我们知道局部放电发生时主要伴随有以下几种能量释放方式:
气体形式:臭氧、一氧化二氮。
声波形式:声音、超声波。
电磁形式:无线电波、光、热。
局部放电释放的能量形式
综上所述,局部放电伴随着复杂的物理过程,例如,产生脉冲电流、超声波、荧光、电磁辐射、引起局部过热以及使变压器油分解出气体等。与之对应,局部放电的检测方法大致可分为电气测量法和非电测量法两大类。
一、电气测量法
试样外部电极上的电压由于电极间的电荷移动发生变化。每次放电过程持续时间十分短暂,根据麦克斯威尔电磁理论,放电过程会向外辐射高频的电磁信号。基于这两个原理产生了电气检测法。电测法大致分为下列几种:
(1)脉冲电流法
脉冲电流法测量灵敏度高,是最早应用于局部放电检测的方法,目前仍广泛应用于变压器预防性试验和交接试验。该法将检测阻抗或电流互感器接入检测回路,得到局部放电引起的脉冲电流,并结合数字化的信号处理系统得到局放的相关信息。运用脉冲电流法进行离线测量具有较高的灵敏度,可以对局部放电的视在放电量进行测量,检测频率范围为10kHz-10MHz。常规脉冲电流法的缺点是:对现场的噪声干扰没有有效的应对措施,抗干扰能力不强;运用于在线监测存在较大的弊端;标定放电量时易出现较大的误差;随着试品电容的增加测试仪器测量的灵敏度下降。
局部放电检测
(2)射频测量法
射频检测法常采用罗可夫斯基线圈和射频传感器截取局放产生的高频电磁波信号并传输至射频测量系统进行数据采集和分析。该方法测量简单,测量频带较宽,能够较全面的获得所需的信息量,从而能够利用此方法深入研究变压器局部放电特性。但是,此方法采集到的信号容易受到强电磁场的干扰,且实际测量中由于电磁波脉冲信号在传递过程中衰减大,获得的频率分量其实很少。
高频电流互感器
(3)特高频法
特高频法(UHF)是局部放电检测新兴的一种方法。变压器发生局部放电时辐射出的电磁波具有很高的频率。局部放电辐射出电磁波的频谱特性与放电间隙的绝缘强度和局部放电源的几何形状有关。特高频法就是通过特制的天线传感器接收局部放电中辐射的特高频电磁波,通过分析采集到的特高频电磁波的特性实现对局部放电的检测。
二、非电测量法
局部放电通常会伴随有光、声、热等现象,针对这些现象,局部放电检测技术中有下列几种非电量检测方法:
(1)超声波检测法
局部放电伴随有超声脉冲发出,超声波法就是利用这些超声脉冲定性地判断电力设备中是否存在局部放电信号。超声波检测法能够有效的避免电磁干扰的影响,同时还能利用不同位置采集到的超声信号对局部放电源进行定位。超声波检测法不仅能够运用于离线监测而且还可以运用于在线检测。但是,强电磁场对超声波信号的干扰严重,致使信号失真;变压器内部复杂的结构使得超声信号在其内的传播路径十分复杂,这就导致超声波法测量没有较高的精度、局部放电信号难以进行定量分析、定位精度较低。因此,超声波检测法常常作为一种辅助测量方法与其他检测方法配合使用。
(2)气相色谱法
气相色谱法是分析变压器油中气体成分的化学检测方法。变压器内部发生局部放电时,由于绝缘材料的分解,产生了许多气体,主要气体是H2,C2H2等。检测变压器油中气体各项指标(成分、浓度等)能够判断出变压器是否发生局部放电,并能判断局部放电的强度。这种方法在诊断变压器故障类型和判断绝缘劣化程度中应用广泛。但是,气体传感器无法有效的区分各种气体,检测准确度不高。虽然油气分析能够较灵敏的发现早期潜伏性故障,但对于突发性故障没有很好的反映效果。所以此方法只能作为一种作定性的分析方法,目前还无法用其进行定量判断。
(3)光检测法
光学检测法是一种进行非接触式检测局部放电的新兴检测方法。电力设备局部放电时常伴随有光辐射,利用光电探测器能够有效的监测在发生局部放电产生的光辐射信号,光电探测器检测到的光信号经光电转换元件转化为电信号,再经过信号放大器的调理放大处理,通过光纤将信号送到监测系统,利用监测系统分析电信号的特性可以评估局部放电的强烈程度。光学检测法采用非接触式测量,不影响设备的运行,有着较强的抗电磁干扰能力,测量的灵敏度也很高。目前,光学检测法在分析局部放电的特征和电力设备绝缘劣化的原理等方面的研究取得了较大的进展。特别是在光测法实施中,光传感器深入到变压器箱体内,直接测量变压器内部局部放电产生的光信号,检测系统不易受外界干扰,测量的灵敏度较高,而且可以电力设备的局部放电进行实时检测,因此光测法也可以用于变压器内部局部放电在线监测。