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龙源期刊网变压器超声波局部放电检测案例分析作者：汪正刚周明胡芬丽来源：《中国新技术新产品》2013年第20期摘要：介绍超声波技术在变压器局部放电检测中的应用，通过案例介绍PocketAE超声波检测仪的优缺点、可用性。关键词：超声波；局部放电；变压器；带电检测中图分类号：TM41文献标识码：A传统的变压器局放检测技术是在变压器停电的情况进行，采用传统方法固然可以有效的检测出变压器的局部放电缺陷，但是必须停电进行，达不到供电可靠性的要求。超声波技术可以在变压器正常运行的情况下检测变压器内部的局部放电现象，检测效果较为明显。1超声技术应用于局放检测简介当油浸式变压器内部存在局部放电时，在放电过程中，随着放电的发生，将伴随着爆裂状的声发射，产生超声波，并很快向四周介质传播。如果这时在变压器油箱外壁上安装一个超声波传感器，将超声波信号转换成电信号，就能对变压器内部的局部放电水平进行测量。这种方法即为超声波局部放电检测法。超声波具有很强的穿透能力，但是它在穿透各种介质时都会使波形发生某种程度的畸变，而这种畸变主要变现为幅值的衰减，表1时超声波在不同介质中的传播速度和相对衰减率。从表1可以看出，变压器油的相对衰减率为零，如果变压器内部发生发电，其超声信号就能够较强地传输到变压器油箱上的传感器。而将传感器分别布置在油箱的不同位置上，就可以接收到不同的声波信号。对变压器进行局放测试时，为保证检测的准确性，最好要避开干扰频率范围，通常局部放电在气体中产生的声波频率约为几kHz，在液体和固体中产生的声波频率约几十到几百kHz，因此变压器的超声波局部放电检测的频率应采用高频率，但频率越高，声波在传送过程中的衰减就越大，因此超声波局部放电检测频率一般在数十到数百kHz。阿克苏供电公司使用的检测工具是PocketAE手持式放电巡检仪，它是用于变压器上局部放电（PD）检测的绝佳筛选工具，该设备内部有完整的双通道18位A/D声发射子系统，配备两个超声传感器，低频（20—100kHz）传感器适合GIS检测，高频（大于100kHz）传感器适用于变压器检测，本次案例便是使用高频传感器进行的带电检测。2案例简介龙源期刊网月，阿克苏供电公司对所辖的110kV及以上变电站开展变压器局部放电普测工作，使用的是三泰电力技术公司的便携式高性能计算机化声发射系统（PocketAE），5月28日阿克苏供电公司对220kV阿拉尔变电站35kV一号站用变进行超声波局部放电检测，发现一号站用变内部存在严重的局部放电现象，多次反复测试，确定变压器的油箱中部位置有强烈的局部放电信号，其中在低压侧靠近C相的位置测得的信号最强烈（见图1），为了确定判断的正确性，查找出此变压器的油色谱化验数据，发现油色谱数据也超标，并且对其绝缘油进行跟踪化验，其发展趋势也证实变压器内部存在严重的局部放电现象。变压器局放信号最强的位置见图1。3案例分析采用PocketAE超声波局部放电检测仪，发现变压器油箱中部多个测试点都存在严重的局部放电现象，最强烈的测试点图谱如图2。分析图2，可知：在图a声脉冲数对特征指数图中，声脉冲对特征指数有明显的相关性，峰值集中于特征指数为1，同时声脉冲的数量也较多，此时的图像显示为一个尖尖的凸起；图b幅度对时间图谱中，显示有较高的幅度（大于50dB），且局放连续发生，说明有较高的局放量；图c电压对时间的波形也呈现明显的局放特性；图d声脉冲特征指数对时间，散点图随时间聚类于声脉冲特征指数为1，表明已发生明显的局放。该四幅图与严重局放时的特征图谱极为相似，初步判断变压器内部存在严重局放，为确定判断的正确性，查看该变压器的油色谱化验数据，如表2。通过表2中的数据发现投运后氢气、总烃都明显超过注意值（氢气、总烃的注意值是150uL/L），为排除氢含量是由绝缘油中水分引起，分别对油样做了耐压试验和微水试验，试验结果：耐压62.2kV，微水13.5ug，均满足规程要求，由此排除了变压器进水受潮导致氢含量升高。通过表1的试验数据，发现氢气、甲烷、乙烷含量较大，乙炔含量较小，初步确定本体内部存在低能量放电。另外表1发现各气体组分都在明显增，且增长幅度大，通过比较最近的两次试验数据，计算出产气速率，如表3：表3可发现相对产气速率较大，总烃的相对产气速率高达318.67%/月，远高于注意值10%/月，绝对产气速率氢气超标，高达240.85mL/d，高于注意值10mL/d，总烃的绝对产气速率34.33mL/d，高于注意值12mL/d。由此可发现不仅气体各组分含量不正常，且增长趋势较大，可通过三比值法来判断可能存在的故障类型，通过4月28日的数据计算得到的三比值编码为110，5月22日和5月29日的数据计算得到的三比值编码均为100，对照三比值法故障类型判断方法，再次证明属于低能量的局部放电。根据现场测试及分析判断结果，试验人员对该变压器进行跟踪监测，发现局放信号持续强烈，目前试验结果已上报上级公司运维部，并且已联系厂家人员，对该变压器进行更换处理。结语龙源期刊网超声检测法可以在设备不停电的情况下实现在运设备的状态监测，提高电网供电的可靠性，可以很好的发现设备早期局放，方便设备运行单位更好的了解设备的运行状况。对设备故障诊断，在采用某种仪器不能完全确定诊断结论的情况下，可以再借助其他仪器或者试验方法综合诊断，并且应采取持续跟踪监测，根据检测信号幅值判断故障发展趋势制定检修策略。参考文献[1]王风雷，等.电力设备状态监测新技术应用案例精选[M].北京：中国电力出版社，2009[1]陈志勇，阎春雨，陈志敏，谢津波.变压器超声波局部放电测试在电网中的应用[J]，河北电力技术，2004，23（03）.