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研究电力变压器局部放电在线监测的意义

时间：2020-08-07

随着我国电力系统规模不断快速地发展，对系统运行的安全性和可靠性的要求越来越高。电网的安全运行，主要取决于高压电气设备的安全运行，而电气设备的运行可靠性在很大程度上依赖于电力设备制造和安装的质量以及设备的检修、运行维护和必要的预防性试验等。电力变压器是电力系统中的重要枢纽设备，随着电力设备容量和数量的增加及电网规模的扩大，电力变压器故障给人们的生产和生活所带来的影响也越来越大。例如，2002年全国200kV，330 kV和500 kV运行变压器的总台数分别为3620台、120台和650台，故障次数分别为120次、5次和23次，平均故障率为1.884次/100台·年，在2000年至2004年间，电力变压器故障占高压设备事故的45%，而绝缘故障又是影响变压器正常运行的主要原因，因此加强对电力变压器绝缘状况的在线监测对保障电力系统安全稳定运行具有重大意义。为了减小电力设备的故障率，除不断提高电力变压器制造质量外，还应大力提高对电力变压器运行状态的监测水平。长期以来，我国电力行业采用绝缘预防性试验和定期维修制度，即按事先制定的检修周期进行停电检修，因而也称计划维修制（TBM），它对保障电力系统的安全、稳定运行起到了有效监督作用，同时也积累了相当多的经验。但从长期的实践中发现，定期停电的离线试验在防止电力设备事故方面有其局限性和不足。例如，据不完全统计，1985年至1990年间全国有80%的变压器事故是在预防性试验合格的情况下发生的。由于预防性试验的试验条件和运行条件有差别，离线试验不能完全反映设备在运行条件下的绝缘状况，并且绝缘故障是一个发生、发展的过程，与运行条件、绝缘状况等有关，不易在定期的预防性试验中准确发现。近年来国内故障统计表明，突发性故障在超高压变压器事故中占相当大的比重。另外，预防性试验和定期维修均需停电离线进行，试验时间长，工作量大，并造成大量的经济损失和可能的设备损伤。鉴于定期维修方式存在以上问题，同时考虑节约成本和降低检修费用的需要，电气设备的状态检修(CBM)越来越受到人们的重视，它的优点在于可及时发现故障的早期征兆，使运行维护人员排除处于萌芽状态的故障，从而避免恶性事故的发生，并可提高维修质量和效率，节约大量的人力物力。随着传感器技术、信号处理技术和计算机技术的发展与应用，作为状态检修基础的电气设备在线检(监)测技术得到了飞速发展，成为绝缘检测中的一个重要组成部分，在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验的不足之处。

大量的运行经验和统计数据表明，运行中的电力变压器PD通常有如下类型：1）绕组中部油一隔板绝缘中油隙放电；2)绕组端部油隙放电；3)接触绝缘导线和电工纸(引线绝缘、搭接绝缘)的油隙放电；4)引线、搭接线等油纸绝缘中的局部放电；5)线圈间(纵绝缘)的油隙放电；6)匝间绝缘局部击穿；7)电工纸沿面滑闪放电。局部放电即是变压器设备绝缘劣化的重要征兆，又是造成绝缘劣化的原因。长期的PD会使绝缘劣化，威胁电力变压器的安全运行，导致运行中出现故障，从而影响电力系统的安全稳定运行。由于变压器其内部结构复杂，电场分布不均匀，生产工艺要求较高，随着电压水平增高，事故率呈上升趋势。且大多事故是由局部故障扩大引起的突发事故。因此通过PD的在线监测，可及时发现变压器内部绝缘存在的潜伏性缺陷，判断变压器内部绝缘劣化的程度，避免变压器发生突发性绝缘故障，这对保证电力变压器安全运行具有十分重要的意义。

近年来，超高频监测法也越来越多的应用于电力变压器的PD监测技术中。虽然电力变压器内部复杂的绝缘结构使得PD产生的超高频电磁波产生强烈的折反射，为超高频监测法应用于电力变压器局部放电在线监测带来很大困难，但由于超高频监测法具有灵敏度高，信息丰富，抗干扰能力强，定位方便等诸多优点，近年来，该方法得到了各国学者的高度重视和广泛研究。尽管目前还没有针对超高频监测法提出相应的IEC标准，特别是超高频监测情况下对放电量的标定仍然存在巨大的理论难题，然而，通过各国学者不断地努力，超高频监测法越来越接近于实际应用了。