变压器内绝缘局部放电的研究现状-中试控股

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变压器内绝缘局部放电的研究现状

时间：2020-08-07

①局部放电测量方法

变压器在运行条件下发生局部放电时，会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光、局部过热，油中放电还将分解出气体，产生能量损耗等。所以，根据监测的物理量的不同，局部放电测量方法总体上可以分为电测法和非电测法两类。

1）电测法
电测法主要有以下几种：
a.脉冲电流法
b.超高频法
c.射频检测法
d.介质损耗法

其中脉冲电流法是测量电气设备局部放电的基本方法，研究最早，并且是迄今为止离线和在线监测应用最广泛的一种重要监测手段，IEC对此制定了专门的检测标准，其特点是测量灵敏度高、放电量可以进行标定等。目前超高频方法虽然属于比较新的一种监测手段，检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰，但由于测量机理与脉冲电流法不同，检测灵敏度很低，无法在现场有效的采集到信号，传感器技术仍然还是在线监测的瓶颈，并且无法进行视在放电量的标定，超高频方法的研究正在对这一系列问题进行攻关，近几年来人们从软、硬件上进行了大量的研究，但效果仍不明显。

2）非电测法
非电测法主要有以下几种：
a.超声波检测法
b.气相色谱法
c.红外监测法
d.化学分析法

其中超声波法应用比较广泛，主要用于定性地判断局部放电信号的有无，以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局部放电源进行物理定位，该方法常和脉冲电流法配合使用，在电力变压器的离线和在线检测中是辅助测量手段。其特点是基本不受现场电磁干扰的影响，信噪比高，但灵敏度低，不能确定局部放电量。

②局部放电的评定

局部放电的产生、发展受多种偶然因素影响，每次放电的放电量和发生相位都具有很强的随机性，是一种比较复杂的现象，因此可将局部放电现象看作是一个随机过程。局部放电变化快速，其产生的单个放电脉冲波形前沿一般只有几ns甚至更短，脉冲持续时间一般在几十个ns和几个μs之间。仅仅依靠单一参量的诊断方法只能一定程度地反映油纸绝缘局部放电发展的状况，从多方面获得关于局部放电发展过程中的多维信息，加以融合利用，才能较全面地描述油纸绝缘局部放电的状态，从而实现对变压器更可靠更准确的监测与诊断。然而在生产实际中，总是希望测量的参数愈少，测量的方法愈简单愈好，因此，必须研究哪一种特征量作为评价局部放电性能的指标最为合适，通过局部放电的哪些特征最能准确地评价绝缘的劣化程度。近年来，在这方面已进行不少的研究，但至今尚未得到完全满意的结论，以下进行简要的介绍。

传统研究局部放电特性主要使用的参数有：视在放电量、放电起始电压和熄灭电压、放电能量(功率)、放电次数、放电平均相位、放电波形等。国外，意大利的G.C.Montari认为能够用树枝放电的长度和局部放电的密度反映介质的电老化特性；A.Lapp和H.G.Kranz分析了各种局部放电模式，包括时域、相域共24种局部放电图谱以及用于研究局部放电的信号特征的上百个特征参量。而在国内，许多研究人员利用传统的特征参数研究局部放电时，发现随着油纸绝缘局部放电发展，传统的特征量没有固定的变化趋势，不能全面反映油纸绝缘局部放电发展的状态，而且大部分研究是在实验室里完成，应用在现场复杂的环境里评价油纸绝缘局部放电的状态困难很大；此外许多学者对三维谱图进行了大量的研究，采用三维谱图提取放电指纹特征，并用人工神经网络来识别不同的放电类型及放电发生的程度；有研究人员结合局部放电的相位分布构造了放
电相位φ、时间差Δt与次数n分布的三维谱图Hn(Δt,φ)，并提取其特征进行5种油纸绝缘故障的模式识别，初步证实了其可行性，为实现电气设备绝缘局部放电诊断的现场应用提供了一种新思路；有研究将局部放电中的Hn(q,φ)模式图谱投影在φ-q二维平面上，即为Hn(q,φ)灰度图象，应用灰度图象来描述局部放电状态。

通过多种方法联合检测局部放电的产生和发展过程，引入统计的方法挖掘出包含有丰富放电信息的局部放电图形参数和绝缘状态的关系，已成为近年来的发展趋势。M.Cacciari等人分析了混合Weibull模型中的参量随电压和时间的变化规律，研究发现该混合模型中提取的5种参数对局部放电的模式识别比较有效；有学者采用仿真和试验方法来研究局部放电的脉冲高度分布与Weibull分布之间的关系，局部放电的试验数据和放电识别结果表明：基于Weibull分布参数的识别方法可以有效地应用于局部放电的模式识别之中；在20世纪90年代初E.Gulski等人提出了利用二维谱图的形状统计特征进行放电模式识别，考虑用一些统计特征量描述局部放电谱图的形状特征，从而实现局部放电的状态监测。