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变压器特高频局放传感器研究及应用简介

时间：2020-08-07

在变压器制造过程中难免会出现一些局部缺陷，如气泡、裂缝、电极毛刺和悬浮导电质点等，这些缺陷会造成电场分布不均匀，从而形成极不均匀电场，进而导致局部放电的产生，促使变压器绝缘劣化。据统计，变压器发生的事故大多是由绝缘劣化造成的。在局部放电产生的同时，会伴随着很多现象，例如光、电脉冲、超声波、电磁波等，通过检测这些现象可以间接检测到局部放电并进一步反映电介质的绝缘状况，进而判断缺陷类型，甚至预测电气设备的绝缘寿命。因此，目前无论是研究机构、制造厂商，还是电力系统运行部门，都非常看重局部放电的检测技术。

荷兰KEMA实验室的Rutgers 等人和英国Strathclyde 大学的Judd 等人的研究表明，油浸式变压器产生的局部放电信号上升沿很陡，脉冲宽度多为ns级，可以激发频率超过1GHz的特高频信号。在这种情况下，产生了特高频检测法，并且由于抗干扰能力强、定位精度高以及能够在线监测等特点，特高频检测法得到了广泛的应用。

在特高频检测法中特高频天线扮演着非常重要的角色。特高频天线根据天线安装位置的不同可分为内置天线和外置天线2种。其中典型的内置天线包括套筒单极子天线、Hilbert 分形天线和Goubau天线，通常安装在维修手孔（人孔）和放油阀处。内置天线具有检测灵敏度高以及电磁干扰小的优点，但是已投运的变压器通常不允许进行改造。而常用的外置天线包括阿基米德螺旋天线、平面等角螺旋天线和介质窗传感器，能够安装在介质窗和套管处。其中，在介质窗处安装传感器是国际大电网会议（CIGRE）推荐的一种方式，也是国外最为常用的一种方式。不过，介质窗需要在变压器出厂时预留，因此国内大量已投运的变压器没有办法进行改造。套管处安装传感器则因传感器会影响爬电距离而没有得到广泛应用。而750 kV 油浸式变压器具有一定的特殊性，其箱体采用桶式结构，变压器顶盖桶体和底座之间采用橡胶垫通过螺栓连接密封，形成环绕变压器一周的联接接缝，这些接缝的宽度约为2cm，电磁波能够从接缝处泄漏出，从而为变压器局部放电在线监测提供了新途经。