局放檢測對電力系統的安全穩定的意義

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月08日 07:16

GHPD1002開關柜局部放電測試儀

電能是推動科學技術、國民經濟和社會發展的主要動力。一個安全、穩定、高效的供電系統對社會的發展、國家的經濟建設以及人們的日常生活都具有重要的意義。電力變壓器是整個供電系統的核心設備，其運行可靠性和安全性直接關系到整個電力系統的安全和穩定。運行中的電力變壓器如果發生故障，電力系統將會立即遭到破壞從而導致大面積停電的后果產生，事故不僅僅給人們的日常生活帶來諸多不便，還會導致國民經濟遭受重大損失。為保證電力變壓器的安全可靠運行，相關制造廠商及電力運行部門采取了多重措施進行保護，比如外加避雷器，內用氣體差動保護等等。盡管如此，由于電力變壓器本身內部絕緣結構比較復雜，加上設計本身的缺陷、不盡完善的制造工藝和惡劣的工作環境，其發生事故的概率仍相當高。對我國從1970年到1984年110kV及以上等級的電力變壓器絕緣事故進行相關統計，結果顯示：從1970年到1974年平均事故率為12.6臺次/年，從1975年到1976年平均事故率是18.6臺次/年，從1977年到1979年平均事故率是21.0臺次/年，從1980年到1984年平均事故率是16.2臺次/年。由此可見，監測電力變壓器的運行狀態，及早發現它的潛伏性故障，保證供電系統安全可靠運行具有重要的意義。

電力變壓器內部的絕緣結構非常復雜，避免不了要存在一些缺陷，這些缺陷往往會致使電力變壓器發生故障。對110kV以上等級的電力變壓器所發生的93次故障進行統計分析，結果顯示由于絕緣材料的老化和損壞引起的故障占到總故障數的81%。多種絕緣材料構成的絕緣結構、理論與實際的差別和制造工藝的缺陷會致使絕緣結構中留下不可避免的缺陷，當電力變壓器處于運行狀態時，這些存在缺陷的絕緣結構會出現電場分布不均勻的現象，電場強度分布不均勻的缺陷區域本征擊穿強度一般較低，容易首先被擊穿而形成局部放電。局部放電會侵蝕絕緣結構，相關研究表明：電力變壓器在發生局部放電的過程中會釋放能量，并伴隨電流脈沖、電磁輻射、發光、超聲波傳輸以及化學反應等現象產生，這些現象如得不到有效扼制會反過來加劇局部放電的產生，增加電力變壓器發生故障的可能性。總而言之，局部放電是造成電力變壓器內部絕緣材料老化和損壞的主要原因，及時監測電力變壓器的局部放電水平，可以了解其內部絕緣結構局部放電的發展情況和絕緣材料的老化程度，對確保電力變壓器安全運行，以及實現預知性維修具有指導性意義。

局部放電作為電力變壓器的一個重要指標，長期以來受到電力系統部門、電力變壓器制造廠商以及相關科研機構的重視，制定了相關標準。通過檢測局部放電過程中所伴隨的聲、光、電及化學變化等現象可以實現電力變壓器的局部放電的檢測。目前，依據局部放電過程中所伴隨的現象提出相應檢測技術主要有4種，即脈沖電流檢測技術、超聲波檢測技術、氣相色譜檢測技術和超高頻檢測技術。脈沖電流檢測法技術相對簡單，相比而言實現起來較為容易，但在實際應用中它的局限性也較為突出。其一是檢測信號的頻率較低，一般不超過1 MHz；其二是容易受變電站背景噪聲和空氣電暈的干擾，檢測靈敏度及信噪比不高。這種檢測方法更多是在電力變壓器出廠測試或者離線測試中使用。氣相色譜檢測技術近來發展成熟，相關企業和研究機構都有產品投入現場使用，主要有北京華電云通電力技術有限公司的MT6000、寧波理工監測股份有限公司的MGA2000、河南中分科技有限公司的中分3000以及中南大學的變壓器油中氣體在線監測系統等。這種檢測方法的優勢在于電力變壓器故障類型和故障程度的診斷，但在局部放電檢測方面表現出來局限性也同樣明顯：一方面這種檢測方法只能斷定電力變壓器內部是否有局部放電產生，無法了解局部放電的發展程度；另一方面此方法所采用的油氣分析技術需要一定的時間周期，因此無法反映突發性故障。由于錯開頻率，超聲波檢測方法幾乎不受電氣的干擾，但此方法無法避開機械振動所帶來的影響；另外，與氣相色譜檢測技術一樣存在無法定量分析的問題；還有，超聲波在傳輸過程中受不同介質的影響不一樣，實現檢測難度較大。在實際應用中，超聲波檢測方法更多的只是作為輔助檢測使用，見的是與電脈沖信號一起解決局部放電源的定位問題。以上三種局部放電檢測方法在實際應用中都表現出了明顯缺陷，相關的科研機構和企事業單位已經更多的目光放在超高頻檢測技術上，一方面通過檢測、分析局部放電過程中所輻射電磁波信號的頻譜，可以了解局部放電源的幾何形狀及放電間隙的絕緣強度；另一方面超高頻局部放電檢測技術具有抗干擾能力強和靈敏度高的優勢，在超高頻段內(300-3000MHz )提取局部放電信號，可以避開變電站背景噪音和空氣電暈等千擾信號的影響。

研究電力變壓器局部放電機理，特別是局部放電輻射電磁波的機理，設計超高頻傳感器接收電力變壓器局部放電所產生的電磁波信號，對電力變壓器局部放電的監測，變壓器的維修，維護電力系統的安全穩定具有重要的意義。

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