750kV主变压器及断路器局部放电监测工程应用研究

750kV主变压器及断路器局部放电监测工程应用研究
摘要：结合750kV智能变电站特点，研究现阶段局部放电监测应用现状，分析750kV主变压器及断路器局部放电监测特点，提出750kV智能变电站局部放电监测工程应用方案。

关键词：750kV；主变压器；断路器；局部放电监测；应用研究
1概述
电力设备的绝缘系统中，局部放电是引起绝缘介质老化的重要原因之一，输变电设备长期的局部放电使绝缘劣化加速以及绝缘介质的成分发生变化，达到一定程度后，就会导致绝缘的击穿和损坏。

本文充分结合750kV智能变电站特点，研究局部放电监测应用现状，分析750kV主变压器及断路器局部放电监测特点，提出局部放电监测工程应用方案。

2电力设备局放监测技术
目前主要的局放检测方法有脉冲电流法、特高频法（UHF法）、超声波法和分解气体法。

1）脉冲电流法
脉冲电流法是通过检测阻抗接入到测量回路中来检测。

此方法通常用于电力设备出厂时的型式试验以及其他离线测试，其离线测量灵敏度高。

脉冲电流法存在的问题：抗干扰能力差，无法有效应用于现场的在线监测；对于变压器类具有绕组结构的设备在标定时产生很大的误差；由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响，因此当试样的电容量较大时，受耦合阻抗的限制，测试仪器的测量灵敏度受到一定限制；测量频率低、频带窄，包含的信息量少。

2）特高频法（UHF法）
特高频测量法是利用局部放电特高频UHF传感器，在300MHz-3GHz的频带范围内选取一个合适的信号传感频带，进行局部放电的检测和定位的方法。

特高频法具有抗干扰能力强、灵明度高、实时性好且能进行故障定位、已成为目前局放检测技术中主要方法。

3）超声波法
超声波法是通过检测输变电设备局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。

超声传感器的频带约为70～150千赫兹（或300千赫兹），以避开铁芯的铁磁噪声或输变电设备的机械振动噪声。

由于超声传感器灵敏度很低，无法在现场有效地测到信号；传感器的抗电磁干扰能力较差。

因此，超声检测主要用于定性地判断局放信号的有无，以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。

在输变电设备局放的离线和在线检测中，它仍是辅助监测手段。

4）分解气体法
分解气体法针对变压器主要是通过监测变压器油分解产生的各种气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等）状态。

通过监视SF6气体的压力变化，来判断局放和故障定位。

分析SF6在内部放电作用下的分解物成份（如HF、SO2、SOF2等含量），来判断局部放电情况。

也可以简易地通过检测物质的颜色变化，来检测局放所产生的微量分解气体。

分解气体法是局放检测技术中的一种辅助分析手段。

5）常用局部放电检测方法的性能比较见下表：
根据以上情况，对比分析各种局部放电检测方法，推荐采用特高频法。

3 750kV智能变电站局放监测方案
750kV智能变电站采用智能变电站综合状态监测系统，对变电站内重要的设备如主变压器、断路器、避雷器等进行状态监测，主变压器及断路器局部放电在线监测可依托该系统进行综合考虑。

3.1 750kV主变压器局部放电监测方案
750kV主变压器局部放电监测方法采用特高频法。

因750kV变压器内部结构复杂，可定位局部放电在线监测装置的测量定位点需要3到5个。

安装后可能对变压器电气安全性能产生影响，也会影响到变压器的安全接地，对变压器安全运行不利。

故主变压器局部放电在线监测系统按不定位考虑。

变压器局部放电在线监测具体方案如下：
变压器局部放电在线监测系统由特高频（UHF）传感器、背景噪声传感器、现场监测单元（LCU）组成，局放在线监测数据由全站状态监测中心进行汇总、诊断分析。

系统各元件功能如下：
1）特高频（UHF）传感器：
系统使用内置式特高频传感器，安装在变压器放油口阀门的外侧，获取变压器内部局部放电产生的电磁波信号。

2）背景噪声传感器：
背景噪声传感器接收外部移动电话信号、电视信号等固定无线信号，用于消除固定频段的噪声干扰。

3）现场监测单元（LCU）：
现场监测单元（LCU）通过高频同轴电缆与特高频（UHF）传感器相连接，通过硬件RF滤波、混频放大、高速采样及小波阈值滤波等抗干扰处理，提取有效的内部局放信号，进行滤波、分析和特征提取，经过PRPS/PRPD算法处理后上传至全站设备在线监测后台系统。

4）全站状态监测中心
全站状态监测中心根据收到的数据和放电指纹数据库，完成放电类型的模式识别。

提取放电图谱特征，构建放电指纹，进行局部放电识别和故障诊断，并显示和保存各种放电图谱。

3.2 750kV断路器局部放电监测方案
750kV断路器局部放电监测方法考虑采用特高频法。

可分为外置传感器和内置传感器两种方式。

750kV罐式断路器盆式绝缘子外带金属法兰，金属法兰对局放信号具有屏蔽作用，对局放信号检测灵敏度的影响，推荐 750kV罐式断路器局部放电的监测采用内置UHF耦合天线。

如果需要将局部放电的位置定位得更加准确，则需要在每相断路器上安装三个或更多的UHF传感器，使设备成本进一步的提高；另一方面，750kV变电站若采用罐式断路器，罐式断路器比GIS结构相对简单，当断路器某一相出现局部放电超标时，可直接对该相解体检查。

因此，从经济性和实用性上来说，都没有必要对局部放电进行准确定位。

因此智能断路器局部放电监测可不考虑定位功能。

考虑到离线和在线模式，形成两个方案如下：
方案一：采用离线模式，罐式断路器内部配置传感器，按不定位考虑，即断路器每相配置一个传感器，全站配置便携式局部放电检测仪一套。

方案特点：（1）内部传感器，抗干扰能力较强，检测灵敏度较高；（2）传
感器需在断路器制造时安装；（3）便携式局部放电在线检测仪可灵活拆卸，巡
回检测部分传感器，完成对整个变电站设备的检测，也可长期不间断在线监测部
分传感器的信号。

（4）便携式在线检测规模较小，费用相对较低。

方案二：采用在线模式，罐式断路器内部配置传感器，按不定位考虑，即断
路器每相配置一个传感器，每相配置就地采集单元一套，接入全站状态监测中心。

具体配置如下：
每相断路器配置1套UHF耦合探头，并在就地布置有放大器以及电光转换器件，然后通过光纤连接至现场集中器，现场集中器通过光缆与后台服务器系统连接。

方案特点：（1）内部传感器，抗干扰能力较强，检测灵敏度较高；（2）传
感器需在断路器制造时安装；（3）断路器每相局部放电监测信息汇入全站状态
监测中心，能够进行不间断监测；（4）监测系统需处理所有传感器的信号，系
统庞大，价格较贵。

4结语
通过研究分析750kV智能变电站的主变压器局部放电监测方法推荐采用特高
频法，传感器按不定位配置，监测系统按在线监测设置。

750kV智能断路器局部
放电监测方法考虑采用特高频法，监测系统考虑离线和在线两种模式，具体工程
可根据实际情况进行选择。