電能是推動科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的主要動力。一個安全、穩(wěn)定、高效的供電系統(tǒng)對社會的發(fā)展、國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠性和安全性直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。運(yùn)行中的電力變壓器如果發(fā)生故障，電力系統(tǒng)將會立即遭到破壞從而導(dǎo)致大面積停電的后果產(chǎn)生，事故不僅僅給人們的日常生活帶來諸多不便，還會導(dǎo)致國民經(jīng)濟(jì)遭受重大損失。為保證電力變壓器的安全可靠運(yùn)行，相關(guān)制造廠商及電力運(yùn)行部門采取了多重措施進(jìn)行保護(hù)，比如外加避雷器，內(nèi)用氣體差動保護(hù)等等。盡管如此，由于電力變壓器本身內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加上設(shè)計本身的缺陷、不盡完善的制造工藝和惡劣的工作環(huán)境，其發(fā)生事故的概率仍相當(dāng)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(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計，結(jié)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(jiān)測電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)它的潛伏性故障，保證供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行具有重要的意義。
電力變壓器內(nèi)部的絕緣結(jié)構(gòu)非常復(fù)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(fā)生故障。對110kV以上等級的電力變壓器所發(fā)生的93次故障進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)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(shù)的81%。多種絕緣材料構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)、理論與實(shí)際的差別和制造工藝的缺陷會致使絕緣結(jié)構(gòu)中留下不可避免的缺陷，當(dāng)電力變壓器處于運(yùn)行狀態(tài)時，這些存在缺陷的絕緣結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)電場分布不均勻的現(xiàn)象，電場強(qiáng)度分布不均勻的缺陷區(qū)域本征擊穿強(qiáng)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(jié)構(gòu)，相關(guān)研究表明：電力變壓器在發(fā)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(fā)光、超聲波傳輸以及化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象產(chǎn)生，這些現(xiàn)象如得不到有效扼制會反過來加劇局部放電的產(chǎn)生，增加電力變壓器發(fā)生故障的可能性?？偠灾植糠烹娛窃斐呻娏ψ儔浩鲀?nèi)部絕緣材料老化和損壞的主要原因，及時監(jiān)測電力變壓器的局部放電水平，可以了解其內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)局部放電的發(fā)展情況和絕緣材料的老化程度，對確保電力變壓器安全運(yùn)行，以及實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修具有指導(dǎo)性意義。
局部放電作為電力變壓器的一個重要指標(biāo)，長期以來受到電力系統(tǒng)部門、電力變壓器制造廠商以及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的重視，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過檢測局部放電過程中所伴隨的聲、光、電及化學(xué)變化等現(xiàn)象可以實(shí)現(xiàn)電力變壓器的局部放電的檢測。目前，依據(jù)局部放電過程中所伴隨的現(xiàn)象提出相應(yīng)檢測技術(shù)主要有4種，即脈沖電流檢測技術(shù)、超聲波檢測技術(shù)、氣相色譜檢測技術(shù)和超高頻檢測技術(shù)。脈沖電流檢測法技術(shù)相對簡單，相比而言實(shí)現(xiàn)起來較為容易，但在實(shí)際應(yīng)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(shù)近來發(fā)展成熟，相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都有產(chǎn)品投入現(xiàn)場使用，主要有北京華電云通電力技術(shù)有限公司的MT6000、寧波理工監(jiān)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(xué)的變壓器油中氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)等。這種檢測方法的優(yōu)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(xiàn)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(nèi)部是否有局部放電產(chǎn)生，無法了解局部放電的發(fā)展程度；另一方面此方法所采用的油氣分析技術(shù)需要一定的時間周期，因此無法反映突發(fā)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(jī)械振動所帶來的影響；另外，與氣相色譜檢測技術(shù)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(zhì)的影響不一樣，實(shí)現(xiàn)檢測難度較大。在實(shí)際應(yīng)用中，超聲波檢測方法更多的只是作為輔助檢測使用，最常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(shí)際應(yīng)用中都表現(xiàn)出了明顯缺陷，相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位已經(jīng)更多的目光放在超高頻檢測技術(shù)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(qiáng)度；另一方面超高頻局部放電檢測技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)和靈敏度高的優(yōu)勢，在超高頻段內(nèi)(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(jī)理，特別是局部放電輻射電磁波的機(jī)理，設(shè)計超高頻傳感器接收電力變壓器局部放電所產(chǎn)生的電磁波信號，對電力變壓器局部放電的監(jiān)測，變壓器的維修，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要的意義。
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