探讨高压设备强电局部放电在线监测技术

陈政1陈亮2

摘要：在电力系统运行过程中，高压电气设备内部或表面放电会导致其自身绝缘装置逐渐老化，甚至发生短路或击穿事故，从而给电力系统的正常运行以及高压设备自身造成严重影响，甚至给电力检修人员的生命安全构成威胁。在高压设备强电局部放电维护中在线监测技术的运用，可以实现对高压设备运行状态及放电情况的实时在线监测，对高压设备出现的异常放电或故障进行及时发现与分析，对高压设备放电维护具有重要的作用。本文主要分析了基本含义、高压设备的放电原因，同时探讨了高压设备强电局部放电在线监测技术的基本内容，以供参考。

关键词：高压设备；强电；局部放电；在线监测技术

1局部放电在线监测技术的概述

1.1基本含义

局部放电是指高压设备表面出现绝缘层老化的现象，使设备的内部存在缝隙，在电压传输的过程中设备表面很容易出现电荷集聚的情况，从而导致电气设备出现局部放电的现象。对于一般的电力企业而言，其电气设备日常传输的电压均为高压，所以其表面积聚的电荷往往非常巨大，所形成的局部放电也多为强电。一旦电气设备发生局部高压放电，就很可能会给设备自身及其他设备的工作性能、运行状态、使用寿命等带来不利影响，既增加了电力企业的生产成本，又造成了设备维修与更换费用的不必要浪费，因此，必须加强对电力设备的维护与控制。在线监测则能够利用故障探测技术对电力设备进行实时的监控，确保电力运输的安全性。

1.2高压设备的放电原因

（1）材料问题。高压电工设备大多存在局部放电问题，系统运行中这问题难以避免，原因在于设备制造过程中绝缘材料或结构包含一部分气隙或油膜，这部分比固体绝缘介质更易击穿。此外，塑料材质的电缆、变压器的机身等在浇筑过程中很容易出现气泡，高压电气的油浸绝缘纸层中存在油膜等，由于固体介质的介电常数高于空气与矿物质，因此在电场的作用下，空气与矿物质会受到激发的场强，当外界电压升到一定高度时，两种介质就会被击穿，进而产生局部放电。

（2）电极边缘的电场集中。电极边缘存在较为集中的电场，电厂强度特别高，比如系统运行中套管电极边缘与高压电机线圈出槽口等部分容易产生放电。工作电压下胶纸套管与高压电机的绕组经常出现局部放电情况。设计制造高压电缆与电容器时，油纸绝缘起始放电场强大于工作场强，在电场作用下绝缘纸长时间受到高能量带点质点的撞击出现老化。开始阶段可以吸收气体，但是长时间使用后会形成气泡进而产生局部放电情况。高压设备的放电现象主要发生于交流正弦电压下，对绝缘的正常运行产生一定的影响，但是在雷电或时间较短的操作过电压下，出现放电的几率一般很小，因此，针对高压设备的监测还需围绕自身的材质与电压稳定情况展开。

2高压设备强电局部放电在线监测技术的基本内容

2.1基本原理

目前，对于高压设备强电局部放电主要针对的是设备表面或内部绝缘层的局部高压放电，因而局部放电在线监测一般多指高压设备绝缘层的局部放电在线监测。高压设备强电局部放电在线监测实现的基本原理是局部放电的原理与特点。当高压电气设备发生强电局部放电时，变压器内部就会产生超声波、电辐射、光、电脉冲等，容易造成变压器内部温度过高，导致变压器烧毁现象发生。如果局部放电出现在油纸绝缘中，则放电的同时会产生气体，加重设备的能量损耗。因此，想要全面准确的对高压设备的局部放电进行监测，就需要利用超声波检测、电辐射监测、电脉冲测量、红外线测量等一系列高端测量方法，直接或间接的监测出设备的放电状况。根据局部放电特点与原理，以及在线监测系统的设计要求。

2.2干扰信号的抑制

高压电气设备发生局部放电时，往往伴随有噪声干扰，加上一些其他不确定因素，很容易对在线监测系统的监测效果产生影响。所以，在局部放电在线监测系统对高压设备运行状态进行实时监测时，为防止干扰信号和噪声对监测效果产生影响，就需要采取必要的干扰信号与噪声抑制措施。通常情况下，电力设备的噪声主要来源于变频设备、逆变设备、整流设备、所有的变压器、高新技术的元软件等等，在高压状态下，这些设备或部件都有可能发生局部放电，产生谐波电压电流干扰信号，从而对传感器的工作性能产生干扰，不仅如此，长期的信号干扰还会增加电力设备的消耗，加快电气设备的绝缘层老化，扩大高压设备的放电范围，缩短设备的使用寿命等，严重的影响到电力的正常运输。要想有效防止干扰信号对高压设备强电局部放电在线监测的干扰，首先就需要对干扰信号的类型进行区别，然后在此基础上制定有针对性的抑制措施。目前，较为有效的一种抑制方法就是提高试验人员对局部放电干扰信号波形及其之间的区别能力，并相对全面准确的掌握高压设备局部放电的特征与电压电流和时间规律等有关内容，尤其是局部放电的电压相位特征和电气设备局部放电效应。局部放电电压相位特征是指造成高压设备局部放电电荷的趋向性。一般情况下，许多高压设备在进行局部放电时放电电压相位会有一定的特征，许多放电监测就是利用了这一特征来完成对局部放电位置的定位的，而局部放电又会随着时间的变化而出现更多的共有特征，因此，采用对放电电压相位这一点，也可以很好的达到对高压设备局部放电的监测效果。

2.3局部放电在线监测的基本步骤

采用超声波定位技术进行监测的步骤基本如下：首先，利用系统传感器对电气设一备局部放电位置发出的超声波信号进行采集与滤波处理，利用双转换器将模拟超声波信号转换成数字信号；其次，利用监测仪器对数字信号进行识别，判断出放电设备的型号与电量大小等，与此同时，对模拟超声波到达其他转换器的时间与距离进行计算并求解，在此基础上，利用计算机、图像解析工具对放电位置构建三维模拟图形，将图形应用于实际中，最终完成对高压设备局部放电的在线监测。

3结语

总之，局部放电在线监测技术在电力企业高压电气设备日常运行过程中发挥着极其重要的作用，它可以对设备的局部高压放电类型与大小进行及时准确的监测、定位与识别，从而保障电气设备正常稳定运行，保障整个电力系统安全可靠运行。但随着技术的不断更新，高压设备强电局部放电在线监测技术还需与时俱进，在放电点位置定位、类型识别、干扰型号识别与抑制方面进行不断加强。

参考文献：

[1]郭威，王子伊，姜言金等.高压电气设备局部放电监测系统设计

[J].自动化与仪器仪表，2017，（04）：132-134.

[2]欧阳文辉.金属材质高压设备强电局部放电在线监测技术微探[J].世界有色金属，2016，（21）：116+118.

[3]徐传龙，于林，樊国强.关于高压设备强电局部放电在线监测技术的探讨[J].科技展望.2016（06）.

[4]卢宝松.高压设备故障处理实例[J].设备管理与维修.2017（06）.

[5]林略蒂.提高户内高压设备运行环境管理水平[J].通讯世界.2017（11）.

[6]买买提•努尔，石海珍，齐铁东.局部放电带电巡检技术的应用研究[J].科技创新与应用.2013（02）：32.

[7]唐巾鸿，张欢欢，邓旭东，李娜，梁俊义.浅析高压电气试验中的常见问题[J].科技创新导报.2018（25）.

[8]张茂轩，李峥，郭凯航.电力系统高压电气设备试验与安全管理[J].电气时代.2018（02）.

作者简介：

陈政（1980.1-），男，湖南沅江人，华中科技大学学士，高级工程师，研究方向：发输变电工程设计与管理。

陈亮（1983.7-），男，湖南沅江人，重庆交通大学学士，工程师，研究方向：供电系统设计与建设管理。