魏哲宇

[摘? ? 要] 基于目前在GIS領(lǐng)域成功應(yīng)用的超高頻方式，通過(guò)傳感器來(lái)采集變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，并結(jié)合放電信號(hào)的PRPD圖譜來(lái)分析判斷局部放電的性質(zhì)與嚴(yán)重程度，精準(zhǔn)的計(jì)算放電信息參數(shù)，更直觀反應(yīng)變壓器運(yùn)行時(shí)的真實(shí)情況。該項(xiàng)技術(shù)在工程層面的應(yīng)用，有望給變壓器的局放帶電檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)實(shí)質(zhì)的突破，有助于實(shí)現(xiàn)大型變壓的狀態(tài)檢修并提升設(shè)備管理水平。

[關(guān)鍵詞] 超高頻;局放檢測(cè);帶電檢測(cè)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 03. 037

[中圖分類號(hào)] F273? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2019）03- 0090- 06

1? ? ? 研究背景和意義

變壓器內(nèi)部局部放電的帶電檢測(cè)是變壓器帶電檢測(cè)項(xiàng)目中最具價(jià)值的測(cè)試之一，但由于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境及局部放電的微弱性，也使之成為帶電檢測(cè)項(xiàng)目中最具挑戰(zhàn)的測(cè)試。在近些年來(lái)的應(yīng)用研究中，由于變壓器套管末屏取信號(hào)方式受限，而從變壓器接地端非電容式取信號(hào)的局限性較大，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部局放的帶電檢測(cè)一直無(wú)法取得有效突破。

本項(xiàng)目是基于目前在GIS領(lǐng)域成功應(yīng)用的超高頻方式（200 MHz～1 GHz），通過(guò)傳感器來(lái)采集變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號(hào)。由于變壓器油箱本身具有的噪聲屏蔽作用，結(jié)合超高頻段的各類噪聲及干擾較小且易于識(shí)別的特點(diǎn)，使這種測(cè)試方式具有很強(qiáng)的抗干擾性，可以有效地檢測(cè)變壓器內(nèi)部發(fā)生的局部放電現(xiàn)象。由于帶電檢測(cè)無(wú)法對(duì)局部放電定量，故主要是通過(guò)放電量的相對(duì)變化來(lái)進(jìn)行分析，并結(jié)合放電信號(hào)的PRPD圖譜來(lái)分析判斷局部放電的性質(zhì)與嚴(yán)重程度。

隨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等的不斷發(fā)展，局部放電的檢測(cè)向著超高頻和超寬頻方向發(fā)展。局部放電超高頻檢測(cè)是通過(guò)超高頻傳感器提出變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)。局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)作為電氣設(shè)備局部放電檢測(cè)的一種新的手段和方法，越來(lái)越受到重視，在國(guó)內(nèi)外取得了較快的發(fā)展，并在電力設(shè)備如GIS、同步發(fā)電機(jī)、電纜等的檢測(cè)中得到了初步的應(yīng)用。

近年來(lái)，荷蘭研究人員Rutgers，Pemen等人在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)變壓器局部放電的超高頻檢測(cè)進(jìn)行了一些初步研究，它們的研究結(jié)果表明：油中放電上升沿很陡，脈沖寬度多為ns級(jí)的，能激起1 GHz以上的超高頻電磁波。法國(guó)ALSTOM輸配電研究中心的K. Raja等人在實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種典型放電模型局部放電的超高頻特性進(jìn)行了研究，并發(fā)明了能夠選擇干擾最小的頻段進(jìn)行檢測(cè)的超高頻局部放電檢測(cè)方法，并據(jù)此建立了局部放電模式識(shí)別的方法。在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)的陳慶國(guó)、王曉寧等人也在實(shí)驗(yàn)室對(duì)變壓器局部放電的超高頻檢測(cè)進(jìn)行了研究，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建立了局部放電的超高頻檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)放電模型在空氣和油中的放電特性進(jìn)行了對(duì)比和分析，并對(duì)將超高頻傳感器安置于在變壓器內(nèi)部引出線附近來(lái)檢測(cè)局部放電進(jìn)行了研究。在變壓器局部放電超高頻檢測(cè)的研究中，國(guó)內(nèi)外研究人員在思路和方法上存在許多的相似之處。

2? ? ? 項(xiàng)目的理論和實(shí)踐依據(jù)

2.1? ?變壓器局部放電機(jī)理及其超高頻傳感器選擇

變壓器的液體、固體的組合絕緣性能比較好，但也難以完全消除微量的氣泡，即使在制造已去除了氣泡，但在運(yùn)行過(guò)程中，由于熱脹冷縮，不同材料特別是導(dǎo)體與介質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，也會(huì)逐漸出現(xiàn)裂縫;或者在運(yùn)行中由于有機(jī)高分子的老化分解出各種揮發(fā)物，這些都可能使絕緣體中出現(xiàn)氣泡或氣隙而導(dǎo)致局部放電。局部放電一般不會(huì)引起絕緣的貫通性擊穿，但是可以導(dǎo)致電介質(zhì)（特別是有機(jī)電介質(zhì)）的局部損壞。若局部放電長(zhǎng)期存在，則在一定條件下可能造成絕緣介質(zhì)電氣強(qiáng)度的降低。因此局部放電對(duì)絕緣設(shè)備的破壞是一個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程，對(duì)于高壓電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是一種隱患。局部放電的特性一般可與絕緣缺陷相互很好的印證，即根據(jù)局部放電特性可以確定電氣設(shè)備絕緣的局部損壞程度。在某種情況下，絕緣的性能可以按某種最能說(shuō)明問(wèn)題的特性來(lái)判斷，而對(duì)于不同設(shè)備的絕緣，這些特性可能各不相同。在多數(shù)情況下，綜合測(cè)量各種局部放電特性可以較客觀的評(píng)價(jià)產(chǎn)品的絕緣水平。

超高頻傳感器是變壓器局部放電超高頻檢測(cè)系統(tǒng)中最重要的部分，能夠有效接收局部放電脈沖發(fā)射的電磁波，變壓器局部放電超高頻傳感器安裝位置方法主要兩種：①在變壓器箱體安裝介質(zhì)窗，透過(guò)介質(zhì)窗可檢測(cè)內(nèi)部高頻電磁場(chǎng)，該方法在實(shí)驗(yàn)室研究已取得了良好的效果，然而該方法要求在停電狀態(tài)下來(lái)安裝介質(zhì)窗，對(duì)已投運(yùn)變壓器非常困難;②將天線從變壓器油閥中插入，保持天線面與箱體內(nèi)壁在同一平面上，將所測(cè)得的信號(hào)通過(guò)直接用電纜從變壓器中導(dǎo)出并送入檢測(cè)裝置。這樣不僅提高了檢測(cè)的靈敏度，而且安裝方便，易于實(shí)現(xiàn)。

2.2? ?變壓器局部放電檢測(cè)抗干擾方法

通訊信號(hào)、檢測(cè)設(shè)備的熱噪聲、系統(tǒng)白噪聲、來(lái)自電力系統(tǒng)的電暈及電氣設(shè)備的操作都會(huì)干擾對(duì)超高頻信號(hào)的檢測(cè)、識(shí)別和分析。通常，抗干擾技術(shù)包括硬件濾波技術(shù)和軟件濾波技術(shù)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，可在一定程度上抑制某些類型的干擾，但由于現(xiàn)場(chǎng)干擾的復(fù)雜性，僅僅依靠硬件濾波不能達(dá)到滿意的結(jié)果。隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，開始嘗試用數(shù)字信號(hào)處理的方法解決如何從強(qiáng)大的干擾中提取局部放電信息的問(wèn)題。

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的小波分析為局部放電去噪研究提供了新的強(qiáng)有力的工具。小波分析同時(shí)具有很強(qiáng)的時(shí)域和頻域的分析能力，成為近年來(lái)數(shù)字信號(hào)處理研究領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，用于局部放電監(jiān)測(cè)的小波去噪方法主要有模極大值法和閾值法兩類，前者實(shí)現(xiàn)過(guò)程比較復(fù)雜，重構(gòu)信號(hào)誤差較大。后者算法簡(jiǎn)捷，在局部放電監(jiān)測(cè)去噪中應(yīng)用較多。在采用閾值法去除與局部放電脈沖混疊的背景噪聲時(shí)，由于基小波和閾值的選擇對(duì)去噪信號(hào)的畸變具有直接影響，因此，最優(yōu)基小波和閾值的選擇是解決小波去噪后的局部放電脈沖信號(hào)畸變及幅值誤差的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.3? ?局部放電模式識(shí)別技術(shù)

要準(zhǔn)確地了解和掌握電力變壓器內(nèi)缺陷類型性質(zhì)和特征，有效的方法是對(duì)獲得的局部放電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別。研究局部放電現(xiàn)象與絕緣缺陷之間的關(guān)系，是局部放電模式識(shí)別的主要目的。

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，模式識(shí)別方法開始應(yīng)用于局部放電類型的識(shí)別，和傳統(tǒng)的依靠專家目測(cè)進(jìn)行放電類型判定相比，顯著提高了識(shí)別的科學(xué)性和有效性。隨著超高頻檢測(cè)法的發(fā)展，應(yīng)用于脈沖電流檢測(cè)法的局部放電模式識(shí)別技術(shù)被引入超高頻檢測(cè)法。局部放電模式識(shí)別大致可以分為放電模式構(gòu)造、特征提取和模式分類三個(gè)主要部分。

（1）放電模式。局部放電模式主要包括PRPS模式、PRPD模式、缸模式與放電脈沖波形模式等四種主要應(yīng)用的局部放電模式。

（2）局部放電模式特征參數(shù)。目前局部放電模式特征提取常用的方法主要有統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)法、分形特征參數(shù)法、數(shù)字圖像矩特征參數(shù)法、波形特征參數(shù)法、小波理論方法等。

（3）模式分類。在模式識(shí)別中，常用的分類器有基于距離的模式分類器、線性及非線性分類器、聚類分析分類器、模糊識(shí)別分類器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在局部放電模式識(shí)別中得到了最廣泛應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。

本項(xiàng)目從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，針對(duì)以上提及的局部放電超高頻信號(hào)的提取、抗干擾、模式識(shí)別等技術(shù)方式，對(duì)電力變壓器局部放電超高頻檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全面研究。

3? ? ? 試驗(yàn)材料與方法

局部放電是電力變壓器絕緣劣化的重要原因，局部放電的檢測(cè)和評(píng)價(jià)一直是變壓器絕緣狀態(tài)檢測(cè)的手段。因此，無(wú)論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商，還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門，都非常關(guān)心局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。超高頻方法用于測(cè)量GIS已經(jīng)有了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)。但是由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，超高頻方法用于測(cè)量變壓器局部放電也才剛剛開始。

3.1? ?局部放電超高頻測(cè)量技術(shù)原理

每一個(gè)局放的產(chǎn)生都會(huì)伴隨有一個(gè)很陡的電流脈沖，并向其周圍輻射電磁波。變壓器油隔板結(jié)構(gòu)的絕緣強(qiáng)度比較高，因此變壓器中的局部放電能夠輻射很高頻率的電磁波，最高頻率能夠達(dá)到幾GHz。研究表明，變壓器中局部放電脈沖上升沿時(shí)間基本上為1～2 ns，因此，它發(fā)射的電磁波中超高頻分量相當(dāng)?shù)母?。這些超高頻成分可以用電容傳感器或超高頻天線加以接收。

近幾年，出現(xiàn)的一種新型局部放電檢測(cè)方法——超高頻（UHF）檢測(cè)法。局部放電超高頻檢測(cè)法通過(guò)測(cè)量變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)、定位，其抗干擾性能好。

3.2? ?變壓器內(nèi)部局部放電超高頻檢測(cè)系統(tǒng)組成

本項(xiàng)目主要進(jìn)行對(duì)變壓器內(nèi)部局部放電帶電檢測(cè)研究的局部放電超高頻檢測(cè)系統(tǒng)主要由高頻傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和工控機(jī)。其中，超高頻傳感器可以通過(guò)變壓器的油閥伸入變壓器內(nèi)，整個(gè)過(guò)程可以帶電操作，變壓器無(wú)須停電。

信號(hào)調(diào)理單元主要功能是根據(jù)計(jì)算機(jī)的指令，調(diào)節(jié)選通信號(hào)的帶寬和中心頻率，使得只有特定頻率的信號(hào)才能通過(guò)，這樣既可以濾掉頻率較低的電暈放電等信號(hào)的干擾，也能避開移動(dòng)電話、無(wú)線電通信等頻帶較為固定的超高頻信號(hào)的干擾，因而系統(tǒng)的抗干擾性強(qiáng)。

對(duì)于 UHF 測(cè)量結(jié)果，除了相對(duì)變化狀況之外，也可以形成放電信號(hào)的PRPD 圖譜，通過(guò) PRPD 圖譜分析判別局放的性質(zhì)與嚴(yán)重程度。

4? ? ? 試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

4.1? ?項(xiàng)目實(shí)施方案

檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建如圖1所示。

超高頻傳感器通過(guò)變壓器的油閥伸入變壓器內(nèi)，整個(gè)過(guò)程可以帶電操作，變壓器無(wú)須停電。

高頻傳感器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器的測(cè)量頻率范圍為200 MHz～2 GHz，傳感器裝置自身帶有法蘭和標(biāo)尺，通過(guò)變壓器的放油閥置入變壓器油箱。所連接的轉(zhuǎn)換器把所測(cè)量到的超高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)采集單元可以處理的信號(hào)之后發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元。該傳感器在變壓器油箱內(nèi)部采集局放電所產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，由于油箱本身所具有的屏蔽作用，以及超高頻段的各類噪聲及干擾比較小且易于識(shí)別，所以這種測(cè)量方式具有很強(qiáng)的抗干擾性，可以有效地監(jiān)測(cè)變壓器油箱內(nèi)部所發(fā)生的局部放電現(xiàn)象。雖然該信號(hào)本身無(wú)法對(duì)局部放電進(jìn)行定量，不過(guò)可以對(duì)放電量的相對(duì)變化進(jìn)行相對(duì)監(jiān)測(cè)。采樣之后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送到采集單元內(nèi)部基于 FPGA 的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)：中心頻率與帶寬均可自由調(diào)節(jié)的數(shù)字濾波器，可按照現(xiàn)場(chǎng)條件在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳的測(cè)量信噪比狀態(tài)。

后臺(tái)系統(tǒng)檢測(cè)軟件主要完成：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)量管理、測(cè)量數(shù)據(jù)保存、基于趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的告警邏輯處理、基于瀏覽器的數(shù)據(jù)圖形化用戶管理等。

軟件功能特性：形成PRPD 圖譜，為專家系統(tǒng)對(duì)局放類型以及嚴(yán)重程度評(píng)估提供基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)管理，所有數(shù)據(jù)都保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中形成趨勢(shì)記錄。數(shù)據(jù)處理與顯示，以設(shè)定的方式以及選定的圖形對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。專家分析系統(tǒng)，以各個(gè)信號(hào)為基礎(chǔ)，對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)判斷。

4.2? ?試驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

4.2.1? ?在變壓器送電前后，安裝與變壓器接地上的高頻CT的測(cè)試結(jié)果比較

通過(guò)高頻CT的測(cè)試比較，較難清晰看到圖譜差異，為此，采用3CFRD技術(shù)，對(duì)噪聲與局放進(jìn)行三頻率分析，區(qū)隔出局放，通過(guò)選定分離，可以得到較為明確的局放圖譜

4.2.2? ?在變壓器送電前后，超高頻測(cè)試UHF的測(cè)試結(jié)果比較

送電前UHF的測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

可以看到測(cè)試圖譜非常干凈，沒(méi)有任何干擾

送電后UHF的測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

不需要任何噪聲分離，可以看到非常清晰的局放圖譜

4.2.3? ? 變壓器內(nèi)部局放，高頻CT與超高頻UHF的測(cè)試結(jié)果比較

通過(guò)比較常規(guī)的高頻CT測(cè)試與超高頻UHF的測(cè)試圖譜，可以看出，超高頻的局放圖譜背景無(wú)噪聲，局放非常清晰，而高頻CT測(cè)試結(jié)果則需要進(jìn)行復(fù)雜的噪聲分離處理，才能初步確定局放。因此，對(duì)于變壓器內(nèi)部局放測(cè)試，超高頻具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，給現(xiàn)場(chǎng)分析判斷帶來(lái)極大的便利，非常有助于對(duì)變壓器內(nèi)部局放的分析判斷，這是選用超高頻測(cè)試變壓器內(nèi)部局放的價(jià)值所在。

4.2.4? ?高頻CT與超高頻UHF測(cè)試結(jié)果的驗(yàn)證

由于高頻CT測(cè)試與超高頻UHF測(cè)試，是完全獨(dú)立的兩個(gè)MPD局放采集測(cè)試系統(tǒng)完成，因此，可以將這兩個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試最終結(jié)果進(jìn)行互相驗(yàn)證，如果是真正的變壓器內(nèi)部局部放電，則兩個(gè)測(cè)試結(jié)果應(yīng)該是一致的，因?yàn)槔硐刖址旁诟鱾€(gè)頻率段都是一致的，以下為兩個(gè)測(cè)試結(jié)果的PRPD圖比較高頻CT測(cè)試圖譜（3CFRD噪聲分離后回放圖譜），如圖4所示。

超高頻UHF測(cè)試圖譜如圖5所示。

通過(guò)以上圖譜比較，可以清晰看出為同一局部放電，其電壓相位完全相同，可以在高頻與超高頻區(qū)域互相驗(yàn)證。

4.2.5? ?超高頻測(cè)試中心頻率頻帶選擇研究

通過(guò)UHF頻譜曲線，選擇300 M測(cè)試中心頻率，在UHF圖譜中選擇了靈敏的中心頻率與頻帶，測(cè)試圖譜清晰良好，測(cè)試電壓達(dá)到17.66 mv。選擇400 M測(cè)試中心頻率，在UHF圖譜中選擇了另一個(gè)靈敏的中心頻率與頻帶，測(cè)試圖譜清晰良好，測(cè)試電壓達(dá)到23.13 mv。選擇500 M測(cè)試中心頻率。在UHF圖譜中選擇了不靈敏的中心頻率與頻帶，測(cè)試圖譜不明晰，測(cè)試電壓僅有0.34mv。可以看出，通過(guò)FFT頻譜圖，選擇合適的中心頻率與頻帶，對(duì)于局放測(cè)試非常重要。

4.2.6? ?超高頻傳感器插入深度對(duì)測(cè)試影響的分析研究

超高頻傳感器完全插入時(shí)，測(cè)試電壓為23.13 mv。超高頻傳感器退出10 CM時(shí)，測(cè)試電壓為10.83 mv。超高頻傳感器退出20 CM時(shí)，測(cè)試電壓僅為2.594 mv通過(guò)以上試驗(yàn)分析，可以看出，需要盡可能將超高頻傳感器插入變壓器器身，在確保安全前提下，獲得最佳的測(cè)試效果。

5? ? ? 技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)

5.1? ?超高頻傳感器選擇

研究表明，局部放電脈沖能量幾乎與頻帶寬度成正比，當(dāng)只考慮檢測(cè)儀元件的熱噪聲對(duì)靈敏度的影響時(shí)，用寬頻帶檢測(cè)有更高的靈敏度，因此，變壓器局部放電超高頻傳感器選用寬頻帶是有利的。在變壓器局部放電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，干擾源多且干擾信號(hào)強(qiáng)，這極大地增加了局部放電信號(hào)提取的難度。研究表明，在變壓器工作現(xiàn)場(chǎng)，變電站背景噪聲和空氣中電暈干擾的頻率通常小于400 MHz。研究人員還發(fā)現(xiàn)，變壓器局部放電所激發(fā)的超高頻信號(hào)能量主要集中在400 MHz到1 100 MHz?？紤]天線內(nèi)置的需要，因此，選擇天線的下限截止頻率為500 MHz，可以較好地抑制噪聲干擾（具有固定頻率的電臺(tái)和移動(dòng)通訊干擾可通過(guò)軟件加以剔除），同時(shí)獲取盡量多的放電信息。對(duì)于變壓器內(nèi)部的局部放電，到達(dá)接收天線的電磁波經(jīng)多次折、反射和衰減后已發(fā)生畸變，高頻分量不易精確提取，因此選擇天線的上限截止頻率為1 500 MHz。這樣既能有效的抑制大部分外部干擾，又能獲取盡可能多的放電信息。

5.2? ?典型局放模型局部放電的頻譜特征和譜圖特征分析

變壓器局部放電其放電類型主要有油中針板放電、絕緣紙板沿面放電、絕緣紙板內(nèi)部氣隙放電、油楔放電、懸浮放電。研究表明，隨運(yùn)行電壓的增加，放電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的頻譜分布變化不大，只是幅值有所增大，油中針板放電產(chǎn)生的超高頻電磁波主要集中在1 000 MHz以下。沿面型放電主要集中在500～800 MHz的頻帶內(nèi)，固體絕緣內(nèi)部氣隙放電主要集中在400～1 000 MHz，油楔放電主要集中在300～1 000 MHz，懸浮放電則廣泛分布在整個(gè)測(cè)量頻帶內(nèi)。通過(guò)對(duì)局部放電超高頻信號(hào)的相位特征分析發(fā)現(xiàn)，不同的放電類型，放電發(fā)生的相位有著其一定的范圍，隨電壓升高，放電頻率增大、放電幅值增加，但統(tǒng)計(jì)譜圖特征變化不大。

5.3? ?變壓器內(nèi)部超高頻信號(hào)傳播特性的理論分析

變壓器局部放電產(chǎn)生的電磁波其能量沿電磁波的傳播方向流動(dòng)，在變壓器局部放電超高頻檢測(cè)過(guò)程中，局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波從放電點(diǎn)傳播到超高頻天線傳感器需經(jīng)過(guò)油紙絕緣，傳播過(guò)程中還會(huì)遇到金屬導(dǎo)體，如繞組、變壓器箱體，然后傳播到接收天線。由于變壓器箱體內(nèi)局部放電超高頻信號(hào)的傳播路徑復(fù)雜，因此，非常有必要對(duì)其傳播特性進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。

對(duì)于基于超高頻傳感的電力變壓器局部放電檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)研究并不多見，由于UHF有明顯的優(yōu)越性，加之現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及其他局部放電技術(shù)手段的融合互補(bǔ)，可以預(yù)料以后該方法的應(yīng)用將會(huì)有更廣泛、更全面的擴(kuò)展延伸，這也需要加大對(duì)電磁波在變壓器中傳播機(jī)理的研究以及研制實(shí)用性強(qiáng)的傳感器。在有望給變壓器的局放帶電檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)實(shí)質(zhì)的突破的同時(shí)，也有助于實(shí)現(xiàn)大型變壓器的狀態(tài)檢修并提升設(shè)備管理水平，另一方面在放電量標(biāo)定、放電嚴(yán)重程度判斷、放電類型判別、檢測(cè)方式選擇和檢測(cè)規(guī)程建立等方面仍需要大量的試驗(yàn)研究和經(jīng)驗(yàn)積累。

6? ? ? 已推廣應(yīng)用的情況及存在不足

在現(xiàn)場(chǎng)超高頻傳感器安裝過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了以下兩方面的問(wèn)題：

（1）排油閥油管的長(zhǎng)度影響到測(cè)試精度。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中，由于超高頻傳感器長(zhǎng)度是固定的，但是變壓器排油管的長(zhǎng)度各有不同，測(cè)試表明，短的排油管測(cè)量效果好于長(zhǎng)的排油管，即局放信號(hào)雖然有折射及反射波進(jìn)入長(zhǎng)排油管，但是必然會(huì)有衰減，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試的靈敏度下降。

（2）變壓器排油閥門不規(guī)則，導(dǎo)致部分主變無(wú)法安裝超高頻傳感器，隨著在檢修過(guò)程中逐步對(duì)主變的不規(guī)則閥門更換和統(tǒng)一后，這一問(wèn)題會(huì)得以解決。

7? ? ? 結(jié)論與展望

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)變壓器局部放電超高頻檢測(cè)的研究還主要集中在實(shí)驗(yàn)室中，現(xiàn)場(chǎng)的工作較少，并且檢測(cè)系統(tǒng)中所用儀器如頻譜分析儀、高速數(shù)字示波器等不但價(jià)格昂貴且不適合在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行。而對(duì)變壓器箱體內(nèi)變壓器油中超高頻信號(hào)的傳播規(guī)律的研究仍不充分，同時(shí)也非常有必要對(duì)適合變壓器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行特點(diǎn)的小型化、高檢測(cè)性能的超高頻傳感器進(jìn)行研究。采用超高頻方式進(jìn)行變壓器內(nèi)部局部放電帶電檢測(cè)，能夠精準(zhǔn)地計(jì)算放電信息參數(shù)，更直觀反應(yīng)變壓器運(yùn)行時(shí)的真實(shí)情況，通過(guò)在工程層面的應(yīng)用，將有望給變壓器的局放帶電檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)實(shí)質(zhì)的突破，有助于實(shí)現(xiàn)大型變壓的狀態(tài)檢修并提升設(shè)備管理水平。

主要參考文獻(xiàn)

[1]倪先鋒，歐陽(yáng)俊，張文亮，等.干式變壓器在線綜合監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2016（5）：94-97.

[2]劉洋，張園豐，盧毅.基于超聲波檢測(cè)法的變壓器局部放電研究[J].電子世界，2014（9）：49.

[3]袁鴻鵬.超高頻技術(shù)在變壓器局部放電監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].科技信息，2013（35）：251-252.

[4]李文欣，陳國(guó)金，陳慧鵬，等.智能電網(wǎng)UHF局放在線監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（8）：57-59.

[5]陳文韜，劉熠.電力變壓器PD超聲與特高頻檢測(cè)方法對(duì)比研究[J].電氣開關(guān)，2014，52（3）：18-22.

[6]劉興元.變壓器局放檢測(cè)中超聲波和超高頻法的現(xiàn)狀分析[J].機(jī)電信息，2014，52（3）：18-22.