变压器局部放电试验基础与原理

变压器试验基础与原理

1．概述

随着电力系统电压等级的不断提高，为使输变电设备和输电线路的建设和使用更加经济可靠，就必须改进限制过电压的措施，从而降低系统中过电压（雷电冲击电压和操作冲击电压）的水平。这样，长期工作电压对设备绝缘的影响相对地显得越来越重要。

电力产品出厂时进行的高电压绝缘试验（如：工频电压、雷电冲击电压、操作冲击电压等试验），其所施加的试验电压值，只是考核了产品能否经受住长期运行中所可能受到的各种过电压的作用。但是，考虑这种过电压值的试验与运行中长期工作电压的作用之间并没有固定的关系，特别对于超高电压系统，工作电压的影响更加突出。所以，经受住了过电压试验的产品能否在长期工作电压作用下保证安全运行就成为一个问题。为了解决这个问题，即为了考核产品绝缘长期运行的性能，就要有新的检验方法。带有局部放电测量的感应耐压试验（ACSD 和ACLD）就是用于这个目的的一种试验。

2．局部放电的产生

对于电气设备的某一绝缘结构，其中多少可能存在着一些绝缘弱点，它在－定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性的击穿。这种导体间绝缘仅被局部桥接的电气放电被称为局部放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生（GB/T 7354-2003《局部放电测量》）。

注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1微秒的脉冲。

注2：“电晕”是局放的一种形式，她通常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体中。

注3：局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。

高压电气设备的绝缘内部常存在着气隙。另外，变压器油中可能存在着微量的水份及杂质。在电场的作用下，杂质会形成小桥，泄漏电流的通过会使该处发热严重，促使水份汽化形成气泡；同时也会使该处的油发生裂解产生气体。绝缘内部存在的这些气隙（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，故气隙上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。另外，气体（特别是空气）的绝缘强度却比绝缘材料低。这样，当外施电压达到某一数值时，绝缘内部

所含气隙上的场强就会先达到使其击穿的程度，从而气隙先发生放电，这种绝缘内部气隙的放电就是一种局部放电。

还有绝缘结构中由于设计或制造上的原因，会使某些区域的电场过于集中。在此电场集中的地方，就可能使局部绝缘（如油隙或固体绝缘）击穿或沿固体绝缘表面放电。另外，产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气联结不良，也会产生局部放电。

由此可知，如果高电压设备的绝缘在长期工作电压的作用下，产生了局部放电，并且局部放电不断发展，就会造成绝缘的老化和破坏，就会降低绝缘的使用寿命，从而影响电气设备的安全运行。为了高电压设备的安全运行，就必须对绝缘中的局部放电进行测量，并保证其在允许的范围内。

3．局部放电的表征参数

通常表征局部放电最通用的参数是视在电荷（q ）。局部放电的视在电荷等于在规定的试验回路中，如果在非常短的时间内对试品两端间注入使测量仪器上所得的读数与局放电流脉冲本身相同的电荷。视在电荷通常用皮库（pC ）表示。

通常视在放电量（视在电荷）与试品实际点的放电量并不相等，实际局部放电量是无法直接测得，而视在电荷是可以测量的。试品放电引起的电流脉冲在测量阻抗端子上所产生的电压波形可能不同于注入脉冲引起的波形，但通常可以认为这二个量在测量仪器上读到的响应值相等。两者之间的关系可以通过用图1气隙放电的等效回路来导出。

图1 气隙放电的等效回路

图1表示了一种研究气隙放电的简化模型。

设气隙放电时气隙两端的电压变化为c u ?，则实际局部放电电荷为

c b a b a c r u C C C C C q ????

? ??++= （1） 由于放电的时间很短，远远小于电源回路的时间常数，因此可以认为Ca 两端的电压变化为

c b

a b a u C C C u ?+=? （2） 则视在电荷为 c b

a b c b c b a a c b c b a a u C C C C C C C C u C C C C C q ?+???? ??++=????? ??++= （3） 将式（1）中的c u ?代如式（3），简化可得 r c

b b

a q C C C q += （4）

通常由于气隙较小，气隙电容CC 一般均大于与其串联部分的电容Cb ，因此实际局部放电电荷总是大于视在电荷。但是由于视在电荷可以直接测得，用它来表征局部放电仍是各国及ＩＥＣ标准推荐的方法。

脉冲重复率是表征局部放电的又一参数。其定义为在选定的时间间隔内所记录到的局部放电脉冲的总数与该时间间隔的比值。在实际测量中，一般只考虑超过某一规定幅值或在规定幅值范围内的脉冲。

平均放电电流I 和放电功率也是表征局部放电的参数。在选定的参考时间间隔Tref 内的单个视在电荷qi 的绝对值的总和除以该时间间隔即为平均放电电流。 ()i ref

q q q q T I ++++= 3211

（5）

平均放电电流一般用库仑每秒（C/s ）或安培（A ）表示。

在选定的参考时间间隔Tref 内由视在电荷qi 馈入试品两端间的平均脉冲功率即为放电功率。

()

i i r e f u

q u q u q u q T P ++++= 3322111

式中：u1、u2、u3……ui 为单个视在电荷qi 对应的放电瞬时ti 的试验电压瞬时值。放电功率用瓦特（W ）表示。

注：以上是几个主要的表征局部放电的参数，其它有关表征参数可参见标准GB/T 7354-2003《局部放电测量》 （6）

4．局部放电的测量

局部放电测量方法分为电测法和非电测法两大类。电测法应用较多的是脉冲电流法（ERA法）和无线电干扰电压法（RIV法）。非电测法主要有声测法、光测法、红外摄像法和化学检测法等。目前，其中脉冲电流法由于其具有以下优点而广泛用于局部放电的定量测量。

放电电流脉冲信息含量丰富，可通过电流脉冲的统计特征（如φ－q－n 谱图）和实测波形来判定放电的严重程度，进而运用现代分析手段了解

绝缘劣化的状况及其发展趋势；

对于突变信号反应灵敏，易于准确及时地发现故障；

易于定量。

非电测由于至今没有一个标准的局部放电定量方法，使其应用受到了一定限制。

采用脉冲电流法（ERA法）进行局部放电测量的基本测试回路通常分为直接法和桥式法（平衡法）两大类，直接法又有并联测试回路和串联测试回路两种。

图2 脉冲电流法基本测试回路

图2（a）和（b）为直接法测试回路。图2（a）为并联测试回路，多用于试品电容CX较大，试验电压下，试品的工频电容电流超出测量阻抗Zm允许值，或试品有可能被击穿，或试品无法与地分开的情况。图2（b）为串联测试回路，多用于试品电容CX较小的情况下，试验电压下，试品的工频电容电流符合测量阻抗Zf允许值时，耦合电容CK兼有滤波（抑制外部干扰）和提高测量灵敏度的作用，其效果随CX/ CK的增大而提高。CK也可利用高压引线的杂散电容CS 来代替。这样，可使线路更为筒单，从而减少过多的高压引线和联结头，避免电晕干扰，该方法多用于22OkV及以上产品的试验。图2（c）为桥式测试回路，利用电桥平衡原理将外来干扰信号平衡掉，因而这种回路的抗干扰能力较强。但

是，由于电桥的平衡条件与频率有关，因此只有当CX和CX‘的电容量比较接近时，才有可能同时完全平衡掉各种外来的干扰。桥式测量的灵敏度一般低于直接法测试。

进行局部放电模拟测量的仪器一般由指示部分和放大部分组成（数字测量仪还有数字处理部分）。测试阻抗上的脉冲电压首先通过放大器放大，然后通过指示仪器来观察和计量。指示仪器分示波器和指示仪表两大类。示波器类能直接观察波形、相位、极性，并能测量视在放电量的大小。它便于研究局部放电的特性，并有能区分产品内部放电和外部干扰的优点，指示仪表类的优点是读数清楚。但是，在放电稀少和有干扰的情况下，指示元件容易摆动和跳动，数据难以读准，而且抗干扰能力也差，因此要求有较好的屏蔽条件和电源滤波效果，常用的指示仪表有毫伏表，它可以测量视在放电电荷。

放大器是放大脉冲电压所必需的。对放大器有三项主要的要求，即放大倍数、频带宽度和噪声水平。为了观测到足够小的视在放电荷，放大器的放大倍数一般要求在1O3--104以上。考虑到测量不同的放电荷需要，放大器一般应设置若干个衰减档。按测试频率来分，常用放大器可分为两种，一是宽频带放大器，这种仪器与耦合装置联合组成的测量系统的下限频率（f1）、上限频率（f2）和频带宽度（△f）推荐值为：

30kHz≤f1≤100kHz；

f2≤500kHz；

100kHz≤△f≤400kHz。

这种放大器对波形的畸变小，对局放电流脉冲（非振荡形）的响应一般是一个比较好的衰减振荡，脉冲分辨时间一般在5--10μs，脉冲幅值与被测脉冲幅值成正比，

通过示波图能对各种信号进行区分。

图3 测量仪器的频带

(a)宽频带；(b)窄频带

但是，由于带宽较宽它的抗干扰能力较差。另一种是窄频带放大器，这种仪器的特点是频带宽度（△f）很小，频带中心频率（fm）能在很宽的频率范围内

变化，频带宽度（△f）和频带中心频率（fm）的推荐值为：

9kHz≤△f≤30kHz；

50kHz≤fm≤1MHz。

这种放大器对波形的畸变较大，对局放电流脉冲的响应一般是一个瞬态振荡，振荡脉冲包络带的正、负峰值与被测脉冲幅值成正比。脉冲分辨时间一般在80μs以上，由于带宽窄它的抗干扰能力较强。

要进行局部放电测量必须对测量系统进行校准，校准的目的是为了验证测量系统能够正确地测量规定的局放值。完整试验回路中测量系统的校准是用来确定视在电荷测量的刻度因数K，因为试品电容会影响回路的特性，因此要对每个被测试品分别进行校准，除非试品的电容值都在平均值的士10％以内。一个完整试验回路中的测量系统的校准是在试品的两端注入已知电荷量（q）的短时电流脉冲（如图4所示）。

图4 局部放电校准回路

图4（a）是并联和串联校正回路，图4（c）是平衡校正回路。由于校准电容（C0）通常为一低电压电容器，因此，校正一般是在试品不带电的情况下进行。为了使校准有效，校准电容器的电容量一般应小于试品电容的1/10。如果校准器满足要求，则校准脉冲就等效于放电量（q=U C0 U：阶跃脉冲电压幅值）的单个放电脉冲。

在试验系统带电之前必须把校准电容（C0）移去，如果校准电容（C0）是高压型的且具有足够低的局部放电水平，则允许其连接在测试系统中。此时，校准电容必须小于试品电容1/10的要求不在适用。对几何尺寸较大试品，在对测量系统进行校准时，注入电容（C0）应尽量靠近被试品的高压端，一避免杂散电容的影响。

按照国家标准GB/T 7354-2003的要求，脉冲校准器的阶跃脉冲电压上升时间应小于60ns。衰减时间必须大于测量系统1/f1（对应于30-100kHz下限频率：阶跃脉冲的衰减时间在33-10微秒之间）。

注：上述介绍的校准方法为直接校准，将已知电荷量Q0注入测量阻抗Zm 两端称为间接校准。

其目的是求得回路衰减系数，关于间接校准的方法可参看有关标准。

校准时的注意事项

①校准方波发生器的输出电压U0和串联电容C0的值要用一定精度的仪器

定期测定，如U0一般可用经校核好的示波器进行测定；C0一般可用合

适的低压电容电桥或数字式电容表测定。每次使用前应检查校准方波发

生器电池是否充足电。

②从C0到CX的引线应尽可能短直，C0与校准方波发生器之间的连线最

好选用同轴电缆，以免造成校准方波的波形畸变。

③当更换试品或改变试验回路任一参数时，必须重新校准。

5．变压器的局部放电测量

GB1094.3-2003标准规定的不同电压绕组的绝缘试验要求如表1所示。该标准将局部放电试验和耐压试验结合到一起进行，根据设备最高电压Um的不同，分别规定进行长时耐压试验（ACLD）和短时耐压试验（ACSD）。

表1 不同电压绕组的绝缘试验项目

对于设备最高电压Um≤72.5kV的全绝缘变压器正常情况下不需进行局部放电测量。

对于设备最高电压Um>72.5kV 的全绝缘变压器，一般情况下在进行短时耐压试验时需进行局部放电测量。变压器局部放电测量试验电压的幅值及时间顺序

如图5所示。在不大于试验电压（U

2）的三分之一下接通电源并升压至

3

1.1m

U

保

持5min；将试验电压升至U

2保持5min；将试验电压升至U

1

保持时间由式(7)计

算得出；

120×额定频率/试验频率（s），但不少于15s （7）

然后，立即将电压降至U 2保持5min ，同时进行局部放电测量；再将电压降压至31.1m

U 保持5min ；最后将电压降至试验电压（U 2）的三分之一以下切断电源。

为保证相间电压不超过额定外施耐压值，试验电压U 2规定为：33.1m

U 相对地和

m U 3.1相对相。如果在上述试验过程中，试验电压不产生突然下降，并在施加电压U 2的5min 内，所有测量端子上的视在电荷量的连续水平，低于300pC ，没有

出现明显地、不断地向接近这个极限方向增长的趋势，且在31.1m

U 电压下视在电

荷量的连续水平低于100pC ，则试验合格。如果视在电荷量的读数超过规定的限值，则可进行长时间耐压试验，当满足长时间耐压试验的相应要求时，则证明产品合格。

图5 局放试验电压及时间顺序

对于高压绕组为分级绝缘的变压器，单相变压器只进行中性点接地相对地的短时耐压及局部放电测量。对三相变压器则需进行带有局部放电测量的相对地及带有局部放电测量的相对相两种试验，当进行相对相试验时中性点应接地。三相变压器试验顺序包括三次逐相施加单相试验电压。

另外，对于设备最高电压Um>170kV 的全绝缘或分级绝缘变压器，IEC 标准规定需进行长时间带有局部放电测量的耐压试验。对三相变压器允许采用单相逐相进行试验，也可采用对称三相连接方式的试验。如果采用三相同时试验，则应注意相间电压幅值并在内外相间绝缘上进行充分考虑。施加电压的幅值、顺序及结果的判定准则详见标准的规定。

变压器的局部放电测量信号一般均通过电容套管的测屏引出，当低电压线端使用非电容套管时，可采用外接耦合电容器或试验变压器的电容套管测屏引出。国家标准规定，对于设备最高电压Um ≥72kV 的变压器均需进行局部放电测量且为例行试验项目。试验应施加于变压器所有分级绝缘的绕组上，不管这些绕组是自耦连接还是独立绕组。局放试验中，被试绕组的中性点端子应可靠接地，如

果绕组为三角形连接则应将其中一个端子接地。

由于U1 、U2均大于被试变压器的额定电压，所以为避免铁心磁通饱和，选用的试验电源频率应大于变压器的工作频率，通常选取的试验频率为100—250Hz。

◆局部放电的观测顺序

①应在所有的分级绝缘绕组的线端上进行测量。对自耦联接的一对绕组的

较高电压和较低电压的线路端子，也应同时测量。

②每个测量端子都应该在线端与地之间施加重复脉冲波来校准，这种校准

是用来对试验期间得到的读数进行定量。

③在变压器一个指定线端上测得的视在电荷量是根据经上述校准后的最高

的稳态重复脉冲波得出的。偶然出现的尖峰可以忽略不计。

④在施加试验电压的前后，应记录所有测量端子上的背景噪声水平。

⑤背景噪声水平应低于规定的视在电荷量限值的一半。

⑥在电压升至U

2及由U

2

再降低的过程中，应记录可能出现的放电起始电压

和熄灭电压值。

⑦在施加电压U

2

的第一阶段中应读取并记下一个读数。

⑧在施加电压U

1

的短时间内不要求观测。

⑨在电压U

2

的第二阶段的整个期间内，应连续观察并按－定时间间隔记录局部放电水平。

◆局部放电合格的判据

试验电压不产生突然下降；

在施加U2电压的时间内（对ACSD是5分钟；对ACLD是30分钟对U M<300kV

的产品或60分钟对U

M

>300kV的产品）,局放连续水平不超过500pC或300pC；

（在U2电压下），局放无持续上升或增加的趋势（偶然出现的较高脉冲可不计入）；

在1.1U M/√3下,局部放电的连续水平不大于100pC。

只要不产生击穿并且不出现长时间的特别高的局部放电，则试验是非破坏性的。当局部放电不能满足验收判断标准时应尽量查明原因。

6.局部放电故障诊断

6.1 局放及干扰信号的识别

在变压器局部放电测试中，各种干扰同样能通过测试回路反映到示波图或指示仪表中来，干扰信号和局部放电信号混杂在一起，就给局部放电信号的观察和

测量带来了很大的困难.另外，局部放电产生的检测信号很微弱，仅为微伏级，很容易被外界干扰信号所淹没。因此，如何正确区分干扰信号以至消除干扰信号就成为能否顺利进行局部放电试验的关键。特别对于高电压产品的局部放电测试，这一点尤其要给予足够重视。

局部放电信号表现有许多不同的特征，干扰信号更多种多样。了解局放信号和干扰的特征、来源和传播途径，才能有针对性地选取合适的处理方法，有效地抑制干扰，减小信号的失真，达到去噪的目的。

◆局部放电信号的特性：局部放电根据发生的位置和机理不同，通常可分为6

种类型：

绝缘内部局部放电，包括介质内部或介质与电极之间的气隙放电；

沿介质表面的电场强度达到起始放电场强时产生的表面放电；

被气体或液体包围的高压导体附近发生的电晕放电；

在固体介质内由于存在尖锐导体或气隙而引起的电树枝的发展所产生的局部放电；

在高压设备中或在其附近，由于某部位接地不良而产生的悬浮放电；

由于试样中导体接触不良或接地不良引起的接触放电。

几乎所有的高压电气设备都存在局部放电问题。不同的电气设备，其局放的类型和特点不同。如在变压器等油纸绝缘设备的局放检测中，主要检测的是内部放电和表面放电。这两者的波形特征基本相似，具有如下特征：

起始放电总是首先出现在外施电压的瞬时值上升接近90°或270°相位处，随着外施电压的升高出现放电脉冲的相位范围逐渐扩展，可能超过

0°和180°，但在90°和270°之后的一个相位内不会出现放电脉冲；

各次的放电量大小不等，疏密度不均匀，放电量小的时间隔时间短，放电次数多，放电量大的间隔时间长，放电次数少；

正负半周的放电波形不对称。

图6 几种典型局部放电示波图典型局部放电示波图说明

◆干扰特性

干扰的分类:局部放电测量中的干扰信号是多种多样的，按频带可分为窄带干扰和宽带干扰，而按其时域波形特征可分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪等。

连续的周期性干扰包括：

电力系统载波通信和高频保护信号引起的干扰；

无线电干扰。此类干扰的波形通常是高频正弦波，有固定的谐振频率和频带宽度。

脉冲型干扰信号包括：

供电线路或高压端的电晕放电；

电网中的开关、晶闸管整流设备闭合或开断引起的脉冲干扰；

电力系统中其他非检测设备放电引起的干扰；

试验线路或邻近处的接地不良引起的干扰；

浮动电位物体放电引起的干扰；

设备的本机噪音和其他的随机干扰。

此类干扰在时域上是持续时间很短的脉冲信号，而在频域上是包含多种频率成分的宽带信号，具有与局部放电信号相似的时域和频域特征。

白噪包括各种随机噪声，如变压器绕组的热噪声、配电线路及变压器继电保护信号线路中由于耦合进入的各种噪声以及监测线路中的半导体器件的散粒噪声等。理论上，白噪干扰的功率谱为恒定常数，分布在整个频段上；而在实际应用中，若其频谱在较宽频段上为连续平缓的即可认为是白噪声。

主变压器在线监测装置配置分析.

分析主变压器的油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损等五种在线监测，得出配置主变压器在线监测是安全，可靠、经济的结论。 1.前言 大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注，尤其越来越多的大容量变压器进网运行，一旦造成变压器故障，将影响正常生产和人民的正常生活，而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失，在这种情况下实时监测变压器的绝缘数据，使变压器长期在受控状态下运行，避免造成变压器损坏，对变压器安全可靠运行具有一定现实意义。 主变压器在线监测主要包括：油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损监测。 2.变压器油色谱在线监测 变压器油中溶解气体分析是诊断充油电气设备最有效的方法之一，能够及早发现潜在性故障。由于试验室分析的取样周期较长，且脱气误差较大及耗时较多等问题，因此不能做到实时监测、及时发现潜伏性故障，很难满足安全生产和状态检修的要求。油色谱在线监测采用与实验室相同的气相色谱法。能够对变压器油中溶解故障气体进行实时持续色谱分析，可以监测预报变压器油中七种故障气体，包括氢气（H2），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）。 该系统目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局部放电检测领域非常有效的方法。 3.变压器光纤测温在线监测 变压器寿命的终结能力最主要因素是变压器运行时的绕组温度。传统的绕组温度指示仪（WTI）是利用"热像"原理间接测量绕组温度的仪表，安装在变压器油箱顶部感测顶层油温，WTI指示的温度是基于整个

变压器局部放电试验

变压器局部放电试验内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

变压器局部放电试验 试验及标准 国家标准GB1094-85《电力变压器》中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤，如图5所示。其试验步骤为：首先试验电压升到U 2下进行测量，保持5min ；然后试验电压升到U 1，保持5s ；最后电压降到U 2下再进行测量，保持30min 。U 1、 U 2的电压值规定及允许的放电量为 U U 2153=.m 电压下允许放电量Q ＜500pC 或 U U 213 3=.m 电压下允许放电量Q ＜300pC 式中 U m ——设备最高工作电压。 试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。 测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。 在电压升至U 2及由U 2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。 在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q 。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U 2的第二阶段的30min 内，所有测量端子测得的放电量Q ，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。 如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min 的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容C k ，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Z k 。

智能变压器状态在线监测技术方案

智能变压器状态监测系统技术方案 一、智能变压器状态监测系统 智能变压器作为智能变电站的核心组成部分，其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准，智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站互动的变电站。智能变压器在线监测系统是保证变压器正常工作并预估设备的损耗以建立合理的检修计划，智能变压器在线监测系统是实现智能变电站的基础设备之一。 变压器是电力系统中重要的也是昂贵的关键设备，它承担着电压变换，电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证，因此，必须最大限度地防止和减少变压嚣故障或事故的发生。但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的。引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素。同时，客观上存在的部分工作人员素质不高、技术水平不够或违章作业等，也会造成变压器损坏而造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。 正因为变压器故障的不可完全避免，对故障的正确诊断和及早预测，就具有更迫切的实用性和重要性。但是，变压器的故障诊断是个非常复杂的问题，许多因素如变压器容量、电压等级、绝缘性能、工作环境、运行历史甚至不同厂家的产品等等均会对诊断结果产生影响。 智能变压器状态监测系统构架如图1-1所示：

变压器局部放电故障定位几种方法的应用比较

变压器局部放电故障定位几种方法的应用比 较 宋友（国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司） 摘要： 介绍了几种变压器局部放电故障定位常用的技术手段，并结合实际现场试验中几种方法的应用情况，对其进行比较。为各种变压器局部放电故障定位方法在现场的有效应用提供参考。 关键字： 变压器局部放电、UHF、超声波、电气定位 引言 目前，对于变压器局部放电故障的确定，已有多种方法可以有效做到。随着近年来计算机技术、数字信号处理技术的迅速发展，检测手段也越来越多，检测设备也越来越检测迅速、使用方便、功能强大。 对于制造厂家和现场试验、运行人员来说，仅仅确定局放故障是否存在是不够的，往往还要确定故障的位置，以便有的放矢的排除或者处理故障。在出厂试验、交接验收试验、预试及运行中迅速查明变压器的内部放电故障位置，对迅速修复故障、保证设备制造质量及安全运行有重要意义，并可以节约大量人力、物力、时间，也是目前国网公司一次设备带电检测的重要组成内容。 局部放电的检测和定位都是根据放电过程中的声、光、电、热和化学现象来进行的，故障定位方法有超声波定位、电气定位、光定位、热定位和DGA定位等。目前，国内外应用比较广泛的是超声波定位法和电气定位法，近几年，一些新的定位方法如UHF定位法也在国内外有较多的研究和应用。本文拟对超声波定位法、电气定位法、UHF定位法进行应用比较，并就实际应用中存在的问题和今后的发展趋势进行探讨。 超声波定位方法 当变压器内部发生局部放电故障时，会产生相应频率和波形特征的超声波信号，放电源成为声发射源。超声波信号在油箱内部经过不同介质传播到达固定在油箱壁上的超声波传感器。对应每一次放电，都会有相应的超声波产生；对应同一次放电，每一个超声波传感器接收到的相应超声波信号之间会表现出合理的、有规律的时差关系。根据到达超声波传感器的相对时差，通过相关的定位算法，就可以计算出局部放电故障点。 局部放电产生的超声波信号到达不同传感器的有规律时差现象分为两种，一种为局部放电电脉冲信号与各超声波传感器收到的声波信号之间的时差，称为电-声时差。第二种为同一次放电各超声波传感器收到的相应超声波信号之间的时差，称为声-声时差。利用两种时差现象可确立两种超声波定位技术：电声定位法（俗称球面定位）和声声定位法（俗称双曲面定位）。 电声定位方法

变压器局部放电的原因分析

变压器局部放电的原因分析 其一，由于变压器中的绝缘体、金属体等常会带有一些尖角、毛刺，致使电荷在电场强度的作用下，会集中于尖角或毛刺的位置上，从而导致变压器局部放电；其二，变压器绝缘体中一般情况下都存在空气间隙，变压器油中也有微量气泡，通常气泡的介电系数要比绝缘体低很多，从而导致了绝缘体中气泡所承受的电场强度要远远高于和其相邻的绝缘材料，很容易达到被击穿的程度，使气泡先发生放电；其三，如果导电体相互之间电气连接不良也容易产生放电情况，该种情况在金属悬浮电位中最为严重。 局部放电的危害及主要放电形式 2.1 局部放电的危害 局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。通常情况下局部放电是不会造成绝缘体穿透性击穿的，但是却有可能使机电介质的局部发生损坏。如果局部放电存在的时间过长，在特定的情况下会导致绝缘装置的电气强度下降，对于高压电气设备来讲是一种隐患。 2.2 局部放电的表现形式 局部放电的表现形式可分为三类：第一类是火花放电，属于脉冲型放电，主要包括似流注火花放电和汤逊型火花放电；第二类是辉光放电，属于非脉冲型放电；第三类为亚辉光放电，具有离散脉冲，但幅度比较微小，属于前两类的过渡形式。 3 变压器局部放电检测方法 变压器局部放电的检测方法主要是以局部放电时所产生的各种现象为依据，产生局部放电的过程中经常会出现电脉冲、超声波、电磁辐射、气体生成物、光和热能等，根据上述的这些现象也相应的出现了多种检测方法，下面介绍几种目前比较常见的局部放电检测方法。 3.1 脉冲电流检测法 这种方法是目前国内使用较为广泛的变压器局部放电检测方法，其主要是通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流，并以此获得视在放电量。电流传感器一般由罗氏线圈制成。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁干扰能力强、脉冲分辨率高等；缺点是测试频率较低、信息量少。 3.2 化学检测法 化学检测法又被称为气相色谱法。变压器出现局部放电时，会导致绝缘材料被分解破坏，在这一过程中会出现新的生成物，通过对这些生成物的成分和浓度进行检测，能够有效的判断出局部放电的状态。这种方法的优点是抗电磁干扰较强，基本上能够达到不受电磁干扰的程度，也比较经济便捷，还具有自动识别功能；但该检测方法也存在一些缺点：由于生成物的产生过程时间较长，故此延长了检测周期，只能发现早期故障，无法检测突发故障，并且该

局部放电测试方法

局部放电测试方法

局部放电测试方法 随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是属正常运行下发生匝间或段间短路造成突发事故，原因也是局部放电所致。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。 虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但在出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。对电力设备进行局部放电测试是一项重要预防性试验。 根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、声波、发热、光、产

生分解物等，可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等，非电测法包括声测法、光测法、化学检测法和红外热测法等。 一、电测法 局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在10 ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1μs。根据Maxwell电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电电检测法即是基于这两个原理。常见的检测方法有脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等。 1．脉冲电流法 脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。脉冲电流法的基本测量回路见图3-5 。图中C x代表试品电容，Z m（Z'm）代表测量阻抗，C k代表耦合电容，它的作用是为C x与

变压器局部放电定位技术及新兴UHF方法的关键问题_唐志国

文章编号：1674-0629(2008)01-0036-05 中图分类号：TM761 文献标志码：A 变压器局部放电定位技术及新兴UHF方法 的关键问题* 唐志国，李成榕，常文治，王彩雄，盛康 （电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，华北电力大学，北京 102206） The Partial Discharge Location Technology of Power Transformer and the Key Issues of Newly Developed UHF Method TANG Zhi-guo, LI Cheng-rong, CHANG Wen-zhi, WANG Cai-xiong, SHENG Kang (Key Laboratory of Power System Protection and Dynamic Security Monitoring and Control, Ministry of Education, North China Electric Power University, Beijing 102206, China) Abstract：As an effective resort of finding potential insulation defects of power transformer in its early stage, the partial discharge (PD) detection technology has gained great breakthrough on the issue of anti-interference with the introduction of UHF method. This paper summarized the present status and characteristics of several important PD detection and location methods, pointing out some key problems of PD location using the newly developed UHF approaches in its current circumstances of development. Key words：power transformer; partial discharge; detection; location; UHF method 摘要：局部放电检测作为一种发现潜在绝缘缺陷的 早期预警技术，近年来由于UHF方法的引入而在抗 干扰方面取得了一定的突破。本文概述了几种主要 的电力变压器局部放电检测和定位方法的现状和特点，并针对新兴的UHF局放检测和定位技术的发展 情况，指出了该方法应重点解决的关键技术问题。 关键词：电力变压器；局部放电；检测；定位；UHF方法 大量故障统计表明，在电气设备故障中绝缘故障一直占有较高的比重[1-4]。发生绝缘故障的原因主要是绝缘薄弱处的局部放电引起的绝缘老化和失效，并最终导致绝缘击穿[5]。局部放电检测能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现设备内部的绝缘缺陷，从而预防潜伏性和突发性事故的发生。20世纪70年代，IEC为此制定了专门的标准，并做了多次更新[6,7]，发展电力设备的状态维修已经成为一种必然趋势[8-10]。 准确地局部放电定位是实现状态维修的重要前提之一。探索更加有效的定位方法是当今电力工业的当务之急。 1 变压器局部放电检测方法综述 对变压器局部放电有脉冲电流法、超声波法、射频检测法、特高频法、光测法、化学检测法以及红外检测法等多种检测方法[11,12]。 （1）脉冲电流法。局部放电造成电荷的移动并在外围测量回路中产生脉冲电流，通过检测该脉冲电流便可实现对局部放电的测量。该方法一般是检测脉冲电流信号的低频部分，通常为数kHz至数百kHz（至多数MHz）。目前，脉冲电流法广泛用于变压器型式试验、预防和交接试验、变压器局部放电实验研究等，其特点是测量灵敏度高、放电量可以标定等。 （2）射频检测法。射频检测法属于高频局部放 * 长江学者和创新团队发展计划资助。

变压器局部放电试验方案

变压器局部放电试验方案批准：日期： 技术审核：日期： 安监审核：日期： 项目部审核：日期： 编写：日期： 2017年4月

1概述 变压器注油后已静置48小时以上并释放残余气体，且电气交接试验、油试验项目都已完成，并确认达到合格标准。 2试验地点 三明110kV双江变电站 3试验性质：交接试验 4试验依据 DL/T417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》 GB1094.3-2003《电力变压器第三部分：绝缘水平绝缘试验和外绝缘空气间隙》GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》 Q/FJG 10029.1-2004《电力设备交接和预防性试验规程》 合同及技术协议 5试验仪器仪表 6、人员组织 6.1、项目经理： 6.2、技术负责： 6.3、现场试验负责人及数据记录：黄诗钟 6.4二次负责人： 6.5、试验设备接线及实际加压操作负责人： 6.6、专责安全员： 6.7、工器具管理员： 6.8、试验技术人员共4人，辅助工若干人 6.9、外部协助人员：现场安装人员，监理，厂家及业主代表等人员

7试验过程 7.1试验接线图（根据现场实际情况采用不同的试验原理图） 7.2试验加压时序 图2中，当施加试验电压时，接通电压并增加至 U3,，持续5min ，读取放电量值；无异常则增加电压至U2，持续5min ，读取放电量值；无异常再增加电压至U1，进行耐压试验，耐压时间为（120×50/?）s ；然后，立即将电压从U1降低至U2，保持30min （330kV 以上变压器为60min ），进行局部放电观测，在此过程中，每5min 记录一次放电量值；30min 满，则降电压至U 3，持续5min 记录放电量值；降电压，当 图1变压器局部放电试验原理图 图2 局部放电试验加压时序图

局部放电试验

局部放电测量指导书 一、适用范围 本指导书适用于电力设备在交流电压下进行局部放电试验，包括测量在某一定电压下的局部放电量、设备局部放电的起始电压和熄灭电压。 二、测量基本方法与步骤 2.1试验方法：根据接线方式可分为并联法、串联法，即检测阻抗与被试品串联进行测量，称为串联法；检测阻抗与被试品并联进行测量，称为并联法，此时，需加测量用耦合电容器。对于变压器来说，一般通过套管末屏处测量，类似并联法。 (1)并联法： 2.2试验步骤： 2.2.1试验接线：应根据被试品的特点完成接线，检查试验加压回路、测量系统回路；

2.2.2试验回路校准：在加压前应对测试回路中的仪器进行例行校正，以确定接入试品时测试回路的刻度系数，该系数受回路特性及试品电容量的影响。在已校正的回路灵敏度下，观察未接通高压电源及接通高压电源后是否存在较大的干扰，如果有干扰应设法排除。 2.2.3试验前试品应按有关规定进行预处理： （1）使试品表面保持清洁、干燥，以防绝缘表面潮气或污染引起局放。 （2）在无特殊要求情况下，试验期间试品应处于环境温度。 （3）试品在前一次机械、热或电气作用以后，应静放一段时间再进行试验，以减少上述因素对本次试验结果的影响。 2.2.4测定局放起始电压和熄灭电压 拆除校准装置，其他接线不变，在试验电压波形符合要求的情况下，电压从远低于预期的局放起始电压加起，按规定速度升压直至放电量达到某一规定值（一般为局放仪在测量时可观测到的设备放电）时，此时的电压即为局放起始电压。其后电压再增加10%，然后降压直到放电量等于上述规定值，对应的电压即为局放熄灭电压。测量时，不允许所加电压超过试品的额定耐受电压，另外，重复施加接近于它的电压也有可能损坏试品。 2.2.5测定局部放电量 （1）无预加电压的测量 试验时试品上的电压从较低值起逐渐增加到规定值，保持一定 时间再测量局放量，然后降低电压，切断电源。有时在电压升

电力变压器局部放电试验目的及基本方法

一变压器局部放电分类及试验目的 电力变压器是电力系统中很重要的设备，通过局部放电测量判断变压器的绝缘状况是相当有效的，并且已作为衡量电力变压器质量的重要检测手段之一。 高压电力变压器主要采用油一纸屏障绝缘，这种绝缘由电工纸层和绝缘油交错组成。由于大型变压器结构复杂、绝缘很不均匀。当设计不当，造成局部场强过高、工艺不良或外界原因等因素造成内部缺陷时，在变压器内必然会产生局部放电，并逐渐发展，后造成变压器损坏。电力变压器内部局部放电主要以下面几种情况出现： (1)绕组中部油一纸屏障绝缘中油通道击穿； (2)绕组端部油通道击穿； (3)紧靠着绝缘导线和电工纸（引线绝缘、搭接绝缘，相间绝缘）的油间隙击穿； (4)线圈间（匝间、饼闻）纵绝缘油通道击穿； (5)绝缘纸板围屏等的树枝放电； (6)其他固体绝缘的爬电； (7)绝缘中渗入的其他金属异物放电等。 因此，对已出厂的变压器，有以下几种情况须进行局部放电试验： (1)新变压器投运前进行局部放电试验，检查变压器出厂后在运输、安装过程中有无绝缘损伤。 (2)对大修或改造后的变压器进行局放试验，以判断修理后的绝缘状况。 (3)对运行中怀疑有绝缘故障的变压器作进一步的定性诊断，例如油中气体色谱分析有放电性故障，以及涉及到绝缘其他异常情况。

二测量回路接线及基本方法 1、外接耦合电容接线方式 对于高压端子引出套管没有尾端抽压端或末屏的变压器可按图1所示回路连接。 图1：变压器局部放电测试仪外接耦合电容测量方式110kV以上的电力变压器一般均为半绝缘结构，且试验电压较高，进行局部放电测量时，高压端子的耦合电容都用套管代替，测量时将套管尾端的末屏接地打开，然后串入检测阻抗后接地。测量接线回路见图2或图3。 图2：变压器局部放电测试中性点接地方式接线

局部放电试验理论与实际应用

局部放电试验理论与实际应用 1 基本概念 1.1局部放电的产生和放电过程 采用固体绝缘的电工产品，如塑料电缆、电机、胶纸套管以及浇注变压器等，都难免在绝缘结构中含有气隙，产生气隙的原因很多，有的是在产品制造中就残留在绝缘结构中；有的是在使用中有机材料进一步固化或裂解而放出气体形成的；有的是在使用中承受机械力如震动、热胀冷缩等造成的局部开裂。这些气隙在电场作用下就会产生局部放电。 最简单的情况是在介质内部含有一个气隙，如图1所示。 图中c代表气隙，b是与气隙串联部分的介质，a是除了b之外其他部分的介质。假定这一介质是处于平行板电极之中，在交流电场作用下，气隙和介质中的电过程可以用图2所示的等效电路来分析。 从等效电路图可见，在工频电场中气隙的电场强度比介质中电场强度高，而另

一方面气体的击穿场强即气隙发生击穿时的电场强度一般都比固体的击穿场强低。因此，在外加电压足够高时，气隙首先被击穿，而周围的介质仍然保持其绝缘特性，电极之间并没有形成贯穿性的通道，这种现象就称为局部放电。 在液体和固体的组合绝缘结构中，如油纸电容套管、油纸电缆、油浸式流变、压变、油纸电容器（耦合电容器）、油浸变压器等等，由于在制造中采取了真空干燥浸渍等工艺，可以使绝缘体中基本上不含有气隙，但却不可避免地存在着充满绝缘油的气隙。这些油的介电常数通常也比固体介质为小，而击穿场强又比固体介质低，因此，在油隙中也会发生局部放电，不过与气隙相比要在高得多的电场强度下才会发生。 还应当注意的是，即使在介质中不含有气隙或油隙，只要是介质中的电场分布是极不均匀的，也就可能发生局部放电。例如埋在介质中的针尖电极或电极表面上的毛刺，或其他金属屑等异物附近的电场强度，要比介质中其他部位的电场强度高得多。当局部的电场强度达到介质的本征击穿场强时，介质局部击穿而形成了局部放电。 如果外施电压是正弦交流电压，当电压瞬时值上升使得气隙上的电压Uc达到气隙的击穿电压Ucb时，气隙发生击穿放电。由于放电的时间极短，可以看作气隙上的电压由于放电而在瞬间下降了ΔUc，于是气隙上的实际电压低于气隙的击穿电压，放电暂停。此后气隙上的电压又随外加电压瞬时值的上升而上升，直到气隙上的电压又回升到气隙的击穿电压Ucb时，气隙又发生击穿放电，此时气隙上的电压又下降ΔUc，于是放电又暂停。假定气隙表面电阻很高，前一次放电产生的空间电荷没有泄漏掉，则这时气隙中的放电电荷建立的反向电压为-2ΔUc。依此类推，如果在外加电压的瞬时值达到峰值之前发生了n次放电，每次产生的电荷都量相等的，则在气隙中放电电荷建立的电压为-nΔUc。在外加电压过峰值后，气隙上的外加电 压分量U 外逐渐减小，当U 外 =∣-nΔUc∣时，气隙上的实际电压为零。 外施电压的瞬时值继续下降，当∣U 外 -nΔUc∣=Ucb时，即气隙上实际的电压 达到击穿电压时，气隙又发生放电，不过放电电荷移动的方向决定于在此以前放电 电荷所建立的电场E 内 ，于是减少了原来放电所积累的电荷，使气隙上的实际电压 为∣U 外 -（n-1）ΔUc∣＜Ucb于是放电暂停。此后随外施电压继续下降到负半周， 当重新达到∣-U 外 -（n-1）ΔUc∣=Ucb时，气隙又发生放电，放电后气隙上的电压

变压器局部放电在线监测装置检验规范-(终稿)

变压器局部放电在线监测装置检验规范 1 范围 本规范规定了变压器局部放电在线监测装置的专项检测项目、检验条件、检验内容及要求和检验结果处理。 本规范适用于变压器局部放电在线监测装置的型式试验、出厂试验、交接试验和运行中试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 16927 高电压试验技术 GB 7354-2003 局部放电测量 DL/T 356-2010 局部放电测量仪校准规范 3 检验项目 变压器局部放电在线监测装置专项试验项目包括一致性测试、通用技术条件试验、传感器频响特性检验、系统灵敏度检验、系统有效性检验和抗干扰性能试验。 4 检验条件 除环境影响试验和抗谐波干扰试验之外，其它试验项目应在如下试验环境中进行： a)环境温度：+15?C～+35?C； b)相对湿度：45%～75%； c)大气压力：80kPa～110kPa； d)电源电压：单相220×（1±10%）V； e)电源频率：50Hz±0.1Hz； f)电源波形：正弦波，波形失真度不大于5%； g)标准信号源：标准波形脉冲上升沿(10%~90%上升时间)约为1ns，半波时间为50ns， 幅值稳定度±5%，脉冲重复频率为50-200Hz可调。 对于高压检验试验，还应该满足以下试验条件： 1

a)试品的温度与环境温度应无显著差异； b)试验场所不得有显著的交流或直流外来磁场影响； c)试验场地必须具有单独工作接地和保护接地，设置保护栅栏； d)试品与接地体或邻近物体的距离，应大于试品高压部分与接地部分的最小空气距离 的1.5倍； e)构建吉赫兹横电磁波测量小室（GTEM测量小室）。 5 检验内容及要求 5.1一致性测试 5.1.1通信模型检测 a)检验模型配置文件与IEC 61850标准的变电站配置语言SCL的符合性； b)检验逻辑设备、逻辑节点、数据、数据属性的命名规则及描述与《变压器局部放电 在线监测装置技术规范》中附录A在线监测装置数据通信要求的符合性； c)检验数据集、报告控制块、日志控制块、定值组控制块等的命名规则、描述、定义 位置及数量与《变压器局部放电在线监测装置技术规范》中附录A在线监测装置数据通信要求的符合性。 5.1.2数据传送功能检测 a)通过报告服务，装置应实现遥信、遥测数据的告警、召唤、周期上传； b)通过日志服务，装置应响应综合处理单元查询遥信、遥测数据； c)通过文件服务，装置应实现谱图文件的上传； d)所有遥信、遥测数据应具备品质、时标等信息； e)装置内部的通信网络连接出现中断，应正确报出通信中断。 5.1.3谱图文件格式检测 装置生成的谱图文件应符合《变压器局部放电在线监测装置技术规范》的谱图文件格式要求。 5.1.4时间同步检测 a)装置应采用SNTP协议实现网络对时； b)用于事件时标的时钟同步准确度应为±1ms。 5.1.5通信自恢复能力检测 装置具备通信恢复能力，当物理故障消除后，网络通信应能自动恢复正常，信息传送正

局部放电试验原理

局部放电试验 第一节局部放电特性及原理 一、局部放电测试目的及意义 局部放电：是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其它位置。 局部放电的种类： ①绝缘材料内部放电（固体-空穴；液体-气泡）； ②表面放电； ③高压电极尖端放电。 局部放电的产生：设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高压电场作用下发生重复击穿和熄灭现象-局部放电。 局部放电的特点： ①放电能量很小，短时间内存在不影响电气设备的绝缘强度； ②对绝缘的危害是逐渐加大的，它的发展需要一定时间-累计效应-缺陷扩大-绝缘击穿。 ③对绝缘系统寿命的评估分散性很大。发展时间、局放种类、产生位置、绝缘种类等有关。 ④局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。 局部放电测试的目的和意义： 确定试品是否存在放电及放电是否超标,确定局部放电起始和熄灭电压。发现其它绝缘试验不能检查出来的绝缘局部隐形缺陷及故障。 局部放电主要参量： ①局部放电的视在电荷q： 电荷瞬时注入试品两端时,试品两端电压的瞬时变化量与试品局部放电本身所引起的电压瞬变量相等的电荷量,一般用pC(皮库)表示。 ②局部放电试验电压： 按相关规定施加的局部放电试验电压，在此电压下局部放电量不应超过规定的局部放电量值。 ③规定的局部放电量值： 在规定的电压下，对给定的试品，在规程或规范中规定的局部放电参量的数值。 ④局部放电起始电压Ui： 试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。 ⑤局部放电熄灭电压Ui: 试品两端局部放电消失时 的电压值。（理论上比起始电 压低一半，但实际上要低很多 5%-20%甚至更低） 二、局部放电机理： 内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等，在电场的作用下会出现介质内部或介质与电极之间的放电。等效原理图：

变压器局部放电在线监测技术

变压器局部放电在线监测技术 目录 目录 (1) 前言 (2) 1在线监测方法 (2) 1.1超声监测法 (2) 1.2光测法 (3) 1.3电脉冲法 (3) 1.4射频监测法 (3) 1.5超高频监测法 (3) 2在线监测监控技术 (4) 2.1.1现场噪声的抑制 (4) 2.1.1.1 周期性干扰的抑制 (4) 2.1.1.1.2 脉冲型干扰的抑制 (5) 2.1.1.1.3白噪声干扰的抑制 (5) 2.1.2局部放电模式识别 (5) 2.1.3局部放电定位技术 (6) 3结束语 (7) 结论 (7) 致谢 (7) 参考文献 (7)

前言 近年来 , 随着电力系统的快速发展 , 变压器的容量和电压等级不断提高 , 运行中的安全问题也越来越受到重视。在变压器所发生的故障中 , 绝缘问题占很大的比重 , 因此需要一种有效的手段对变压器的绝缘状况进行监测 , 确保运行中变压器的安全。 局部放电监测作为检测变压器绝缘的一种有效手段 , 无论是检测理论还是检测技术 , 近年来都取得了较大的发展 , 并在电厂和电站中得到了实际应用。 相对传统的停电局部放电检测 , 在线局部放电检测可以长时间连续监测变压器局部绝缘放电情况 , 在放电量达到危险时 , 及时停机做进一步的检查 , 因此在检修工时和经济效益等方面有很大的优势 , 是目前惟一的一种有效避免变压器突发性事故的监测手段。在线局部放电监测反映的是变压器实际工作状态下的绝缘放点情况，比离线检测更符合设备的实际运行工况。 1在线监测主要方法 根据变压器局放过程中产生的电脉冲、电磁辐射、超声波、光等现象，相应出现了电脉冲检测法超声波检测法、光测法及射频检测法和UHF超高频检测法。、 1.1超声监测法 用固体在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波来检测局放的大小和位置。通常采用的超声传感器为电压传感器，选用的频率范围为70-150kHz,目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号，结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高。 1．2光测法 光测法是利用局部放电产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发出的光波不同，光电转换后，通过检测光电流的特征可以实现局放的识别。虽然是实验室中利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展。但由于光测法设备复杂、昂贵、灵敏度低在实际中并未直接使用。尽管如此，光纤技术作为超声技术的辅助手段应用于局放检测，将光纤伸入变压器油中，当变压器内部放生局放时，超声波在油中传播，这种机械力波挤压光纤，引起光纤变形，导致光纤折射率和光纤长度发生变化，从而光波被调制，通过适当的解调器即可测量出超声波，实现放电定位。

电缆局放试验的特点和要求

电缆局放试验的特点和要求 一、电缆局放试验的特点（与其它高压输变电设备产品相比） （1）试品电容量大。整盘电缆的出厂试验电容量更可观。 例如：变压器，套管，绝缘子等大都是nF级电容，高压电容器有uF级的电容，但属集中参数。 电缆：35kV，630mm25km 1.4μF/5km 110kV，1600mm210km 2.85μF/10km 220kV，2000mm210km 2.25μF/10km 500kV，2500mm210km 2.04μF/10km 试品电容大，导致：1.高压试验容量巨大，普通试验变压必须改为采用串联谐振电抗；2.局放检测灵敏度降低。（图1） （2）电缆试品占空间大 以110kV电缆为例，电缆螺旋状卷绕在外缘直径5米的大铁盘上。试验时带2个水终端长达约3米。500kV电缆水终端长达6米多。电缆卷绕后如螺旋卷天线，试品展开空间又大，都是易受空间电磁场感应影响的因素。这样对屏蔽室要求高。 （3）电缆的等效电路是电容分布参数电路 分布参数试品在进行脉冲电流的检测中有高频脉冲的传播，反射，叠加等传输特性反映到显示器上，影响检测结果。 应用电缆上局放脉冲的传播特性来进行局放故障定位。（图2）

（4）交联聚乙烯是优质绝缘材料。 用于500kV级的交联乙烯电缆最大工作场强可达3.1kV/mm(35kV电缆)： 5.3kV/mm，（110kV电缆）：10.1kV/mm，（220kV电缆）：13.5kV/mm，（500kV 电缆但它又易受局部放电作用的发生劣化。 这样电缆局放试验标准的允许放电量要求比其它设备或其它品种绝缘低好多，所以要求试验灵敏度高，即背景噪声水平小。 这样将全面要求：屏蔽室，接地，电源，设备性能都精确优良。 目前，国外正在开发800kV/1000kV级XLPE电缆的应用，这就需要更高参数，极低背景噪声水平的局放屏蔽试验系统。 总之：在技术上，高压交联电缆的局放检测，公认是各种试品局放试验中要求最高的。 二、电缆局放试验设备的要求 （1）串联谐振电抗器（图3） 电缆局放试验用可调高压串联谐振电抗器代替普通变压器，试验时供电抗（L）调到与试品电缆电容（C）谐振。从而电抗与电缆的无功功率相互补偿（抵消），电源网络只需承担电抗器，电缆和回路有功损耗部分（R=R LR+R CR+R1）该损耗功率为电抗器输出功率的1/Q倍 对交联电缆，Q=40-80 因而，达到了节能，节约投资，缩小设备体积。当然，该串联谐振设备应在额定工作电压下无局放（例为<2PC） (2)电源采用独立变压器（图4、5）

浅谈电力变压器局部放电带电检测及定位技术

浅谈电力变压器局部放电带电检测及定位技术 发表时间：2017-08-07T15:02:24.647Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：江泓虞晓巍孟鑫[导读] 摘要：我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶段。在电力系统中，电力变压器的应用非常广泛。 （上海久隆电力（集团）有限公司变压器修试分公司 200436）摘要：我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶段。在电力系统中，电力变压器的应用非常广泛。值得注意的是，电力变压器在应用的过程中会容易携带电荷，引发安全事故，阻碍电力系统的平稳运行。为了避免上述问题出现，需要对电力变压器的放电区域进行检测和定位。本文将具体探讨电力变压器的局部放电带电检测及定位技术，希望能为相关人士提供一些参考。 关键词：电力变压器；局部放电；检测及定位技术引言 进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，社会生产生活的用电量持续膨胀，电力行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。如今我国的电网规模不断扩大，如何保障电网的平稳运行成为电力行业关注的重点。在电力系统中，电力变压器是重要的组成部分，但是在应用电力变压器的过程中经常会出现局部带电的情况。为了弥补电力变压器的物理缺陷，应用科学的局部放电带电检测及定位技术势在必行。 1电力变压器局部放电带电检测及定位技术的发展就电力变压器的发展情况来看，电力变压器的局部放电带电检测及定位技术主要经历了三个发展阶段：第一个发展阶段时上个世纪七十年代到八十年代。这一时期发达国家的电力行业开始发展，为了测量电力设备的各项参数，经常要应用直接测算的方法[1]。这一时期测算人员承担着较大的安全风险，经常会受到泄露电流的伤害。第二个发展阶段是上个世纪八十年代到九十年代。这一时期出现了大量的测算仪器，传统人工测算方法逐渐落后于时代发展的潮流，放电带电检测技术开始朝着数字化的方向发展。第三个发展阶段是从上个世纪九十年代到现如今。互联网技术不断发展，在网络技术的支撑之下，现代先进科技兴起，如微电子技术、传感技术等等，推动了各个行业的现代化。电力变压器的局部放电带电检测及定位技术由传统的线下检测转换为线上检测，通过获取电力变压器的运行数据，可以定位电力变压器的故障区域。我国在上个世纪八十年代引进了线上检测技术，并取得了显著成果。进入新世纪以来，我国的现代科技突飞猛进，线上检测技术进入了大众的视野，电力行业和线上检测的融合更加密切。 2电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术 2.1脉冲电流法 首先，脉冲电流法是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。在应用电力变压器的过程中，变压器回路会产生脉冲电流，通过测算脉冲电流，可以计算变压器不同区域的电荷量[2]。一般来说，电力变压器各个区域的电荷量相对固定，如果超过了额定电量，可以采取相应的制动举措。在应用脉冲电流法的过程中，可以使用两类传感器，一种是窄带传感器，一种是宽带传感器。第一种传感器的频宽虽然较小，但是对外界干扰信号的防御能力比较强。第二种传感器的抗干扰性不如前者，但是对信号的接收效率和转换效率比较高。当电力变压器运作时，内部会产生大量电流，如果出现了局部放电的问题，这些电流会流经地面，把传感器和电力变压器的回路相连接，当变压器通过脉冲电流时，传感器会在第一时间把电信号发送给决策系统，并对放电区域进行精准定位。 2.2特高频检测法 其次，特高频检测法是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。在应用电力变压器的过程中，如果出现了局部电流，会辐射高频电磁波，此时应用特定仪器对电磁波信号进行截取，可以判定电力变压器的局部故障，提高电力变压器放电检测的效率。在应用这一方法时，需要把铁芯引到地面的导线上，高频电磁波产生电位差，电流和电力变压器的电源电压会出现不相对称的情况，为了避免受到外界的磁场干扰，可以采用屏蔽装置，把屏蔽体安装在电力变压器的外部。在屏蔽装置安装完毕之后，可以对电力变压器的电磁波频率进行分析，如果回路电流加大，说明变压器的某个区域电磁波频率过大，电力变压器出现了局部带电故障[3]。 2.3再次，超声检测法也是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。超声检测法和贴高频检测法具有相似之处。当电力变压器出现局部放电故障时，不仅会对电磁波产生影响，还会对声波产生影响，因此只需对电力变压器的局部超声波进行检测，就可以判断电力变压器的放电位置。在应用这种方法时，需要借助频率范围为100k赫兹左右的压电传感器，避免受到外界的噪声污染。在电力变压器出现局部放电的问题时，声波分子会剧烈运动，甚至发生碰撞，加大电力变压器内部的压力。脉冲式的压力对声波产生作用，发出相应的声音信号。此时应用压电传感器，对超声波进行感应，可以测算电力变压器内部的振动频率和振动幅度[4]。 3电力变压器局部放电带电检测及定位的新兴技术 3.1定向耦合差动平衡技术 首先，在电力变压器的局部放电带电检测及定位中，定向耦合差动平衡技术的应用越来越广泛。这一技术是新兴的现代技术，其基本原理是对电力变压器的电磁信号进行抑制，以此对放电区域形成屏蔽墙。在电力变压器的检测中应用这一方法，不仅能判断放电带电区域的位置，还能判断不同放电区域负荷电流的强弱。电力变压器在运行过程中，可能不止一处发生了带电放电问题，双相脉冲电流或三相脉冲电流共同发出脉冲信号，在电容耦合作用下，信号强弱会有一定区别，根据脉冲信号的大小，可以判定放电区域的相位。 3.2分形理论放电检测技术 其次，在电力变压器的局部放电带电检测及定位中，分形理论放电检测技术的应用越来越广泛。所谓的分形理论，就是对带电区域的放电量、放电次数进行判断和识别，提取谱图中的特征参数[5]。分形理论以人工智能技术作为基础，在应用的过程中，需要把电力变压器分成不同维度，并掌握其中的分形规律。 结论 综上所述，为了弥补电力变压器的物理缺陷，应用科学的局部放电带电检测及定位技术势在必行。 参考文献 [1]朱学成,高自伟,盛阿芳,张健,张洪达,李童.变压器局部放电带电检测系统的应用[J]. 黑龙江电力,2011,(06):473-474+477. [2]张献.电力变压器局部放电检测技术现状与新技术[A].天津市电机工程学会(Tianjin Society of Electrical Engineering)、天津市电工技术学会.天津市电机工程学会2012年学术年会论文集[C].天津市电机工程学会(Tianjin Society of Electrical Engineering)、天津市电工技术学会:,2012:4.

变压器局部放电试验基础与原理

变压器试验基础与原理 1．概述 随着电力系统电压等级的不断提高，为使输变电设备和输电线路的建设和使用更加经济可靠，就必须改进限制过电压的措施，从而降低系统中过电压（雷电冲击电压和操作冲击电压）的水平。这样，长期工作电压对设备绝缘的影响相对地显得越来越重要。 电力产品出厂时进行的高电压绝缘试验（如：工频电压、雷电冲击电压、操作冲击电压等试验），其所施加的试验电压值，只是考核了产品能否经受住长期运行中所可能受到的各种过电压的作用。但是，考虑这种过电压值的试验与运行中长期工作电压的作用之间并没有固定的关系，特别对于超高电压系统，工作电压的影响更加突出。所以，经受住了过电压试验的产品能否在长期工作电压作用下保证安全运行就成为一个问题。为了解决这个问题，即为了考核产品绝缘长期运行的性能，就要有新的检验方法。带有局部放电测量的感应耐压试验（ACSD 和ACLD）就是用于这个目的的一种试验。 2．局部放电的产生 对于电气设备的某一绝缘结构，其中多少可能存在着一些绝缘弱点，它在－定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性的击穿。这种导体间绝缘仅被局部桥接的电气放电被称为局部放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生（GB/T 7354-2003《局部放电测量》）。 注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1微秒的脉冲。 注2：“电晕”是局放的一种形式，她通常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体中。 注3：局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。 高压电气设备的绝缘内部常存在着气隙。另外，变压器油中可能存在着微量的水份及杂质。在电场的作用下，杂质会形成小桥，泄漏电流的通过会使该处发热严重，促使水份汽化形成气泡；同时也会使该处的油发生裂解产生气体。绝缘内部存在的这些气隙（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，故气隙上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。另外，气体（特别是空气）的绝缘强度却比绝缘材料低。这样，当外施电压达到某一数值时，绝缘内部