局部放电检测是监测变压器绝缘状态的重要内容之一。大量的研究表明,电气设备在发生局部放电现象的时候会产生一系列的物理化学现象,例如脉冲电流、电磁辐射、超声波、光信号、热量以及气体成分的变化等。根据这些理化现象的特征,人们提出了各种局部放电的检测方法,主要包括:脉冲电流法、超声波法、特高频法、油色谱法和红外热成像法等。脉冲电流法灵敏度高,但抗干扰性能差;变压器体外超声波法抗干扰能力强,但检测灵敏度低;红外热成像法只能作为局放检测辅助手段,并不能直接检测局放现象;油色谱法抗干扰力强,但检测的实时性能力差。而特高频法抗干扰能力强,检测灵敏度高,其检测频率范围一般为0.5GHz-1.5GHz,可最大限度避开干扰信号。如果将特高频传感器安装在变压器箱体内,使这一方法的抗干扰能力远优于目前传统局部放电检测方法,这对于实现变压器局部放电的在线检测十分有利。
对于电力变压器绝缘系统中的局部放电特性,研究表明:油中放电上升沿很陡,脉冲宽度多为纳秒级,能激励起1GHz以上的特高频电磁信号。目前,基于UHF的局部放电检测技术在学术界和工程界都得到了广泛关注,将局部放电UHF检测技术应用于变压器已经成为研究的热点方向。
110kV及以上电压等级的大型电力变压器主要为油浸式变压器,其油箱是采用厚度为15-30mm的钢板制成的,UHF电磁波无法穿透油箱。因此变压器特高频传感器的安装方式是实现变压器局部放电有效检测的关键因素之一。
UHF传感器安装方式一般有三种:
(1)放油阀式。为接收变压器内部的局部放电UHF电磁波信号,可以将传感器放置在变压器油箱内部。
(2)变压器油箱接缝式。UHF电磁波可能传过密封圈和空气间隙辐射出来, 对于钟罩式电力变压器,在上下节油箱于底座的连接处,箱沿之间通过密封圈连接。
(3)介质窗口式。在变压器顶部靠近高压侧的箱体上开介质窗,以盘式电容作为藕合UHF信号的传感器,传感器通过介质窗提取局部放电信号。