电力变压器在线监测核心技术研究

电力变压器在线监测核心技术研究

发表时间：2018-07-05T10:10:56.263Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第5期作者：蒋全清[导读] 而且可以代替压力测试来测试电力变压器制造和安装中造成的绝缘缺陷，确定故障位置以便快速有效地解决缺陷。

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉 831100 摘要：在电力系统的运行过程中，最为重要的就是电力变压器。针对变压器在线监测在现场易受干扰的问题，研究变压器局部放电在线监测传感器问题，采用高效传感器去除电磁噪声干扰、电晕信号干扰以及白噪声的干扰。介绍了局部放电的定位技术和局部放电抗干扰技术，对于电力变压器在线监测现场应用具有一定的指导意义。

关键词：电力变压器；在线监测；核心技术引言

电力变压器局部放电能够有效反映出变压器内部绝缘发展情况。为了规范电力变压器科学应用需要加强对电力变压器局部放电的在线监测，通过在线监测及时发现电网内部故障，减少变压器内部的损失，从而更好地促进电网稳定应用发展。

1.电力变压器故障因素分析电能质量指标所描述数据参数的变化是由多个或单一因素引起的，单一故障因素也会造成一个或多个电能质量变化，即电能质量指标变化与故障因素之间存在多对多或一对多的关系。因而在选取有效的电能指标的同时，需要对电力变压器的故障因素进行分析，建立故障因素排查机制。将结合电力变压器结构特点对故障因素进行分析。三相电力变压器以油浸式电力变压器为主，在结构上包括线圈、铁芯及其夹紧装置、油箱、变压器套管、变压器油枕、保护装置和相关测示仪表等。结合其结构进行分析可知，电力变压器故障按组成部分可分为铁心故障、绕组故障、分接开头故障、套管故障、绝缘故障、引线故障、冷却系统故障、密封严密性故障、散热器故障以及其他故障等。

2.变压器局放在线监测传感器装置2.1电流传感器在线监测系统中，对于局部放电领域的监测行为，电流互感器能够从故障点附近提取出局放脉冲信号，脉冲信号提取的效果好坏对后续的处理分析起直接决定性效果，其性能的优劣直接决定了整个监测系统性能的好坏，同时电流传感器也是该监测系统中不可或缺的重要组成部分。在电流传感器性能选择方面，通常选择开口或环形，这是因为对干扰频率会涉及范围进行了充足的考虑。对于 8~10μV/μA 灵敏度的超高频、自积式电流互感器，且为有源宽带型，它可达频带为十到两百千赫兹左右，带宽为三百赫兹。它能应对在线检测实际，其无电气连接，仅仅含磁耦合联系。而罗可夫斯基线圈则组成了该传感器，此传感器安装于变压器易实现。

2.2超高频传感器从大型油浸式电力变压器角度考虑，局部放电通常发生在变压器内的油-屏障绝缘中，该绝缘结构具备相当的复杂性，电磁波在其中进行传播时会发生多次折射、反射及吸收现象。虽然多路信号的折、反射所引起的叠加效果能够提高局放 UHF 信号检测的灵敏度，但也会给局放源的定位带来一定的困难。根据国内外相关领域的研究现状来看，电力变压器的局放超高频检测技术目前正处于发展阶段，还尚没有成型的市场化监测产品问世。超高频检测技术通过对来自变压器内部局部放电所激发的 UHF 电磁波进行接收，可以实现局放的检测和定位，并实现优良的抗干扰功能，其具备测量频率高、检测频带宽、抗干扰性强、灵敏度高等诸多优点，能够较为全面地研究变压器内部绝缘系统中的局放特征。由此可见，该方法的成功应用必将极大地有助于推动变压器局放检测理论和技术的发展，有效提高变压器内绝缘状态评估的可靠性。所以，如何更加精确、可靠的应用超高频检测技术，对于相关研究人员来说仍是一大热点。

2.3电流互感器、超高频传感器的安装参照实际的电流传感器的安装，一方面，可于高压套管、末屏接地线处；另一方面，亦可在绕组中性点与铁心接地线处，超高频传感器可安装于绕组中性点接地处箱体外侧和高压套管处箱体外壁。对于空心罗氏线圈电流互感器，于变压器在线监测系统方面，该谐振式互感器可装设于高压套管底座的法兰处，届时再装设 1 电流传感器，且为小磁芯式，并立处套管末屏接地线处。对于其他变压器，亦能参考以上手段分析。

3.局放定位研究当前，相应的定位法很多，但实际上只有超声法、声电联合和电气法等比较实用。电气法，其依据某种原理，一方面为变压器在固定频率里的等效电路，另一方面，绕组内局放会体现出比值数，它能反映首、末端电压。故而，该手段可判断放电点和确定故障点。超声法，可某种声能进行探测，即由局放辐射出的。它是最灵敏定位法之一，能对绝缘状态作出评判，也属于带电设备外置的一种传感器，能确定局放产生位置，高压电容器、外加电源这些对于超声法可无需考虑，完全免疫电磁性扰动源。声电联合法，需取一基准信号，即局放脉冲。它计及的时差为：电信号、超声信号传至传感器的时间差值，并迅速记录下多种信号，最终确定放电位置。

4.局放抗干扰技术变压器局放测量时，局放有几率整个于干扰源中湮没，而测量的信号大都在多重干扰下。因此，最大限度得识别干扰，再对其抑制，故而得出完整局放就成为了其在线监测的研究热点。

4.1现场干扰的分析变压器在线局放监测中，可能出现的干扰主要来源于两个方面：一方面，由于系统本身因素，如设计不得当使得多种噪声层出不穷等，这些都可经由系统的改善、合理设计、屏蔽强化等途径来减免；另一方面，噪声来源于变电站中的各种设备干扰，如整流器、通信设备等，它们经空间耦合、电源、地线及测量点等方式进入了监测系统。前三者经由屏蔽强化、有源滤波及接地等途径来消除干扰，而带干扰局放可经过单点接地等进行预先去除，以保证变压器稳定运行。经测量点处的传感器，可随局放信号计入监测系统，而干扰信号依据其时域特征可分 3 类：周期窄带连续性、脉冲干扰及白噪声。第一种涵盖：高次谐波、高频保护、载波、无线电通信等。第二种涵盖：随机、周期脉冲干扰，而随机脉冲产生原因多样，一方面由分接开关动作造成，另一方面，则因电晕、局放等产生；周期脉冲则主要由可控硅（S i ）动作与地网脉冲干扰生成；第三种白噪声干扰则包含各种随机性噪声，如绕组间、地间的噪声等。

4.2干扰的抑制

小波包自适应滤波：它基于相位开窗法，这样便把干扰消除了，其考虑了第一种干扰源；极性鉴别：它能对电网中掺杂的某些干扰进行滤除，该系统基于安装处的定向耦合原理，一方面是靠安置在高压套管底的传感器，另一方面将小传感器安装于高压套管末屏，届时通过软件对脉冲实施极性鉴别，其考虑了第二种干扰源。

5.结束语

电力变压器运行的好坏直接影响电网的稳定和安全，是电力系统发展的核心。在整个电网的运行应用中需要加强对电力变压器运行状态的了解。在线监测不仅可以检测出电力变压器的早期内部绝缘故障，避免放电情况的恶化；而且可以代替压力测试来测试电力变压器制造和安装中造成的绝缘缺陷，确定故障位置以便快速有效地解决缺陷。

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