取离散型变压器内部局部放电信号的基础上，文章引入深度学习方法，表达变压器内部局部放电信号。在此过程中，假定变压器内部的正常运行状态表示为A，则有A={A1，A2，A3，…，An}，并认为A中数据的存储状态为暂存状态。在此基础上，将变压器内部的局部放电信号进行映射处理。输出映射处理后的数据集合，表示为B，则B={B1，B2，B3，…，Bn}，将样本数据集合B进行线性参数分类，导出分类数据集合，表示为C，则C={C1，C2，C3，…，Cn}，其中C可以作为测试集合。在考虑变压器存在一定约束条件的基础上，进行深度置信网络节点个数的选择。在选择过程中，按照300—500—1000—1500—2000—3000的方式，从样本数据集和A中选择数据。在这种状态下，原始2025维度的空间数据将被映射到300维度空间数据中，对数据进行IEEE测试发现，基于深度学习表达变压器内部局部放电信号相比于原始放电信号的维度较高，边缘数据的表示方式更为复杂。因此，利用深度学习表达变压器内部局部放电信号的效果更好。
        结语
        综上所述，超声波检测、光学测量和化学检测等非电检测方法的应用优点是具有较强的抗干扰性，因此在局部放电的性能检测方面具有较高的应用价值与较广阔的发展潜力。不论是电测法还是非电测法，都需要积极不断实现创新化发展，推动电力变压器甚至电力系统中的其他部分的运转性能，提高故障诊断的准确性和可靠性，为电力工程运行提供可靠的技术支撑。
        参考文献：
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