试论电力变压器局部放电检测技术的发展和现状.docx

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试论电力变压器局部放电检测技术的发展和现状

科技信息专题论述

试论电力变压器局部放电检测技术的发展和现状

甘肃省金昌市金川集团公司铁路运输分公司电务段蔡秀梅

［摘要］本文概述了电力变压器局部放电检测技术的研究现状，着重论述了近几年发展起来的数字化测量和超声波检测，并对电

力变压器绝缘局部放电检测技术的发展前景做了探讨。

［关键词］电力变压器局部放电检测

引言

随着电力系统的发展和电压等级的提高，局部绝缘放电已经成为

电力变压器绝缘劣化的重要原因。

因而，变压器局部绝缘放电的检测和

评论也就成为绝缘状况检测的重要手段。

因此，无论是研究机构、制造

商、还是电力系统运行部门，都越来越关心变压器局部绝缘放电检测技

术的发展，并广泛地把局部放电检测作为质量监控的重要指标。

电力变

压器在绝缘局部放电过程中会产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及

生成一些新的生成物，并引起局部过热。

因此，相应的出现了电脉冲检

测法，超声波检测法，光测法，化学检测法等多种检测方法。

对于常用的

检测方法本文做简单介绍，并阐述了它们各自的优缺点。

近几年来，局

部放电检测在数字化测量、超高频检测等方面有了较快的发展。

本文粗

略介绍了它们的原理及应用情况，并讨论了它们在未来的应用中的发

展前景。

1.常见的几种局部放电检测方法

1.1超声检测法

用固定在变压器油枕壁上的超声传感器可以接受到变压器内部局

部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小及位置。

通常采用的

超声波传感器是压电传感器，选用的频率范围为

70—150KHZ，目的是

为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。

由于超声法受电气

干扰小以及它在局部放电定位上的广泛应用，人们对超声法的研究较

为深入。

但变压器内部绝缘结构复杂，各种声介质对声波的衰减及对声

速的影响都不一样。

目前使用的检测超声波传感器抗电磁干扰能力较

差，灵敏度也不高，这就增加了检测难度。

近年来，由于声电换能元件效

率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高，

因而该方法的发展应用是非常有希望的。

1.2光测法

它是用局部放电产生的光辐射进行的。

在变压器油中，各种放电发

出的光波长不同。

研究表明，通常在

500—700mm之间。

光电转换后通

过检测光电流特性，可以实现局部放电的识别。

虽然，在实验室中利用

光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展，

但由于光测法设备复杂昂贵，灵敏度低，且需要被检测物质对光来说是

透明的，因而不可能在实际中得以广泛应用。

1.3化学检测法

当变压器中发生局部放电时，各种绝缘材料会发生分解破坏，产生

新的生成物，通过检测生成物的组成和浓度，可以判断局部放电的状

态。

目前，该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断中。

故障类型不

同，故障程度也不同，气体的组成和浓度也不相同，由此建立起来的模

式识别系统可实现故障的自动识别。

但直到目前，仍然没有形成统一的

判断标准。

因为它对发现早期潜伏性故障较灵敏，但不能反映突发性故

障。

1.4脉冲电流法

脉冲电流法是通过检测阻抗、检测变压器套管接地线、外壳接地

线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流来获得实在

放电量。

是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。

国际专门机构对此

也制定了专门的标准，该电流传感器通常按频带可分为窄带和宽带两

种。

窄带传感器一般在

10KHZ左右，具有高灵敏度、抗干扰能力强等优

点，但输出波形严重畸形。

宽带传感器带宽为

100KHZ左右，具有脉分

辨率高的优点，但信噪比低。

该方法的主要缺点：

一是由于检测阻抗和

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，当试样的电容量比较大时，受耦合阻抗的限制，灵敏度也受到了一

定的限制。

二是测试频率低，一般小于

1MHZ，因而包含的信息量少。

三

是在离线状态其灵敏度较高，而现场中易受外界干扰噪声的影响，抗干

扰能力差。

1.5射频检测法

它从变压器的中性点处测取信号。

测量的信号频率可以达到

30MHZ，大大提高了局部放电的测量频率。

同时测试系统安装方便，检

测设备不改变电力系统的运行方式，对于三相局部放电信号的总合无

法进行分辨，而且信号易受外界干扰。

但随着数字化滤波技术的发展，

射频检测法在局部放电在线检测中得到了广泛的应用。

2.数字化局部放电测量

近年来，随着电子技术的飞速发展和电子计算机的广泛应用，计算

机辅助测试系统在变压器局部放电中的应用越来越广泛。

人们将计算

机辅助测试系统与传统的测试方法相结合

将测试的局部信号经过放

大、滤波后进行

A—B转换，将模拟量转换成数字量后送入计算机进行

数据处理和分析，作出各种谱图和统计量，由此来分析变压器局部放电

情况。

电力变压器数字化局部放电测量系统普遍采用如下的框图结构

:

测量局部图形特征提取识别分类识别结果

数据库

2.1谱图的分析

通过建立放电相位、放电量、放电能量和放电次数之间的关系，绘

制反映局部放电的不同特征的各种谱图，通过这些谱图可以反映放电

在不同方面的特征，从而从总体上概括放电的大部分有效信息。

2.2特征的提取

就是将反映放电特征的信息从局部放电谱图中提取出来，要求表

达形式简洁，以便提高后续对特征量的识别效率，同时必须能够反映放

电的全部信息，并将局部放电参数进行数学变换成可得到的一系列统

计数据，利用这些特征数据可以进行放电类型识别。

2.3数据库

它是将放电的数据存储下来形成一个数据库作为识别时进行数据

比较的依据。

数据库的结构和建立方法各有不同，常采用设备—问题—

数据的树形结构，能较清楚地反映不同放电缺陷在不同部位中的归属。

2.4识别的分类

它是对局部放电类型加以识别。

常见的是统计概率分类法和距离

分类法以及模糊识别等识别系统。

只要将已知的放电模式输入系统经

过有限次的学习训练过程，系统经自我调节内部神经元件之间的权值，

自行建立模型库，当未知缺陷的特征量被输入时与已知模型进行比较，

找出最相似的，从而达到识别的目的。

通过数字化测量，可以使研究和检测人员更准确、更简单地了解变

压器的绝缘系统情况，从而使局部放电识别告别了依靠测试人员的试

验经验获取的历史。

迄今为止，数字化测量都是针对脉冲电流法而进行

的，它虽然有很多明显的优点，但仍然存在一些不足。

3.超高频局部放电检测

由于传统检测方法存在不足，继而出现了新的检测方法

—超高频

检测。

变压器局部放电所产生的超高频（

300—3000MHZ）电信号实现了

电力变压器局部绝缘放电的检测和定位，并实现了抗干扰。

采用超高频检测变压器局部放电主要优点有：

一是局部放电脉冲

能量几乎与频带宽成正比，当只考虑检测元件的热噪声对灵敏度的影

响时，用超频宽带检测有更高的灵敏度；二是研究表明在变压器使用现

场，变电站的背景、噪声和空气中电晕产生的电磁干扰频率一般很低，

可用宽频法对其进行有效的抑制，用窄频法将其与局部放电信号加以

区别。

由此可见，用合适的超高频传感器可以测量真实的变压器绝缘中

局部放电的性质和物理过程。

目前，对于超频传感器的电力变压器局部放电检测，人们研究的较

少。

由于超高频检测法明显的优越性，可以预料未来该方法的应用是非

常有前景的。

同时，在放电量标定、放电严重程度（下转第

665页）

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664

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科技信息专题论述

浅谈设备修理技术及选择依据

胜利石油管理局海洋钻井公司设备管理科马志民

［摘要］本文介绍在设备修理中经常采用的金属加工、焊修、热喷涂、覆镀、胶接、零件表面强化、电解磨削等修理方法以及设备修

理技术的选择依据。

［关键词］设备修理技术金属加工焊修工艺热喷涂技术

设备修理技术是指保持或恢复设备的性能、工作精度和几何精度

所采取的技术措施。

它是各种维修方法、修理方案、维修材料、维修设备

及其基础理论的总称。

一、一般修理采用的方法

在磨损和损伤的大量零件中大部分可以利用一般的金属加工工艺

技术就可以修复，常用的有钳工、校正、机械加工等。

1.钳工加工

钳工加工恢复零件工作能力的方法主要有：

调整垫片、锉削和刮

光、铣和研磨、销钉法、补片法等。

2.零件校正

零件校正是利用金属的塑料性变形来恢复零件磨损或损坏部位形

状的一类方法，常用的有压力校正和火焰校正。

压力校正也称冷校，如果零件尺寸较大或塑性差也可以适当加热，

冷校后必须进行消除内应力的热处理。

火焰校正是氧气

-乙炔热点校正的简称，也称热校，其校正效果

好、效率高，适合于一些尺寸较大、形状复杂的零件。

热校的零件变形稳

定，疲劳强度受影响较小，是一种值得推广的方法。

其关键是使加热点

温度迅速升高，因此要求焊具热量大、加热面积小，加热长度一般不宜

超过工件长度的

70%，加热深度一般在工件厚度的

30%～50%。

3.机械加工

机械加工修复时修理中最重要而又最常见的一种方法，其特点是：

加工批量小，加工余量小，工件硬度高，因此机械加工修复比制造新零

件的加工困难，对加工精度要求高。

常用的方法有修理尺寸法、镶套修复法、替换部分零件法。

二、焊修工艺

焊修工艺能修复多种情况下的零件耗损，如磨损、裂纹、断裂、凹

坑、缺损等。

焊修工艺又称金属丝堆焊工艺，是利用电弧或气体火焰的

热量将焊条焊丝和零件金属熔化以填补零件的磨损和恢复零件的完

整。

在修理工作中采用的有手工堆焊、铸铁补焊、铝合金焊补、振动堆

焊、二氧化碳气体保护自动堆焊等。

该工艺使用设备简单、成本低，目前

广泛应用于修复链轮的内孔及齿表面的磨损、轴的配合表面、键槽和花

键、轴套和轮毂、齿轮个别牙的磨损、皮带轮裂纹以及各种壳体、金属底

座加固等。

三、热喷涂技术

热喷涂技术是用高速气流将粉末的物质或线材加热融化后吹成雾

状，喷射到事先准备好的零件表面上，形成一层覆盖物的过程，统称喷

涂。

喷金属材料的称金属喷涂，喷尼龙材料的称尼龙喷涂，喷二硫化钼

的称二硫化钼喷涂。

不管采用哪种喷涂方法修复磨损的零件，其工艺过程基本相同，主

要工艺分三个阶段，即零件喷涂前的表面准备、喷涂后的表面加工及处

理。

覆镀技术

四、覆镀技术

对加工精度高、磨损量小的合金钢制造的零部件以及一些装饰性

部件可以采用覆镀技术，该技术不仅可以恢复零件的尺寸、改善表面性

能，同时也不会使零件变形、不会影响零件原来的热处理组织结构。

常用的覆镀技术有电镀，包括镀铬、镀铁、镀镍、镀铜，刷镀，化学镀

镊，电火花镀覆等方法。

五、其它维修技术

随着技术的不断发展，设备修理的技术日新月异，特殊的修理方法

应用越来越广泛，这些技术包括胶接、零件表面强化、电解磨削、带压密

封等。

1.用胶粘合或修复零件及配合的方法称为胶接，所用的粘合剂有

合成粘接剂、无机粘接剂氧化铜胶。

其优点是粘接力强、粘接材料范围

广、不需要加高温、不泄漏、耐腐蚀、工艺简单等优点。

缺点是抗冲击性

能差、合成粘接剂不耐高温和耐老化性能差等。

2.零件表面强化是利用机械加工的方法和金属的塑性特点，在一

定条件下使金属表面在外力作用下产生塑性变形以改变表层结构而又

不破坏金属整体形状的加工方法。

表面强化分静力冷作法和动力冷作

法。

静力冷作包括孔的压光法和滚子压光法；动力冷作法包括喷砂处理

和钢球敲击法。

零件表面强化能够提高零件的疲劳强度，增加金属抗腐

蚀能力和耐磨性，简化加工工艺。

但是只是对弯曲、扭曲的零件有效，对

于受接触应力的表面（如齿轮齿表面及滚动轴承外座圈等）进行强化反

而有害。

3.电解磨削适用于解决齿轮、链轮、花键等零件的焊后修复的加工

问题，也称阳极机械加工。

是将通电金属在电解液中所产生的阳极溶解

与机械加工相结合，以电化学作用为主、机械作用为辅助的一种表面强

化加工方法。

其特点是可以加工一般机械加工方法难以加工的高硬度

合金材料，具有较高的生产率和加工精度。

选择设备修理技术的主要依据是用这些方法所得到修复层的机械

性能以及承修单位的具体条件。

评选修复层机械性能的主要指标是修

复层与零件基体金属的结合强度、修复层的耐磨性、修复层对零件疲劳

强度的影响等。

同时，还要全面考虑覆盖层的厚度，零件磨损程度的不

同要求恢复至标准尺寸所需要的覆盖层厚度也不同，应按零件磨损的

实际确定修复工艺。

而用手工焊等造成零件局部受高温融化，进而影响

金属组织及机械性能的变化，在选择修复技术时也应当注意。

选择零件修复方法主要应考虑以下几点：

技术的先进性、工艺的合

理性、质量的可靠性和经济的可行性。

参考文献

［1］马世宁，刘谦等

.现代设备维修技术.中国计划出版社，2006年

6

月第

1版

［2］亓和平，崔金兰

.油田企业设备管理.中国石化出版社，2005年

7

月第

1版

（上接第

664页）判断、放电类型判别、检测方法选择和检测规程建

立等方面仍需要大量的试验研究和经验积累。

4.未来的发展

声测法、光测法和化学检测等非电检测法，由于其抗干扰性好，受

电气特性影响不大，而且操作方便，因而在未来的检测中将会有更进一

步的发展。

目前，声测法作为主要的辅助测量手段，随着对绝缘局部放

电超声波测量研究的深入，会定量地分析放电强度，从而形成从检测到

定位的放电判断标准。

脉冲电流法是目前国际上有标准的局部放电检测方法，尽管测量

频率低，频带窄，信息量少，但仍然以其为国际测量标准。

射频检测给我

们提供了一条新途径—可以通过检测远高于传统测量频率的局部放电

信号对电力变压器进行诊断，消除了干扰，从而实现了脉冲信号精确的

提取。

近几年发展起来的超高频法就是该思路的发展和延伸。

利用超高

频法研究变压器局部放电，克服了传统的脉冲电流法的缺点。

尽管近年

来对变压器局部放电进行超高频检测取得了一定的进展，但由于它一

系列潜在的优越性，在未来检测中将有广阔的前景。

超高频检测和数字化检测两者的结合，在未来的变压器局部绝缘

放电检测中将会发挥极为重要的作用。

如:

研究变压器中各种典型局部

放电类型在超高频中的特征，建立变压器局部放电指纹库，利用数字化

测量的处理方式，实现局部放电的自动识别等。

要实现上述检测思路，

还需要解决很多关键性的技术难题。

总之，该方法在未来的应用中将有

助于推动电力变压器局部放电检测理论和技术的发展，提高绝缘诊断

的准确性和可靠性。

参考文献

［1］孙建民等

.传感器技术［

M］.清华大学出版社,2005.

［2］常健生

.检测与转换技术［

M］.机械工业出版社.

［3］吴道悌

.非电量电测技术［

M］.西安交通大学出版社,2004.

［4］吴道悌

.非电量电测技术［

M］.西安交通大学出版社,2004.

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