随着电网的快速建设发展,输电距离不断增加,电压等级也逐渐提高,由最初的高压输电发展至现在的特高压交直流输电。高压输电必须考虑电网中电力设备的绝缘问题。绝缘的作用是为了分隔不同电位的导体,从而使各导体保持各自的电位。绝缘是高压电气设备结构中不可或缺的部分,据统计研究表明,在所有电力变压器故障中有80%是绝缘故障。大型电力变压器结构复杂,对绝缘要求高,因此,作为电网中的重要设备,其绝缘状态与电网运行的安全性、稳定性密切相关。
变压器内部的主要绝缘成分是变压器油和绝缘纸。绝缘故障就是指绝缘介质完全或部分丧失了隔离不同电位的作用,其最直接的表现形式就是电介质击穿。击穿是指当外界电压达到某一临界值后,介质的电导率显著增大,泄漏电流迅速增加,电介质失去了原有的绝缘性能。电解质的击穿是一种瞬时状态的变化,一般直观可见,一般情况下,电介质在击前,绝缘性能已经劣化,随着劣化的逐步加深,最终表现为介质击穿。所以,在绝缘介质被击穿之前就对介质的性能进行检测,并及时做出处理,可以有效地避免突发性的绝缘事故,保证电网运行安全。
局部放电可以作为分析、评价电气设备绝缘状态的标尺。局部放电一般是发生在绝缘介质内部极微小空间上的放电现象,一定程度的局部放电不会影响介质的整体绝缘性能。变压器中,局部放电的发生通常有两个原因,一是在变压器制造和安装过程未发现的绝缘缺陷;二是在变压器运行过程中逐渐发生的,如雷电冲击或操作冲击电压引发的绝缘弱点。
目前局部放电的检测方法有多种,其中应用最为广泛的是脉冲电流检测法、气相色谱检测法和超声波检测法。
脉冲电流检测法主要是采用检测阻抗来测出局部放电产生的的脉冲电流,然后得到局部放电的放电次数、视在放电量及放电相位。这种检测方法研究最早,灵敏度较高,可以定量检测局部放电的特征参数,主要缺点是容易受现场电磁干扰,获取有效的脉冲信号相对困难。
气相色谱检测法是定期分析变压器油中的气体成分,根据检测到的气体成分和浓度来对局部放电的模式做出判断。但是这种方法由于依靠长期检测油色谱数据,无法感应突发的事故。
超声波检测法是通过固定在变压器外壁的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声波信号。它是一种无损检测方法,且被检测设备无电气联系,其特点是不易受变电站电磁波干扰,可以对局部放电故障进行定位与分析。其困难在于超声波在电气设备内部的传播过程很复杂,想准确分析超声检测结果比较困难。
总之,变压器局部放电的超声波检测是一种简单、有效的检测手段,它可以带电检测,避免停电检修,从而节约电力运行维护成本;并且,其定位水平突出,能为故障分析提供更可靠的依据,便于电力运行部门及时发现设备隐患。
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