1引言

　　變壓器內(nèi)部的絕緣在運(yùn)行中，長期處于工作電 壓的作用下，特別是隨著電壓等級(jí)的提高，絕緣承 受的電場強(qiáng)度值將趨高，在絕緣薄弱處很容易發(fā)生 局部放電。局部放電時(shí)間雖短，能量也很小，但具有 相當(dāng)大的危害性，它的長期存在，對(duì)絕緣材料將產(chǎn) 生較大的破壞作用。局部放電可使鄰近的絕緣材料 受到放電質(zhì)點(diǎn)的直接轟擊造成局部絕緣的損壞;由 放電產(chǎn)生的熱、臭氧及氧化氮等活性氣體的化學(xué)作 用 ，使局部絕緣受到腐蝕老化，電導(dǎo)增加 ，最終導(dǎo)致 熱擊穿。變壓器內(nèi)部絕緣的老化及損壞，多半是從 局部放電開始的。產(chǎn)生局部放電的原因是電場過于 集中于某點(diǎn)，或者說某點(diǎn)電場強(qiáng)度過大。 目前，檢測(cè)變壓器局部放電故障的主要方法是 脈沖電流局部放電量測(cè)量法(脈沖電流法)、超聲波 局部放電測(cè)量法(超聲波法)、電流傳感器檢測(cè)法和 油中氣體色譜分析法。隨著電網(wǎng)不斷擴(kuò)展，提高電 氣設(shè)備的安全運(yùn)行水平、開展對(duì)變壓器局部放電實(shí) 施在線監(jiān)測(cè)、結(jié)合智能化診斷的專家系統(tǒng)分析變壓 器絕緣狀態(tài)、及時(shí)確定絕緣缺陷的性質(zhì)就顯得越來 越重要 。

　　2超聲波檢測(cè)法

　　超聲波法是電力變壓器局部放電故障診斷的有 效手段之一，它可使局部放電測(cè)試技術(shù)向多元化方向 發(fā)展。利用超聲波法可精確地測(cè)出變壓器內(nèi)部的局部 放電故障點(diǎn)，并定性地測(cè)量局部放電的變化情況。

　　2.1 超聲波局部放電測(cè)試原理 近年來，超聲波技術(shù)檢測(cè)變壓器局部放電被大力 推廣，其特點(diǎn)是抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)，使用方便，可以 在變壓器運(yùn)行中或耐壓試驗(yàn)時(shí)檢測(cè)絕緣內(nèi)部的局部 放電，適合預(yù)防性試驗(yàn)的要求。變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn) 局部放電時(shí)，伴隨產(chǎn)生電脈沖、超聲波、光、熱和化學(xué) 變化等現(xiàn)象，并存在高頻的電氣擾動(dòng)，向所有與其有 連接電氣回路傳播。利用安裝在變壓器端子上的探測(cè) 器接到放電信號(hào)，就可對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行定量檢 測(cè)。同時(shí)，變壓器在局部放電過程中，伴隨著爆裂狀的 聲發(fā)射，產(chǎn)生超聲波，且很快向四周介質(zhì)傳播，通過安 裝在變壓器油箱外壁上的超聲波探測(cè)器，將超聲波信 號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對(duì)變壓器內(nèi)部的局部放電進(jìn)行測(cè) 量，此即為變壓器超聲波局部放電測(cè)量法。

　　2.2 超聲波探測(cè)器 超聲波探測(cè)器的工作原理是當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，在放電處產(chǎn)生超聲波，并向四周傳播， 一直達(dá)到變壓器設(shè)備的表面。在設(shè)備的外壁處安裝 壓電元件，在超聲波作用下，壓電元件的兩個(gè)端面 上會(huì)產(chǎn)生交變的束縛電荷，引起端部金屬電極上電 荷的變化(或在外回路中引起電流)，因此，可由檢 測(cè)到的電信號(hào)來判斷變壓器內(nèi)部是否發(fā)生局部放電。聲電換能器及前置放大器組裝成探 頭 ，聲電換能器包含兩片鋯鈦酸鉛壓電元件，其后 面粘薄銅片作電極，連接前置放大器。對(duì)前置放大 器的要求是低噪聲和寬頻帶，能將 V級(jí)輸入信號(hào) 方義大 ，前置放大器的輸 出端經(jīng)光纖電纜與探測(cè)器的 其他部分相連，以防止干擾。調(diào)諧放大器的頻率范 圍由于局部放電，在氣體中產(chǎn)生的聲波頻率約幾 kHz，在液體和固體中產(chǎn)生的聲波頻率約幾十到幾 百 kHz?變壓器鐵心的噪聲在低頻領(lǐng)域，其噪聲水平 較高，機(jī)械振動(dòng)的噪聲大多在 20kHz以下。超聲波 局部放電的檢出，應(yīng)避開干擾頻率范圍而以高頻率 為對(duì)象。但頻率越高，聲波在傳送過程中的衰減越 大。因此超聲波局部放電檢出的頻率一般在數(shù)十到 數(shù)百 kHz。測(cè)試頻帶應(yīng)選用 40kHz～300kHz。A/D轉(zhuǎn) 換器可將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。

　　2.3 超聲波局部放電檢測(cè)法超聲波法是用安裝在變壓器油箱壁上的超聲波探測(cè)接收信號(hào)，通過信號(hào)大小的比較分析，對(duì)變 壓器內(nèi)部局部放電進(jìn)行定性測(cè)試，還能對(duì)放電點(diǎn)所 處的空間位置進(jìn)行確定，并具有在線條件下對(duì)變壓 器內(nèi)的局部放電進(jìn)行檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。它的檢測(cè)結(jié)果給變壓器的故障分析及處理提供信息，這一方法可避 免現(xiàn)場各種電氣信號(hào)的干擾。通過在線超聲波局部放電檢測(cè)，可實(shí)時(shí)地監(jiān)視變壓器局部放電狀態(tài)。因此超聲波局部放電檢測(cè)是變壓器放電性故障測(cè)量及帶電監(jiān)測(cè)的一種較好的方法。但該方法有一定的 局限性，當(dāng)放電源位于變壓器繞組表層時(shí)測(cè)試是有效的;當(dāng)放電源位于變壓器絕緣深處時(shí)，信號(hào)將難以收到。對(duì)于同時(shí)出現(xiàn)的多點(diǎn)放電，如何判斷超聲 信號(hào)的大小以及如何區(qū)分其超聲信號(hào)，仍需要做進(jìn)一步的工作。

　　3電流傳感器檢測(cè)法

　　應(yīng)用電流傳感器(CT)對(duì)變壓器局部放電(PD)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。由于變壓器在現(xiàn)場局部放電信號(hào)常 受到各種因素干擾的影響，以致難以得到確切的結(jié) 果。在研究中面臨的問題是如何選擇電流傳感器、如 何有效的抑制干擾以及如何取得可靠的PD信號(hào)。

　　3.1 PD的監(jiān)測(cè) 對(duì)于電流傳感器的選用，首先考慮到干擾信號(hào) 的頻率范圍，采用環(huán)形 、開 口結(jié)構(gòu) ，且 自積分式有源寬帶超高頻電流傳感器，其靈敏度為 8 V/ A～ 101xV/IxA，測(cè)量頻率為 10kHz-250kHz，帶寬為 300Hz。傳感器用羅可夫斯基線圈制成，與被測(cè) 變壓器僅有磁耦合，而無電氣連接，符合在線 檢測(cè)要求，易于安裝在變壓器各個(gè)部位。單相 500kV變壓器PD監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電流傳感器的安裝位置 (對(duì)于其他類型的變壓器可參照本設(shè)置)。 500kV單相變壓器，每臺(tái)安裝 5個(gè)電流 傳感器，CT安裝的位置分別為500kV套管末屏、鐵 心、夾件及中性點(diǎn)接地引下線、外殼地線。傳感器的 安裝不改變變壓器原有的運(yùn)行機(jī)制，對(duì)于變壓器外 殼要求必須一點(diǎn)接地，否則將很大程度地降低監(jiān)測(cè) 靈敏度、引人大量干擾，且不利于在線標(biāo)定。由于變 壓器 PD的現(xiàn)場干擾源的相異性及復(fù)雜性，所以目 前使用的電流傳感器從被測(cè)點(diǎn)選位分析，選擇靠近 變壓器內(nèi)部容易出現(xiàn)放電的位置，如高壓套管、套管 底座和分接開關(guān)等處。 應(yīng)用電流傳感器取得可靠PD信號(hào)，再通過信 號(hào)處理器、A/D轉(zhuǎn)換器和 TPDES計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序 (變壓器局放診斷專家系統(tǒng))，得到判斷結(jié)果。變壓器 電流傳感器在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)模型。

　　3.2 PD干擾的抑制 變壓器運(yùn)行的電磁環(huán)境比較復(fù)雜，電流傳感器檢測(cè)到的信號(hào)PD受到嚴(yán)重干擾，并導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng) 的靈敏度和可靠性下降。對(duì)變壓器局部放電特別是電流傳感器的研究以及如何有效地排除干擾，成為研究領(lǐng)域的重要課題，所謂抗干擾即指抑制通過變 壓器各測(cè)量點(diǎn)的電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾 信號(hào)。有效抑制干擾是成功使用電流傳感器的保 證，變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)所面臨的干擾信號(hào)多種多樣，按干擾信號(hào)的來源分可分為兩大類 ：一類是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身造成的干擾，另一類是由電站中各 種設(shè)備產(chǎn)生的干擾;按頻帶可分為窄帶干擾和寬帶干擾;按時(shí)域信號(hào)特征可分為連續(xù)的周期性干擾、脈沖型干擾和白噪干擾。由于干擾的多樣性，需要 針對(duì)不同的干擾因素，采用不同的措施。具體的說，抗干擾的研究可歸納為硬件和軟件兩個(gè)方面，并加 以綜合運(yùn)用，達(dá)到抑制干擾的目的。當(dāng)然，直接消除 干擾源、切斷干擾途徑是解決問題的首選。針對(duì)因系統(tǒng)自身設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的各種噪聲等 通常采取的措施為：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、合理設(shè)計(jì)電 路、增強(qiáng)屏蔽、提供一點(diǎn)接地、CT的安裝采用“直接 插入定位法”，并選用干擾平衡裝置等加以消除。對(duì) 于由電站產(chǎn)生的干擾，通常采用增強(qiáng)電磁屏蔽、電 源濾波和單獨(dú)接地等方法進(jìn)行抑制(其中電磁屏蔽 最為重要，效果也較明顯)。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件上采取 了良好的屏蔽措施、光電轉(zhuǎn)換及光信號(hào)傳輸，可有 效的抑制干擾，準(zhǔn)確提取 PD信號(hào)。針對(duì)周期性干擾：在硬件上選用檢測(cè)變壓器PD 的超寬頻(UWF)和超高頻(UHF)電流傳感器(PD的 超高頻特征、PD值定標(biāo)、PD定位和超高頻傳感器)， 可有效地解決在線監(jiān)測(cè)現(xiàn)場干擾問題。在軟件上則 采用各種數(shù)學(xué)濾波的方法;對(duì)于脈沖型干擾可采用 模擬方法，在硬件上利用差動(dòng)平衡電路和脈沖極性 鑒別電路消除干擾 ，對(duì)相位固定的周期性脈沖干 擾，在軟件上可進(jìn)行時(shí)域開窗消除;對(duì)于白噪干擾， 在軟件開發(fā)中，小波理論的發(fā)展為抑制與分辨白噪 提供了有利的工具，利用由Donoho提出的閾值法 (基于小波變換限值 的去噪法 )能有效地從 白噪 中 提取 PD信號(hào)。綜上所述，以軟件方式處理干擾信 號(hào)，具體包括以下步驟：數(shù)學(xué)濾法(剔除周期性載波 干擾);小波變換 (濾除隨機(jī)噪聲);脈沖分類算法 (分離周期性脈沖);差動(dòng)平衡(濾除外部放電脈沖干擾);電一聲信號(hào)(相關(guān)映射處理)。目前， 應(yīng)用電流傳感器檢測(cè)變壓器局部放電尚 存在抑制干擾不理想等諸多問題 ，隨著對(duì) 變壓器局部放電研究的深入，各種硬件設(shè) 備性能的提高和軟件的進(jìn)一步開發(fā)，使局 部放電干擾問題很好地得到解決。http://www.whtlhgdq.com/product/