试论特高频法变压器局部放电在线监测系统

试论特高频法变压器局部放电在线监测系统

张熙

广东电网有限责任公司东莞供电局

摘要：监测变压器的绝缘状况对于保证供电系统的安全运转有着重要的意义，在变压器监测中应用特高频法，能够有效提高监测系统的抗干扰能力以及灵敏度，同时也具有安装方便、智能化程度高等优点，能够在变压器绝缘状态发生异常时及时发出异常警告，是一种有效的变压器监测技术。本文则以特高频法变压器局部放电在线监测系统的技术原理入手，对其技术优势进行了分析，并列举了该技术的典型应用，旨在为今后特高频法变压器局部放电在线监测系统的应用提供相对清晰的思路。

关键词：特高频；局部放电；在线监测；变压器

特高频法变压器局部放电在线监测系统能够提前预告有绝缘缺陷并明确放电隐患的位置，也能及时对电气设备内部的局部放电情况进行报警。所以，特高频法变压器局部放电在线监测系统在避免或者降低设备损失方面有着显著的效果，同时也能有效提高供电系统的安全性和稳定性。相比其他监测设备，特高频传感器结构相对简单，且能够有效抵御电磁、高温的干扰，且安装简单方便并具有较高的灵敏性。变电站控制室机柜内安装系统主机，监测设备附近安装数据采集处理单元，变压器放油阀处安装特高频传感器，这样就能够完成监测工作。

一、特高频法变压器局部放电在线监测系统技术原理

超声波、电磁辐射、电脉冲、光等都会伴随电力变压器局部放电出现，同时能量损耗会在油中放电时产生，介质损耗率也由此衍生出来。目前来说，常用的测量方法有超声波测量、脉冲电流法、光测量法、介质损耗率测量法、化学检测法、红外检测法等，其中超声波测量法、脉冲电流法、超高频法是目前主流的检测方法。在实际应用过程中，如果能够明确电力变压器局部放电所产生的高频信号的特征，并了解放电类型与其之间存在的对应关系，则能大大提升电力变压器局部放电故障判断的准确性，如果能够对采集到的数据进行深入的分析，还能实现故障的预测[1]。

主机、数据采集处理单元、特高频传感器是特高频法变压器局部放电在线监测系统的主要构成，是目前我国电气设备内部局部放电监测主要使用的技术。该技术的原理为绝缘介质在发生局部放电信号时，随着绝缘物质种类的变化，信号的频谱和上升时间也有所不同。通过总结前人研究与实验结果可知，绝缘油一次放电脉冲持续时间约为数十纳秒，其持续时间十分短，其信号频率范围集中在30~1200MHz。数据采集处理单元则能对收集到的星耀进行过来，避免其他因素对监测结果的影响。这些信号经过信号转换设备通过线路传输至后台主机，进而完成连续监测变压器内部局部放电信号的功能。

（一）安全性

由于特高频传感器采用无源设计，所以能够安装于变压器工频零点场区域，也能够进行可靠工频接地设计，所以能够有效提升系统运行的安全性，并进一步保证运行人员的安全[2]。

（二）可依靠性

目前，我国特高频法变压器局部放电在线监测系统技术中的信号处理和模式识别技术已经得到了明显的优化和提升，并且已经积累了大量的局部放电监测技术数据，所以诊断系统内部往往记录了大量的实际局部放电信号数据，所以能够准确检测局部放电情况。

（三）灵敏性

特高频传感器的灵敏度能够达到10mm以上，并且其扶贫相应效果在300~1500MHz中较为良好，远远高于GIGRE建议标准参数，能够有效提高报警的准确性，避免漏报事件的发生。

（四）抗干扰性

系统本身能够通过降噪算法去除环境中的各类噪声干扰问题，进而提升报警的准确性，并将虚警率控制在5%以下[3]。

（五）智能性

信息技术以及远程数据传输技术的应用，让技术人员能够远程监测系统采集的数据信息，电气化控制技术的应用，则能实现设备检测活动的远程控制。并且，系统能够自动对收集到的数据进行初步的分析，并制作出运行报告、告警阈值报告等。所以，这些技术的应用，大大提升了系统的智能性。

二、特高频法变压器局部放电在线监测系统技术优势

（一）采样率高

由于特高频技术具有数据采样率高的特点，所以能够采集到更为详细准确的局部放电脉冲信息，为缺陷诊断提供参考。

（二）抗电磁干扰

在强电磁环境中能够保持良好工作状态的设备则代表其抗电磁干扰能力较强。目前很多特高频法变压器局部放电在线监测系统都采用光纤作为信息传输线路，并且由于光纤所用材料为石英，所以具有良好的电绝缘性。由于系统采用特高频传感器，所以其监测频率较高，所以变电站内带电设备电晕放电不会对其产生电磁干扰，同时还有良好的抗噪声能力[4]。

（三）定位精准

相比超声波技术以及脉冲电流技术，特高频电磁波具有良好的指向性，所以在定位方面特高频电磁波表现出更好的局部放电定位能力。

（四）安装方便

该监测系统主要采用内置式传感器，安装位置为油阀处，所以在设备不停电的状态也可以完成安装，同时也无须对设备进行改造，所以其安装过程十分便捷[5]。

三、典型应用

某500kV变电站的500kV电力变压器采用高频法变压器局部放电在线监测系统，从而实现了变电器局部放电实时在线监测，且设备处于安全运行状态。

系统中内置式无缘特高频传感器安装在变压器放油阀处，由于RG214同轴电缆属于双屏蔽线，且具有低损耗、宽频带的特性，所以在传感器与数据采集处理单元中使用能够有效保证信号的有效和可靠。信号通过数据采集处理单元，其中的干扰信号能够被有效去除，信号本身也能得到放大，随后信号经过A/D转换并进入通道处理器，在这个过程中获取每个通道脉冲信号并完成信号标识，进而就地完成信号的处理和保存工作。数据采集处理单元能够支持USB、光纤和485等多种物理连接，并由主机提供220V电源。主机几部放电在线监测与诊断系统则会对采集到的数据进行分析和存储，进而完成设备内部局部放电信号的识别。设备状态监控、危险源识别、缺陷诊断组件是系统软件的主要构成，这些组件在预测缺陷发展趋势上有着显著的作用，同时也为技术人员提供了有效的数据支持。

变电站技术人员在系统运行之后，向系统中注入了信号，从而对系统的灵敏性和有效性进行了验证。通过在电力变压器本体外部采用试验用高频传感天线，一端放置于变压器高压套管底座附近，另一端接地。高频传感天线在变压器高电场作用下感应电压并对地放电，信号通过套管传入变压器内部，并被系统所捕获，试验结果表明该系统能够准确监测到变压器内部、套管的局部放电信号。

四、总结

变压器的稳定性对于供电系统有着重要的意义，并且关乎着用电安全以及技术人员的安全，监控变压器内部放电故障，就成为变电器设备监控维护中重要的工作内容。由于特高频法变压器局部放电在线监测系统能够提前预告有绝缘缺陷并明确放电隐患的位置，也能及时对电气设备内部的局部放电情况进行报警，所以我们更应该深入研究这一技术，分析实际应用案例，明确技术控制参数与应用效果之间的关系，这样才能从实处提高变电器监控质量，第一时间发现故障，并采取有效的手段，将故障有效控制起来。

参考文献：

[1]何峰,胡进栋.变压器局部放电检测方法的现场应用研究[J].甘肃科技纵横,2019,48(04):19-21+28.

[2]李沐,冯新岩,蔄晓琨.基于TDOA和TS-PSO的变压器特高频局部放电空间定位方法[J].中国电机工程学报,2019,39(06):1834-1842+1879.

[3]王瀚霆.电力变压器局部放电在线检测系统的设计[D].华北电力大学,2018.

[4]王伟平.基于特高频法变压器局部放电在线监测系统[J].农村电气化,2018(01):42-43.

[5]钟晓宇.高压变压器局部放电在线监测系统及图谱研究[D].沈阳工程学院,2018.